Collections.max() 签名的实际使用

Question

这是Explanation of Collections.max() signature 的后续问题，接受的答案并未深入探讨此通配符的实际原因。

max 方法采用 Collection<? extends T>，我想不出这个通配符有帮助的实际案例。

我什至提到了Oracle More fun with wildcards，它指出

一般来说，如果您的 API 仅使用类型参数 T 作为 论点，它的使用应该利用下界通配符 (? 超级T）。相反，如果 API 只返回 T，您将给出您的 通过使用上限通配符 (? extends T)。

但我还是没听懂。甚至Java Generics and Collections book 也没有过多地谈论这个通配符背后的原因。

这个有实际用途吗？一个真实的用例会很棒。

Answer 1

想象一下这两个签名：

static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max1(Collection<T> coll);
static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max2(Collection<? extends T> coll);

现在，让我们尝试构造函数类型。

Function<Collection<java.sql.Timestamp>, java.util.Date>

// This doesn't work:
Function<Collection<Timestamp>, Date> f0 = 
    (Collection<Timestamp> col) -> Test.<Date>max1(col);

// This works:
Function<Collection<Timestamp>, Date> f1 = 
    (Collection<Timestamp> col) -> Test.<Date>max2(col);

如您所见，使用显式类型，其中一种方法不再起作用。

类型推断在“现实世界”中“隐藏”了这个问题：

当然，你可以省略泛型类型参数Test.<Date>maxN()的显式绑定：

Function<Collection<Timestamp>, Date> f0 = 
    (Collection<Timestamp> col) -> Test.max1(col);
Function<Collection<Timestamp>, Date> f1 = 
    (Collection<Timestamp> col) -> Test.max2(col);

甚至：

Function<Collection<Timestamp>, Date> f2 = Test::max1;
Function<Collection<Timestamp>, Date> f3 = Test::max2;

并且类型推断会发挥它的魔力，因为上述所有内容都可以编译。

现在何必呢？

我们应该总是关心 API 的一致性，就像pbabcdefp has said in his answer。想象一下有一个额外的optionalMax() 方法（只是为了处理空参数集合的情况）：

static <T extends ...> Optional<T> optionalMax1(Collection<T> coll);
static <T extends ...> Optional<T> optionalMax2(Collection<? extends T> coll);

现在，您可以清楚地看到只有第二个变体有用：

// Does not work:
Function<Collection<Timestamp>, Optional<Date>> f0 = 
    (Collection<Timestamp> col) -> Test.optionalMax1(col);
Function<Collection<Timestamp>, Optional<Date>> f2 = Test::max1;

// Works:
Function<Collection<Timestamp>, Optional<Date>> f1 = 
    (Collection<Timestamp> col) -> Test.optionalMax2(col);
Function<Collection<Timestamp>, Optional<Date>> f3 = Test::optionalMax2;

考虑到这一点，下面的 API 会感觉非常不一致，因此是错误的：

static <T extends ...> T max(Collection<T> coll);
static <T extends ...> Optional<T> optionalMax(Collection<? extends T> coll);

因此，为了保持一致（无论是否需要输入），方法应该使用Collection<? extends T> 签名。总是。

Answer 2

一个有用的实验是这样的：

static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max1(Collection<T> coll) {
    return max2(coll);
}

static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max2(Collection<? extends T> coll) {
    return max1(coll);
}

这个编译的事实表明这两个签名接受完全相同的参数集。

事实上，Collections 类的签名中有几个冗余的通配符。

例如

中不需要通配符

static <T> void fill(List<? super T> list, T t)

和

static <T> void copy(List<? super T> dst, List<? extends T> src)

如果一个或另一个（但不是两个）通配符不存在，也会同样有效。

那么为什么要包括它们呢？

copy 的例子很好。 super 的使用强调dst 以只读方式使用，extends 的使用强调src 以只读方式使用。同样在fill 中，super 虽然不需要，但强调list 正在写入，但未读取。在max 中，extends 强调List 正在被读取但未被写入。对于 Collection 既可读取又可写入的方法，例如

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

没有使用通配符。

所以总而言之，我不认为通配符有任何实际用途，但它是指示该方法使用Collection的方式的好方法。

Answer 3

我相信它的实际用途更多的是 API 设计人员。

以Collections.addAll(Collection<? extends E>) 为例。如果Student 类和Teacher 类都从Person 类扩展，则您不能将List<Student> 或List<Teacher> 添加到您想要向其发送一些邀请的List<Person>。

另一个实际用途可能是防止 modifications 错误地添加非空元素（假设您无法通过 getNumberList() 控制 List 的类型）。

在您的代码中，您获得了对 List<Number> 的引用，并且您希望防止由于错误而将某些内容添加到此列表中。

// this would compile
List<Number> workList = getNumberList();
workList.add(new Integer(42));

// this would not compile as ? might be List<Double>
List<? extends Number> workList = getNumberList();
workList.add(new Integer(42));