泛型通配符 T、E、K、V、?

在Java后端开发中，你一定在写集合类或工具类时，见过 T、E、K、V、? 这样的泛型通配符。但你是否有过以下疑惑：

  • T、E、K、V 到底有什么区别？为什么大家都用这些字母？
  • List<?> 和 List 有什么不同？什么时候该用通配符，什么时候该用类型参数？
  • 如果不用泛型，代码也能跑，为什么一定要用泛型？

1. 为什么要用泛型

类型不安全与强制转换

假设我们要写一个简单的盒子类，用来存放物品：

// 没有泛型的盒子类
public class Box {private Object item;  // 只能用Object存储任何类型public void setItem(Object item) {this.item = item;}public Object getItem() {return item;}
}

使用方式：​

public static void main(String[] args) {Box box = new Box();box.setItem("Hello");  // 存入StringString s = (String) box.getItem();  // 必须强制转换回Stringbox.setItem(123);      // 也可以存入IntegerString i = (String) box.getItem();  // 但这里会抛出ClassCastException！
}

问题：​​

  • ​​类型不安全​​：可以存入任何类型（String、Integer等），但取出时容易忘记转换或转换错误
  • ​​繁琐的强制转换​​：每次取出都要手动cast
  • ​​运行时错误​​：如果类型转换错了，只能在运行时才发现（抛出ClassCastException）

使用泛型后**

// 泛型盒子类
public class Box<T> {private T item;  // T是类型参数public void setItem(T item) {this.item = item;}public T getItem() {return item;  // 不需要强制转换}
}public static void main(String[] args) {Box<String> stringBox = new Box<>();stringBox.setItem("Hello");String s = stringBox.getItem();  // 自动就是String类型，无需转换Box<Integer> intBox = new Box<>();intBox.setItem(123);Integer i = intBox.getItem();  // 自动就是Integer类型stringBox.setItem(123);  // 编译错误！不能放入Integer}

2. T、E、K、V、? 的含义

首先，我们要明确一个概念，T，E，K，V是类型参数（Type Parameter），而?是通配符（Wildcard）。他们虽然都用在泛型中，但扮演的角色完全不同。Java 官方并没有强制规定这些字母的含义，只是社区形成了约定俗成的写法。常见规则如下：

符号常见含义使用场景
TType（类型）通用类型，最常见
EElement（元素）集合中的元素
KKey（键）映射的键（Map）
VValue（值）映射的值（Map）
?通配符表示未知类型，常用于 API 的参数或返回值

2.1 使用 T （Type，任意类型）

示例：API响应包装器

// 使用 T 定义一个通用的API响应类
public class ApiResponse<T> {private int code;private String message;private T data; // T 代表响应的业务数据类型// 构造方法public ApiResponse(int code, String message, T data) {this.code = code;this.message = message;this.data = data;}// 成功响应的静态工厂方法public static <T> ApiResponse<T> success(T data) {return new ApiResponse<>(200, "成功", data);}public static ApiResponse<?> error(int code, String message) {return new ApiResponse<>(code, message, null);}// Getter 和 Setterpublic T getData() {return data;}public void setData(T data) {this.data = data;}// ... 其他getter/setter
}// 业务实体
public class User {private Long id;private String name;private String email;// ... 构造方法、getter、setter
}public class Product {private Long id;private String name;private BigDecimal price;// ... 构造方法、getter、setter
}// 在Service层使用
public class UserService {public ApiResponse<User> getUserById(Long id) {User user = userRepository.findById(id);if (user != null) {return ApiResponse.success(user); // T 被推断为 User} else {return ApiResponse.error(404, "用户不存在");}}
}public class ProductService {public ApiResponse<List<Product>> getFeaturedProducts() {List<Product> products = productRepository.findFeatured();return ApiResponse.success(products); // T 被推断为 List<Product>}
}// Controller层调用
@GetMapping("/users/{id}")
public ApiResponse<User> getUser(@PathVariable Long id) {return userService.getUserById(id);// 返回: {"code":200,"message":"成功","data":{"id":1,"name":"张三","email":"zhang@example.com"}}
}@GetMapping("/products/featured")
public ApiResponse<List<Product>> getFeaturedProducts() {return productService.getFeaturedProducts();// 返回: {"code":200,"message":"成功","data":[{"id":101,"name":"手机","price":2999.00}]}
}

2.2 E（Element，集合中的元素）

示例：树形结构节点

// 通用树节点（可用于组织架构、分类目录等）
public class TreeNode<E> {private E data;private List<TreeNode<E>> children;public void addChild(TreeNode<E> child) {if (children == null) children = new ArrayList<>();children.add(child);}
}// 使用示例
TreeNode<String> root = new TreeNode<>();
root.setData("总公司");TreeNode<String> branch1 = new TreeNode<>();
branch1.setData("北京分公司");
root.addChild(branch1);TreeNode<String> branch2 = new TreeNode<>();
branch2.setData("上海分公司");
root.addChild(branch2);

