Java泛型专题之6、如何理解 Java 中的 <T extends Comparable<? super T>>

<T extends Comparable<T>>表明T实现了Comaprable<T>接口，此条件强制约束，泛型对象必须直接实现Comparable<T>（所谓直接就是指不能通过继承或其他方式）

<T extends Comparable<? super T>> 表明T的任意一个父类实现了Comparable<? super T>接口,其中? super T表示 ？泛型类型是T的父类（当然包含T）,因此包含上面的限制条件，且此集合包含的范围更广

Java 中类似 <T extends Comparable<? super T>> 这样的类型参数 (Type Parameter) 在 JDK 中或工具类方法中经常能看到。比如 java.util.Collections 类中的这个方法声明：

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)

我知道 extends 和 super 这样的关键字在泛型中是干什么的，但对上面这样复杂的类型参数声明着实有点看不懂。

我觉得类型参数 T 写成这样就足够了：

<T extends Comparable<T>>

可 T 偏偏被声明成这样：

<T extends Comparable<? super T>>

搞这么复杂图啥呢？难道 Java 只是高智商人士的玩具？

平常写工具类的机会比较少，上面的方法参数类型看不懂或写不出来问题倒也不大。只要知道怎么调用这些方法，日子就能混过去。我估计像我这样混日子的程序员不少吧。

终于有一天，我觉得有点对不起 Java Developer 这个头衔了，于是认真看了看书，认真 Google 了一下，终于搞明白了这样的类型参数是怎么回事儿。

1 <T extends Comparable<T>> 和 <T extends Comparable<? super T>> 有什么不同

<T extends Comparable<T>>

类型 T 必须实现 Comparable 接口，并且这个接口的类型是 T。只有这样，T 的实例之间才能相互比较大小。例如，在实际调用时若使用的具体类是 Dog，那么 Dog 必须 implements Comparable<Dog>

<T extends Comparable<? super T>>

类型 T 必须实现 Comparable 接口，并且这个接口的类型是 T 或 T 的任一父类。这样声明后，T 的实例之间，T 的实例和它的父类的实例之间，可以相互比较大小。例如，在实际调用时若使用的具体类是 Dog (假设 Dog 有一个父类 Animal），Dog 可以从 Animal 那里继承 Comparable<Animal> ，或者自己 implements Comparable<Dog> 。

2 我对 <T extends Comparable<? super T>> 类型参数的理解

光看上面的定义除了摸不着头脑，不会有其它感觉。下面用代码来说明为什么要这样声明。

2.1 代码运行环境

我使用的 JDK 版本是： 1.8.0_60 ，在 Eclipse 中编译运行。因为注释用了中文，编码采用 UTF-8。如果你要在命令行下编译、运行，编译时要使用 -encoding UTF-8 选项：

javac -encoding UTF-8 TypeParameterTest.java

另外，Eclipse 中的警告、错误信息跟命令行中的不一样（个人感觉 Eclipse 中的信息要好懂一些）。以下的示例以 Eclipse 中的信息为准。

2.2 示例代码

 1: package generics3;
 2: 
 3: import java.util.ArrayList;
 4: import java.util.Collections;
 5: import java.util.List;
 6: 
 7: public class TypeParameterTest
 8: {
 9:     //第一种声明：简单，灵活性低
10:     public static <T extends Comparable<T>> void mySort1(List<T> list)
11:     {
12:         Collections.sort(list);
13:     }
14: 
15:     //第二种声明：复杂，灵活性高
16:     public static <T extends Comparable<? super T>> void mySort2(List<T> list)
17:     {
18:         Collections.sort(list);
19:     }
20: 
21:     public static void main(String[] args)
22:     {
23:         //在这个方法中要创建一个 Animal List 和一个 Dog List，然后分别调用两个排序方法。
24:     }
25: }
26: 
27: class Animal implements Comparable<Animal>
28: {
29:     protected int age;
30: 
31:     public Animal(int age)
32: 
33:     {
34:         this.age = age;
35:     }
36: 
37:     //使用年龄与另一实例比较大小
38:     @Override
39:     public int compareTo(Animal other)
40:     {
41:         return this.age - other.age;
42:     }
43: }
44: 
45: class Dog extends Animal
46: {
47:     public Dog(int age)
48:     {
49:         super(age);
50:     }
51: }

