Trail: Learning the Java Language
Lesson: Generics (Updated)
Section: Wildcards

通配符捕获和辅助方法

在某些情况下，编译器会推断出通配符的类型。例如，列表可以定义为 List<?> 但是，在计算表达式时，编译器会从代码中推断出特定类型。此方案称为 wildcard capture (通配符捕获)。

在大多数情况下，你不必担心通配符捕获，除非你看到包含短语 "capture of" 的错误消息。

WildcardError 示例在编译时产生捕获错误：

import java.util.List;

public class WildcardError {

    void foo(List<?> i) {
        i.set(0, i.get(0));
    }
}

在此示例中，编译器将 i 输入参数处理为 Object 类型。当 foo 方法调用 List.set(int, E) 时，编译器无法确认插入到列表中的对象类型，并生成错误。发生此类错误时，通常意味着编译器认为你为变量分配了错误的类型。出于这个原因，泛型被添加到 Java 语言中 - 在编译时强制类型安全。

当由 Oracle 的 JDK 7 javac 实现编译时，WildcardError 示例生成以下错误：

WildcardError.java:6: error: method set in interface List<E> cannot be applied to given types;
    i.set(0, i.get(0));
     ^
  required: int,CAP#1
  found: int,Object
  reason: actual argument Object cannot be converted to CAP#1 by method invocation conversion
  where E is a type-variable:
    E extends Object declared in interface List
  where CAP#1 is a fresh type-variable:
    CAP#1 extends Object from capture of ?
1 error

在此示例中，代码尝试执行安全操作，那么如何解决编译器错误？你可以通过编写捕获通配符的 private helper method 来修复它。在这种情况下，你可以通过创建私有辅助方法 fooHelper 来解决此问题，如 WildcardFixed 中所示：

public class WildcardFixed {

    void foo(List<?> i) {
        fooHelper(i);
    }


    // Helper method created so that the wildcard can be captured
    // through type inference.
    private <T> void fooHelper(List<T> l) {
        l.set(0, l.get(0));
    }

}

由于辅助方法，编译器使用推断来确定调用中 T 是 CAP#1（捕获变量）。该示例现在成功编译。

按照规范，辅助方法通常命名为 originalMethodNameHelper。

现在考虑一个更复杂的例子，WildcardErrorBad：

import java.util.List;

public class WildcardErrorBad {

    void swapFirst(List<? extends Number> l1, List<? extends Number> l2) {
      Number temp = l1.get(0);
      l1.set(0, l2.get(0)); // expected a CAP#1 extends Number,
                            // got a CAP#2 extends Number;
                            // same bound, but different types
      l2.set(0, temp);	    // expected a CAP#1 extends Number,
                            // got a Number
    }
}

在此示例中，代码正在尝试不安全的操作。例如，考虑以下对 swapFirst 方法的调用：

List<Integer> li = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<Double>  ld = Arrays.asList(10.10, 20.20, 30.30);
swapFirst(li, ld);

List<Integer> 和 List<Double> 都满足 List<? extends Number>，从 Integer 值列表中取一个项目并尝试将其放入 Double 值列表中显然是不正确的。

使用 Oracle 的 JDK javac 编译器编译代码会产生以下错误：

WildcardErrorBad.java:7: error: method set in interface List<E> cannot be applied to given types;
      l1.set(0, l2.get(0)); // expected a CAP#1 extends Number,
        ^
  required: int,CAP#1
  found: int,Number
  reason: actual argument Number cannot be converted to CAP#1 by method invocation conversion
  where E is a type-variable:
    E extends Object declared in interface List
  where CAP#1 is a fresh type-variable:
    CAP#1 extends Number from capture of ? extends Number
WildcardErrorBad.java:10: error: method set in interface List<E> cannot be applied to given types;
      l2.set(0, temp);      // expected a CAP#1 extends Number,
        ^
  required: int,CAP#1
  found: int,Number
  reason: actual argument Number cannot be converted to CAP#1 by method invocation conversion
  where E is a type-variable:
    E extends Object declared in interface List
  where CAP#1 is a fresh type-variable:
    CAP#1 extends Number from capture of ? extends Number
WildcardErrorBad.java:15: error: method set in interface List<E> cannot be applied to given types;
        i.set(0, i.get(0));
         ^
  required: int,CAP#1
  found: int,Object
  reason: actual argument Object cannot be converted to CAP#1 by method invocation conversion
  where E is a type-variable:
    E extends Object declared in interface List
  where CAP#1 is a fresh type-variable:
    CAP#1 extends Object from capture of ?
3 errors

没有辅助方法来解决这个问题，因为代码根本就是错误的。