PECS：生产者延伸和消费者超级

理解的前提条件：

泛型和泛型通配符多态性、亚型和超型

假设我们有一个采用泛型类型参数T的类型，例如List＜T＞。当我们编写代码时，还允许泛型类型参数T的子类型或超类型可能是有益的。这放松了对API用户的限制，可以使代码更加灵活。

让我们先看看放松这些限制会带来什么。假设我们有以下3个类：

class BaseAnimal{};

class Animal extends BaseAnimal{};

class Duck extends Animal{};

我们正在构建一个公共方法，该方法采用列表＜Animal＞

如果我们使用超级列表<？superAnimal>而不是List<Animal>，我们现在可以传递更多的列表来满足我们方法的要求。我们现在可以传入List<Animal>或List<BaseAnimal>甚至List<Object>如果我们使用扩展列表<？扩展Animal>而不是List<Animal>，我们现在可以传递更多的列表来满足我们方法的要求。我们现在可以传入List<Animal>或List<Duck>

然而，这存在以下两个限制：

如果我们使用像List<？super Animal>我们不知道List＜t＞的确切类型。它可能是List＜Animal＞或List＜BaseAnimal>或List＜Object＞的列表。我们无从得知。这意味着我们永远无法从列表中获取值，因为我们不知道该类型是什么。但是，我们可以将任何Animal数据类型或将其扩展到列表中。因为我们只能将数据放入列表，所以它被称为数据消费者。如果我们使用扩展列表<？扩展Animal>而不是List＜Animal＞。我们也不知道确切的类型是什么。它可以是List<Animal>或List<Duck>。我们现在不能在列表中添加一些东西，因为我们永远无法确定是什么类型。但是我们可以删除一些东西，原因是我们始终知道列表中的任何东西都是Animal的子类型。因为我们只能从列表中提取数据，所以它被称为数据的生产者。

这里有一个简单的程序来说明类型限制的放松：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Generics {
    public static void main(String[] args) {

        Generics generics = new Generics();

        generics.producerExtends(new ArrayList<Duck>());
        generics.producerExtends(new ArrayList<Animal>());

        generics.consumerSuper(new ArrayList<Object>());
        generics.consumerSuper(new ArrayList<Animal>());

    }

    //  ? extends T   is an upper bound
    public void producerExtends (List<? extends Animal> list) {

        // Following are illegal since we never know exactly what type the list will be
        // list.add(new Duck());
        // list.add(new Animal());
        
        // We can read from it since we are always getting an Animal or subclass from it
        // However we can read them as an animal type, so this compiles fine
        if (list.size() > 0) {
            Animal animal = list.get(0);
        }
    }

    // ? extends T   is a lower bound
    public void consumerSuper (List<? super Animal> list) {
        // It will be either a list of Animal or a superclass of it
        // Therefore we can add any type which extends animals
        list.add(new Duck());
        list.add(new Animal());

        // Compiler won't allow this it could potentially be a super type of Animal
        // Animal animal = list.get(0);
    }

让我们假设这个层次结构：

class Creature{}// X
class Animal extends Creature{}// Y
class Fish extends Animal{}// Z
class Shark extends Fish{}// A
class HammerSkark extends Shark{}// B
class DeadHammerShark extends HammerSkark{}// C

让我们澄清PE-Producer扩展：

List<? extends Shark> sharks = new ArrayList<>();

为什么不能在此列表中添加扩展“Shark”的对象？如：

sharks.add(new HammerShark());//will result in compilation error

由于您有一个在运行时可以是a、B或C类型的列表，因此您不能在其中添加任何a、B和C类型的对象，因为您可能会得到一个在java中不允许的组合。实际上，编译器确实可以在编译时看到您添加了一个B:

sharks.add(new HammerShark());

…但它无法确定在运行时，您的B是列表类型的子类型还是超类型。在运行时，列表类型可以是A、B、C中的任何一种类型。因此，例如，您不能在DeadHammerShark列表中添加HammerSkark（超级类型）。