2.3 类型参数 K（Key）和 V（Value）——键值对

示例：本地缓存类

// 本地缓存实现
public class LocalCache<K, V> {private Map<K, V> cache = new ConcurrentHashMap<>();private long expireTime;public void put(K key, V value) {cache.put(key, value);}public V get(K key) {return cache.get(key);}
}// 使用示例
LocalCache<Long, User> userCache = new LocalCache<>();
userCache.put(1001L, new User(1001L, "Alice"));LocalCache<String, List<Product>> categoryCache = new LocalCache<>();
categoryCache.put("electronics", Arrays.asList(new Product(...), ...));

2.4 通配符 ? ——处理未知类型

Java 泛型通配符主要有三种形态

1）无界通配符 ?

无界通配符表示可以匹配任何类型，适用于不确定或无关具体类型的情况。
示例：打印任意集合元素

import java.util.*;public class Demo1 {public static void printList(List<?> list) {for (Object element : list) {System.out.println(element);}}public static void main(String[] args) {List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry");List<Integer> scores = Arrays.asList(88, 99);printList(names);  // 输出 Tom, JerryprintList(scores); // 输出 88, 9}
}

特点：

  • 可以接收任何类型的 List。
  • 只能读取元素，不能随意 add。
2）上界通配符 ? extends T

表示“某种类型是 T 或 T 的子类”，适合生产者 / 只读场景（PECS 原则中的 Producer）。
示例：打印数字列表

import java.util.*;public class Demo1 {public static void printNumbers(List<? extends Number> list) {for (Number n : list) {System.out.println(n);}}public static void main(String[] args) {List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 2, 3);List<Double> doubles = Arrays.asList(1.1, 2.2, 3.3);printNumbers(ints);    // Integer extends NumberprintNumbers(doubles); // Double extends Number}
}

特点：

  • 可以读取元素为 Number 类型。
  • 不能写入 list.add(…)，因为不知道具体是 Integer 还是 Double。
3）下界通配符 ? super T

表示“某种类型是 T 或 T 的父类”，适合消费者 / 写入场景（PECS 原则中的 Consumer）。
示例：向集合中添加数字

import java.util.*;public class Demo3 {public static void addNumbers(List<? super Integer> list) {list.add(10);list.add(20);}public static void main(String[] args) {List<Number> numbers = new ArrayList<>();List<Object> objects = new ArrayList<>();addNumbers(numbers); // Number 是 Integer 的父类addNumbers(objects); // Object 是 Integer 的父类System.out.println(numbers); // 输出 [10, 20]System.out.println(objects); // 输出 [10, 20]}
}

特点：

  • 可以安全向集合写入 Integer 类型。
  • 读取出来的元素只能当作 Object，因为类型不确定
总结
通配符含义适用场景示例特点
?无界泛用工具、只读 API可以读取，不能写入，适合日志/导出/打印等
? extends T上界生产者 / 只读可以读取 T 或其子类，不能写入
? super T下界消费者 / 写入可以写入 T 类型，读取只能当 Object

3. 通配符中的PECS原则

PECS 是 Java大师Joshua Bloch 在《Effective Java》里提出的一个泛型使用经验法则，用来指导我们在选择通配符时，应该用 extends 还是 super。

  • Producer Extends：如果参数是生产者（提供数据给你），就用 ? extends T。
  • Consumer Super：如果参数是消费者（你要把数据放进去），就用 ? super T。

简单一句话：

  • 读（生产者）用 extends，写（消费者）用 super。

示例 1：Producer（读数据）
假设我们有个方法，需要从集合里读取元素：

public static void printNumbers(List<? extends Number> list) {for (Number n : list) {System.out.println(n);}
}
  • list 是一个 生产者（提供数字给我们打印），所以用 ? extends Number，允许 List、List 传进来。

示例 2：Consumer（写数据）
假设我们有个方法，需要往集合里写入数据：

public static void addIntegers(List<? super Integer> list) {list.add(1);list.add(2);
}

list 是一个 消费者（我们往里面放 Integer）所以用 ? super Integer，允许 List、List、List 传进来。

4. 注意事项

  • 能用泛型参数就别用 Object，除非你明确就是要“任意类型”，否则优先用泛型。
  • 合理选择通配符 ? ， 只读数据 → ? extends T，只写数据 → ? super T
  • 不要滥用泛型，有些场景写成泛型反而增加理解成本，比如方法内部只操作 String，就直接用 String

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