一文搞懂List 、List<Object>、List<?>的区别以及<? extends T>与<? super T>的区别

前段时间看《Java编程思想》泛型时对 <? extends T>与<? super T>很懵逼，接着看到泛型与集合的更蒙蔽，随后又翻开《码出高效》时，对这些知识点才恍然大悟，发篇博客记录下

List、List<Object>、List<?> 的三者的区别以及 <? extends T>与<? super T> 的区别

List、List<Object>、List<?>

• List ：完全没有类型限制和赋值限定。
• List<Object> ：看似用法与List一样，但是在接受其他泛型赋值时会出现编译错误。
• List<?>：是一个泛型，在没有赋值前，表示可以接受任何类型的集合赋值，但赋值之后不能往里面随便添加元素，但可以remove和clear，并非immutable(不可变)集合。List<?>一般作为参数来接收外部集合，或者返回一个具体元素类型的集合，也称为通配符集合。

代码验证：（感觉用博客的页面插入代码效果不好，在此处贴了图片，代码在文章末尾补上）

<? extends T>与<? super T>

List 最大的问题是只能放置一种类型，如果随意转变类型的话，就是破窗理论，泛型就失去了意义。为了放置多种受泛型约束的类型，出现了 <? extends T>与<? super T> 两种语法。简单来说， <? extends T> 是Get First，适用于，消费集合元素的场景；<? super T>是Put First，适用于，生产集合元素为主的场景。

• <? extends T> ：可以赋值给任意T及T的子类集合，上界为T，取出来的类型带有泛型限制，向上强制转型为T。null 可以表示任何类型，所以null除外，任何元素都不得添加进<? extends T>集合内。
• <? super T> : 可以复制T及任何T的父类集合，下界为T。再生活中，投票选举类似于<? super T>的操作。选举投票时，你只能往里投票，取数据时，根本不知道时是谁的票，相当于泛型丢失。

<? extends T>的场景是put功能受限，而<? super T>的场景是get功能受限。

代码示例如下（以加菲猫、猫、动物为例，说明extends和super的详细语法差异0）：


在代码第二段中的23行编译时报错：
Type mismatch: cannot convert from List to List<? extends Cat> ，
因为List赋值给List时会编译出错，因为能赋值给<? extends Cat>的类型，只有Cat和它的子类。因为<? extends Cat>泛型信息表示的是，此笼子（容器）内的全部都是猫，而List笼子（容器）内可能住着毒蛇，鳄鱼、豹猫(猫的天敌)、大型猛禽等动物，不能把它们放同一个笼子(容器)里。 26,27行中，把List赋值给 <? extends T>与<? super T> 都是可以的。

在第三段代码的36、36、37行均编译出错：
The method add(capture#1-of ? extends Cat) in the type List<capture#1-of ? extends Cat> is not applicable for the arguments (Animal)
无法进行add操作，这是因为除null外，任何元素都不能添加进<? extends T>集合中。但<？super Cat>可以往里面添加元素，但只能添加Cat自身即其子类对象，如上面代码中的41、42行。因为猫的笼子中只能关猫，不能关其他动物，如代码中的40行。

在上面代码中的第四段中，所有的 List<? super T>集合 都能执行get方法返回元素，但是泛型丢失，只能返回object对象，如上面代码中的46、47、48行。List<? extends T>集合 可以返回带类型的元素，但只能返回Cat自身及其父类对象，因为子类对象被擦除了，如代码中的50到54行。

附：
第一张图片中的代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class TestArrayList {
	public static void main(String[] args) {
	
		//第一段：泛型出现之前集合定义方式
		List a1 =new ArrayList();
		a1.add(new Object());
		a1.add(new Integer(10));
		a1.add(new String("string"));
		
		//第二段：把a1引用赋值给a2,(a2与a1的区别是增加了泛型限制)
		List<Object> a2 =a1;
		a2.add(new Object());
		a2.add(new Integer(20));
		a2.add(new String("string2"));
		a2.add(25);
		//List<Object> 接受其他泛型赋值时,会报异常（因为在下面例子中List<Integer>不能转为List<Object>）
		List<Integer> aint = new ArrayList<Integer>();
		List<Object> a22 =aint;//Type mismatch: cannot convert from List<Integer> to List<Object>
		
		//第三段：把a1引用赋值给a3,（a3与a1的区别是增加了泛型<Integer>）
		List<Integer> a3 = a1; //此时如果遍历a3则会报类型转换异常ClassCastException
		a3.add(new Integer(20));
		//下面两行编译出错，不允许增加非Integer类型进入集合
		a3.add(new Object());//The method add(Integer) in the type List<Integer> is not applicable for the arguments (Object)
		a3.add(new String("string2"));
		
		//第四段：把a1引用赋值给a4,a4与a1的区别是增加了通配符
		List<?> a4 = a1;
		//允许删除和清除元素
		a4.remove(0);
		a4.clear();
		//编译错误，不允许添加任何元素
		a4.add(new Object());//The method add(capture#3-of ?) in the type List<capture#3-of ?> is not applicable for the arguments (Object)
		a4.add(new Integer(20));
		a4.add(new String("string2"));
	}
}

第二张图片中的代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class Animal{}
class Cat extends Animal{}
class Garfield extends Cat{}

//用动物，猫，加菲猫的继承关系说明extends与super在集合中的意义
public class AnimalCatGarfield {
	public static void main(String[] args) {
		//第一段：声明第三个依次继承的集合：Object>动物>猫>加菲猫  三个泛型集合可以理解为三个不同的笼子
		List<Animal> animal = new ArrayList<Animal>();        //动物
		List<Cat> cat = new ArrayList<Cat>();				  //猫
		List<Garfield> garfield = new ArrayList<Garfield>();  //加菲猫
		
		animal.add(new Animal());
		cat.add(new Cat());
		garfield.add(new Garfield());
		
		//第二段：测试赋值操作  以Cat为核心，因为它既有子类又有父类
		//下行编译出错。只能赋值Cat或Cat子类集合
		List<? extends Cat> extendsCatFromAnimal = animal;
		List<? super Cat> superCatFromAnimal = animal;
		
		List<? extends Cat> extendsCatFromCat = cat;
		List<? super Cat> superCatFromCat = cat;
		
		List<? extends Cat> extendsCatFromGarfield = garfield;
		//下行编译出错。只能赋值Cat或着Cat父类集合
		List<? super Cat> superCatFromGarfield = garfield;
		
		//第三段：测试add方法
		//下面三行中所有的<? extends T>都无法进行add操作，编译出错
		extendsCatFromCat.add(new Animal());
		extendsCatFromCat.add(new Cat());
		extendsCatFromCat.add(new Garfield());
		
		//下行编译出错。只能添加Cat或者Cat的子类集合。
		superCatFromCat.add(new Animal());
		superCatFromCat.add(new Cat());
		superCatFromCat.add(new Garfield());
		
		//第四段：测试get方法
		//所有的super操作能够返回元素，但是泛型丢失，只能返回object对象
		Object object1 = superCatFromCat.get(0);
		Animal object = superCatFromCat.get(0);//Type mismatch: cannot convert from capture#8-of ? super Cat to Animal
		Cat object3 = superCatFromCat.get(0);//
		//以下extends操作能够返回元素
		Animal catExtends3 = extendsCatFromCat.get(0);
		Object catExtends2 = extendsCatFromCat.get(0);
		Cat catExtends1 = extendsCatFromCat.get(0);
		//下行编译错误。虽然Cat集合从Garfield赋值而来，但类型擦除后，是不知道的
		Garfield cat2 = extendsCatFromGarfield.get(0);
	}
}