*你会说：“好吧，但既然它是最小的类型，为什么我不能在其中添加HammerSkark？”。答：这是你知道的最小的。但HammerSkark也可以被其他人扩展，你最终也会遇到同样的情况。

让我们来澄清一下CS-超级消费者：

在同一层次结构中，我们可以尝试以下操作：

List<? super Shark> sharks = new ArrayList<>();

您可以向此列表中添加什么以及为什么？

sharks.add(new Shark());
sharks.add(new DeadHammerShark());
sharks.add(new HammerSkark());

您可以添加上述类型的对象，因为shark（A、B、C）以下的任何对象都将始终是shark（X、Y、Z）以上的任何对象的子类型。易于理解。

不能在Shark之上添加类型，因为在运行时，添加的对象的类型在层次结构中可能高于列表的声明类型（X、Y、Z）。这是不允许的。

但为什么你不能从这个列表中阅读呢？（我的意思是可以从中获取元素，但不能将其分配给除Object o以外的任何对象）：

Object o;
o = sharks.get(2);// only assignment that works

Animal s;
s = sharks.get(2);//doen't work

在运行时，列表的类型可以是A:X、Y、Z。。。编译器可以编译赋值语句（这似乎是正确的），但在运行时，s（Animal）的类型在层次结构上可以低于列表的声明类型（可以是Creature，也可以更高）。这是不允许的。

综上所述

我们使用<？super T>将类型等于或低于T的对象添加到列表中。我们无法阅读它我们使用<？扩展T>以从列表中读取类型等于或低于T的对象。我们不能向其中添加元素。

正如我在回答另一个问题时所解释的，PECS是乔什·布洛克（Josh Bloch）为帮助记住Producer extends和Consumer super而创建的助记符设备。

这意味着当传递给方法的参数化类型将生成T的实例（它们将以某种方式从中检索）时？应该使用extends T，因为T的子类的任何实例也是T。当传递给方法的参数化类型将消耗T的实例（它们将传递给它以执行某些操作）时？应该使用super T，因为T的实例可以合法地传递给任何接受某个T超类型的方法。例如，可以在Collection＜Integer＞上使用Comparator＜Number＞？extends T无法工作，因为Comparator＜Integer＞无法对Collection＜Number＞进行操作。

请注意，通常您只应使用？延伸T和？super T表示某些方法的参数。方法应该只使用T作为泛型返回类型的类型参数。

计算机科学背后的原理叫做

协方差：？扩展MyClass，矛盾：？超级MyClass和不变性/非方差：MyClass

下图应解释该概念。图片提供：Andrey Tyukin

这是我认为extends与super最清晰、最简单的方式：

扩展用于读取super是用来写作的

我发现“PECS”是一种不明显的方式来思考谁是“生产者”，谁是“消费者”。“PECS”是从数据集合本身的角度定义的——如果对象正在被写入到集合中，则集合“消耗”（它消耗来自调用代码的对象），如果对象正在从集合中读取，则它“产生”（它向某些调用代码产生对象）。这与其他所有事物的命名方式相反。标准JavaAPI是从调用代码的角度命名的，而不是从集合本身命名的。例如，java.util.List的以集合为中心的视图应该有一个名为“receive（）”的方法，而不是“add（）”——毕竟，调用代码添加了元素，但列表本身接收了元素。

我认为从与集合交互的代码的角度来思考事情更直观、更自然、更一致——代码是“从集合中读取”还是“写入”集合？之后，向集合写入的任何代码都将是“生产者”，从集合读取的任何代码将是“消费者”。

使用现实生活中的示例（有一些简化）：

想象一列有货车的货运火车，类似于一个列表。如果货物的尺寸与货车相同或更小，您可以将货物放入货车=<？超级货车尺寸>如果您的仓库有足够的空间（大于货物的大小），您可以从货运车上卸载货物=<？扩展DepotSize>