上面的代码包括三个类：

1. Animal 实现了 Comparable<Animal> 接口，通过年龄来比较实例的大小
2. Dog 继承自 Animal 。
3. TypeParameterTest 类中提供了两个排序方法和测试用的 main() 方法：
   • mySort1() 使用 <T extends Comparable<T>> 类型参数
   • mySort2() 使用 <T extends Comparable<? super T>> 类型参数
   • main() 测试方法。在这个方法中要创建一个 Animal List 和一个 Dog List ，然后分别调用两个排序方法

2.3 测试 mySort1() 方法

 1: // 创建一个 Animal List
 2: List<Animal> animals = new ArrayList<Animal>();
 3: animals.add(new Animal(25));
 4: animals.add(new Dog(35));
 5: 
 6: // 创建一个 Dog List
 7: List<Dog> dogs = new ArrayList<Dog>();
 8: dogs.add(new Dog(5));
 9: dogs.add(new Dog(18));
10: 
11: // 测试  mySort1() 方法
12: mySort1(animals);
13: mySort1(dogs);

Line 13 出编译错误了。Eclipse 说：

The method mySort1(List<T>) in the type TypeParameterTest is not applicable for the arguments (List<Dog>)

为什么会出错误呢？ mySort1() 方法的类型参数是 <T extends Comparable<T>> ，它要求的类型参数是类型为 T 的 Comparable 。

如果传入的是 List<Animal> ，没问题，因为 Animal implements Comparable<Animal> 。

但是，如果传入的参数是 List<Dog> 有问题，因为 Dog 没有 implements Comparable<Dog> ，它只是从 Animal 继承了一个 Comparable<Animal> 。

不知道大家注意到没有，那个 animals list 中实际上是包含一个 Dog 实例的。如果你碰上类似的情况（子类 list 不能传入到一个方法中），可以考虑把子类实例放到一个父类 List 中，避免编译错误。

2.4 测试 mySort2() 方法

 1: public static void main(String[] args)
 2: {
 3:     // 创建一个 Animal List
 4:     List<Animal> animals = new ArrayList<Animal>();
 5:     animals.add(new Animal(25));
 6:     animals.add(new Dog(35));
 7: 
 8:     // 创建一个 Dog List
 9:     List<Dog> dogs = new ArrayList<Dog>();
10:     dogs.add(new Dog(5));
11:     dogs.add(new Dog(18));
12: 
13:     // 测试  mySort2() 方法
14:     mySort2(animals);
15:     mySort2(dogs);
16: }

两个方法调用都没有问题。 第二个方法不但可以接受 Animal implements Comparable<Animal> 这样的参数，也可以接收： Dog implements Comparable<Animal> 这样的参数。

2.5 Dog 可以 implements Comparable<Dog> 吗？

如果让 Dog implements Comparable<Dog> 不也可以解决前面的那个编译错误吗？

1: class Dog extends Animal implements Comparable<Dog>
2:  {
3:      public Dog(int age)
4:      {
5:          super(age);
6:      }
7:  }

很不幸，出错了。Eclipse 说：

The interface Comparable cannot be implemented more than once with different arguments: Comparable<Animal> and Comparable<Dog>

就是说，Dog 已经从父类 Animal 那里继承了一个 Comparable ，它不能再实现一个 Comparable 。

如果子类不喜欢父类的实现怎么办？ Override 父类的 public int compareTo(Animal other) 方法。

2.6 <T extends Comparable<? super T>> 类型参数声明的好处

对 Animal/Dog 这两个有父子关系的类来说： <T extends Comparable<? super T>> 可以接受 List<Animal> ，也可以接收 List<Dog> 。 而 <T extends Comparable<T>> 只可以接收 List<Animal>

所以，<T extends Comparable<? super T>> 这样的类型参数对所传入的参数限制更少，提高了 API 的灵活性。总的来说，在保证类型安全的前提下，要使用限制最少的类型参数。

