如何在Java中将继承对象的列表转换为对象集合？

Question

我有一个集合类型：

Collection<A> collecA

我在对象中有一个列表：

List<B> listB

B 在扩展 A

class B extends A { ... }

但我无法执行以下操作：

collecA = listB

我无法理解为什么 Collection 由 List 实现。

- Kartoch

Answer 1

假设您能够做到您所描述的事情：

class B extends A { ... }

Collection<A> collecA;
List<B> listB;

collecA = listB;  // normally an error, but lets pretend its allowed

collecA.add(new A()); // PROBLEM!

方法调用collecA.add(new A())看起来没有问题，因为collecA是一个持有A的集合。然而，如果允许上面的赋值，我们就会遇到一个问题，因为collecA实际上是一个指向List<B>实例的引用——我刚刚把一个A添加到了一个只能容纳B的列表中！ Asker 还说：

我不明白为什么 Collection 是 List 的实现。

即使使用两个列表，这个赋值也是非法的，并不重要的是Collection是List的超类。

class B extends A { ... }
List<A> listA;
List<B> listB;
listA = listB;  // still an error, still leads to the same problem

关键是List<A> 变量只能引用可以容纳A的List。然而，List<B> 实例不能容纳A。因此，像listA这样的List<A> 变量不能被分配一个由listB引用的List<B> 实例。

或者更一般地说：B是A的子类并不意味着SomeGenericClass<B>是SomeGenericClass<A>的子类（JLS §4.10：子类型不会扩展泛型类型：T <: U并不意味着C<T> <: C<U>。）

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正是来自Java Generics Tutorial的这个例子/比喻帮助我理解了这个问题：

http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/generics/subtyping.html

“如果你想象一些有形的物体——你可以真正看到的东西——比如一个笼子，那么理解为什么会变得更容易：

// A cage is a collection of things, with bars to keep them in.
interface Cage<E> extends Collection<E>;
...
Cage<Lion> lionCage = ...;
Cage<Butterfly> butterflyCage = ...;

那么“动物笼子”呢？英语有歧义，因此为了更准确，我们假设我们谈论的是一个“全动物笼子”：

Cage<Animal> animalCage = ...;

这是一个设计用来容纳各种动物的笼子，混合在一起。它必须有足够强大的栏杆来固定住狮子，并且栏杆之间要足够接近以保持蝴蝶不逃跑。
...
由于狮子是动物的一种（狮子是动物的子类型），那么问题就变成了：“狮子笼是动物笼的一种吗？Cage<Lion>是Cage<Animal>的子类型吗？”。通过上述动物笼的定义，答案必须是“否”。这很令人惊讶！但是如果你仔细想想，这是完全合理的：狮子笼不能保证能把蝴蝶关在里面，蝴蝶笼也不能保证能把狮子关在里面。因此，两种笼子都不能被认为是“全动物”笼子：

animalCage = lionCage;  // compile-time error
animalCage = butterflyCage; // compile-time error

"

- Bert F

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好的，易于理解的BERT解释。在尝试理解泛型和继承时，我一直欣赏愚蠢的比喻。Kartoch应该看一下这个。 - tgai

@Tamon - 很高兴你（以及其他人）发现它很容易理解。我曾经也遇到过理解泛型和继承（更不用说通配符了）的问题，所以需要像Java泛型教程中那样的新颖例子来深入我的脑海。我搜索了“java generic cast animal cage”才想起我在哪里读到这个类比。 :-) - Bert F

Answer 2

Collection<? extends A> collecA

这样修复了。问题不在于List extends Collection，而是泛型类型。

- Bozho

Answer 3

Java泛型不是协变的。

请参见Java理论与实践：泛型陷阱以了解更多细节。

该页面展示了一个简单的例子，如果它是协变的，将会破坏类型系统：

想象一下，你可以将List<Integer>分配给List<Number>。那么以下代码将允许你将非Integer类型的内容放入List<Integer>中：

List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();
List<Number> ln = li; // illegal
ln.add(new Float(3.1415)); // ERROR: Adds a float to list, which is a list of Integers!

- aioobe

Answer 4

你可以把 List 赋值给 Collection，但不能把 List 赋值给 Collection。

想象一下如果这是可能的会发生什么：

List<B> = new ArrayList<B>();
Collection<A> collecA = listB; //Assume that this line compiles
collecA.add(new A());
B item = listB.get(0); //ClassCastException!

正如您所看到的，我们通过向一个只应该包含类型为B（或其子类）对象的集合中添加一个具体类型A的实例来“欺骗”泛型类型系统。

因此，执行隐式转换为B的最后一行代码会导致ClassCastException。这是什么问题？编译器无法保证类型安全，这违反了Java泛型原则之一。

因此，已经决定List<B>是Collection<B>，但不是List<A>（或Collection<A>）。

顺便说一句，有趣的是数组不遵循相同的规则：String[]是Object[]，并且赋值是合法的。

- Eyal Schneider