Java类型系统

参考：http://www.infoq.com/cn/articles/cf-java-generics

在Java中，大家比较熟悉的是通过继承机制而产生的类型体系结构。比如String继承自Object。根据Liskov替换原则，子类是可以替换父类的。当需要Object类的引用的时候，如果传入一个String对象是没有任何问题的。但是反过来的话，即用父类的引用替换子类引用的时候，就需要进行强制类型转换。编译器并不能保证运行时刻这种转换一定是合法的。这种自动的子类替换父类的类型转换机制，对于数组也是适用的。 String[]可以替换Object[]。但是泛型的引入，对于这个类型系统产生了一定的影响。正如前面提到的List<String>是不能替换掉List<Object>的。
引入泛型之后的类型系统增加了两个维度：一个是类型参数自身的继承体系结构，另外一个是泛型类或接口自身的继承体系结构。第一个指的是对于 List<String>和List<Object>这样的情况，类型参数String是继承自Object的。而第二种指的是 List接口继承自Collection接口。对于这个类型系统，有如下的一些规则：
相同类型参数的泛型类的关系取决于泛型类自身的继承体系结构。即List<String>是Collection<String> 的子类型，List<String>可以替换Collection<String>。这种情况也适用于带有上下界的类型声明。
当泛型类的类型声明中使用了通配符的时候，其子类型可以在两个维度上分别展开。如对Collection<? extends Number>来说，其子类型可以在Collection这个维度上展开，即List<? extends Number>和Set<? extends Number>等；也可以在Number这个层次上展开，即Collection<Double>和 Collection<Integer>等。如此循环下去，ArrayList<Long>和 HashSet<Double>等也都算是Collection<? extends Number>的子类型。
如果泛型类中包含多个类型参数，则对于每个类型参数分别应用上面的规则。

总结：
使用了泛型参数的类叫泛型类，下面简称“类”和“泛型参数”。

当泛型参数相同时，按类的继承体系。如List<String>是Collection<String>的子类。
泛型参数无通配符时，看做不可变的泛型参数。即使类相同，也无任何继承关系。如：List<Integer>和List<Number>没有关系。
泛型参数有通配符时，参数相同时，看类的关系；类相同时，看参数的关系。都不相同时，两者都要看。如ArrayList<Long>和 HashSet<Double>等也都算是Collection<? extends Number>的子类型.

关于extends和super

假定现有A和B两个类， B是A的子类，则
List<B>是List<? extends A>的子类；
List<A>是List<? super B>的子类（注意这一条，参数和类的关系正好相反）

如果一个类只需要读取，用extends
从List<? extends T>中读取，必然可以判定元素为T类型。T t = list.get(0);
每一个元素必然是T类型的，所以可以get并用T引用。
但是，写入时，编译器不知道list中元素具体是哪个子类型，写入另一种子类对象不能保证元素一致性。
如果一个类只需要写入，用super；
写入List<? super T>时，编译器可以确定写入的元素只要是T类型及其子类即可。
但读取时，编译器不知道具体是哪个父类，只能用Object t = list.get(0);
如果既要读又要写，不要用通配符。