3 其他

3.1 JDK 中的例子

JDK 中这样的例子很多，比如 java.util.Date 和 java.sql.Date 这两个类：

public class Date
    implements java.io.Serializable, Cloneable, Comparable<Date>

public class Date extends java.util.Date

• java.sql.Date 是 java.util.Date 的子类。
• java.util.Date 实现了 Comparable<java.util.Date>~，所以 ~java.sql.Date 也拥有了 Comparable<java.util.Date> 类型。
• java.sql.Date 不能再 implements Comparable<java.sql.Date> 。
• 如果你有一个 List<java.sql.Date> 并对它排序的话，只能传给拥有 <T extends Comparable<? super T>> 这种类型参数的方法。

3.2 《Effective Java》 一书对 <T extends Comparable<? super T>> 这种类型参数的解释

这本书使用 Produce-Extends, Consume-Super (PESC) 原则来解释。这个原则不但可以帮你理解复杂的声明，而且可以指导你在定义类型参数时，何时使用 extends ，何时使用 super，有助于你写出复杂的、适应性强的类型参数来。

有兴趣的同学可以看看这本书的 Item 28: Use bounded wildcards to increase API flexibility

3.3 泛型是个脑力活

简单的泛型很好理解很好用，但稍微复杂一点，就变得很难理解。

3.3.1 脑子开窍开大了

在琢磨这个问题时，我脑洞一开，心想，T 这样的东西太一般化，有点摸不着头脑，不好理解。如果把 T 换成一个具体类，应该会好理解。于是我就想出了这样两个声明：

<Dog extends Comparable<Dog>>

<Dog extends Comparable<? super Dog>>

我挺得意，觉得这样先用具体的类理解，然后再换成一般的类型，由具体到一般，多符合逻辑啊！后来发现这样的声明有个大问题，Eclipse 给了个黄色警告：

The type parameter Dog is hiding the type Dog

上面这句话翻译过来就是： 类型参数 Dog 掩盖了 类型 Dog 。

在 <Dog extends Comparable<Dog>> 这个声明中，extends 前面的部分必须是类型参数。类型参数一般用 T，E 这样的大写字母，但也可以是小写或者一个单词（只要是个标识符就行）。所以，Dog 在这里是一个类型参数，不是一个具体类。但我已经创建过一个具体的 Dog 类了。怎么办？类型参数 Dog 赢了，具体类 Dog 暂时靠边站。类似于你有一个实例变量 x 。然后你在一个方法中又声明了一个局部变量也叫 x 。在执行这个方法时，方法中的这个局部变量 x 就暂时掩盖了(shadow) 实例变量 x 。

3.3.2 脑子一点也不开窍

有时候想得多了，脑子就糊涂了，一点儿也不开窍，连简单问题也不明白了。 比如，我可以这样定义一个方法：

public static <T extends Animal> void mySort3(List<T> list)
{
    Collections.sort(list);
}

也可以这样定义一个方法：

public static void mySort4(List<? extends Animal> list)
{
    Collections.sort(list);
}

第二个方法没有 T ，也能实现跟第一个方法同样的功能，我为什么非得要一个 T 呢？在脑子思虑过度的情况下，进死胡同了。在我准备放狗搜之前，总算想明白了。

第二个方法中，参数是： List<? extends Animal> list 。 这个方法可以接收 List<Animal> ，也可以接收 List<Dog> 。这里没有使用类型参数，只是使用泛型的限定符对所传入的 List 的类型做了一个限定。

而在第一个方法中，使用了一个类型参数 T 。这个 T 可以是 Animal ，也可以是 Animal 的子类 Dog。

在第一个方法中，看不出定义一个类型参数有什么作用。但是，类型参数不但可以在方法参数中使用，也可以在方法返回值和方法体内使用。比如下面这个方法：

1: public <T extends Comparable<? super T>> T test1(T t, List<T> list)
2: {
3:     for (T element : list)
4:     {
5:         if (element.equals(t))
6:             return t;
7:     }
8:     return null;
9: }

你定义了一个类型参数 T ，这个 T 定义成 ： <T extends Comparable<? super T>> 。定义好之后，你就可以在参数中，返回值中，以及方法体内使用这个 T 了。如果不使用类型参数，是达不到这种效果的。

你也可以定义多个类型参数，并让这些参数之间有关联：

1: public <T, S extends T> T test2(T t, S s)
2: {
3:     return s;
4: }

3.3.3 多练习练习

我从 JDK 中找了两段程序，看看能不能看明白。

1. 程序一
   

   TreeSet 类是这样声明的：

   1: public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
   2:     implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
   

   它有个 constructor 是这样定义的：

   1: public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
   2:     this(new TreeMap<>(comparator));
   3: }
   

2. 程序二
   

   Collections 类的 max() 方法：

    1: public static <T> T max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp) {
    2:     if (comp==null)
    3:         return (T)max((Collection) coll);
    4: 
    5:     Iterator<? extends T> i = coll.iterator();
    6:     T candidate = i.next();
    7: 
    8:     while (i.hasNext()) {
    9:         T next = i.next();
   10:         if (comp.compare(next, candidate) > 0)
   11:             candidate = next;
   12:     }
   13:     return candidate;
   14: }
   

   这段程序也展示了类型参数的另一种用法：类型参数本身只是简简单单的 <T> ，但在方法参数和方法体中，却以 T 为基础，向上向下进行了扩展： <? super T> ， <? extends T>

4 推荐一本书：《SCJP Sun Certified Programmer for Java 6 Exam 310-065》

这本书的作者是：Kathy Sierra 和 Bert Bates，所以此书也被称为“KB书”。从书名上就可以看出这本书是为 SCJP 6 认证考试而写的。因为是认证考试教材，这本书讲的不是很深，有很多方面也没有涉及到。但这本书对 Java 基本概念的讲解非常透彻而又不啰嗦。它不但是认证宝典中的宝典，而且也非常适合已经入门的 Java 程序员阅读。这本书现在有 Java 7 的版本，不知道以后会不会出 Java 8 版本。如果出的话，我会去买一本。

5 参考书目和链接

1. What is <? super T> syntax?
2. What is the difference between these class declarations with Comparable?
3. Java：泛型
4. Effective Java (2nd Edition)
5. SCJP Sun Certified Programmer for Java 6 Exam 310-065

6 其他

1.T extends Comparable<? super T> 可以将 Comparable<? super T> 看作一个整体，也就是说，T需要继承(实现)Comparable接口。

2.Comparable<? super T>可以理解为Comparable的参数类型可以是T或者T的父类

3.结合起来理解，该类传入的参数需要实现了Comparable接口，而接口的参数必须是T或者T的父类(接口)。

4.基于 3 既然这样，为什么不直接使用<T extends Comparable< T >> 呢？

很简单，因为这样不是不能用，而是限制了传入参数的类型！只能做到传入的参数T实现了Comparable接口而且Comparable的参数为T，那要是Comparable的参数是别的呢？是参数T的父类或者子类呢？为了方便理解，这里举一个例子： 

public class Boy extends People{
    public Boy(Integer age) {
        super(age);
    }
}

public class People implements Comparable<People>{
    private Integer age;

    public People(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public int compareTo(People people) {
        return this.age-people.age;
    }
}

测试类
public class Test {
    //创建一个符合<T extends Comparable<T>>参数的方法
    public static <T extends Comparable<T>> void one(List<T> t){
    }

    //创建一个符合<T extends Comparable<? super T>>参数的方法
    public static <T extends Comparable<? super T>> void two(List<T> t){
    }

    public static void main(String[] args) {
        //构建list1
        List<People> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(new People(20));
        list1.add(new Boy(12));

        //构建list2
        List<Boy> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add(new Boy(13));
        list2.add(new Boy(14));

        //符合预期，相当于<People extends Comparable<People>>
        Test.one(list1);
        //不符合预期，相当于<Boy extends Comparable<People>>，提示编译期错误
        Test.one(list2);

        //符合预期，相当于<People extends Comparable<People super People>>
        Test.two(list1);
        //符合预期，相当于<Boy extends Comparable<Boy super People>>
        Test.two(list2);
    }
}

其中Test.one(list2)发生了编译期错误：

这里错误的原因是 Boy因为继承的缘故，间接地实现了Comparable< People>接口，与参数类型的<T extends Comparable< T>> —> <Boy extends Comparable< Boy>>不符合 。

总结
看到这里大概就可以知道了，在某些特殊例子中，<T extends Comparable< T>>兼容性并不是很好，所以采用了<T extends Comparable< ? super T>>的形式，目的就是为了更好地兼容，很好地体现了泛型的特性。
 

来源：

https://www.cnblogs.com/xiaomiganfan/p/5390252.html

https://blog.csdn.net/weixin_44308662/article/details/108970606