今日もEffective Javaから勉強しました。

境界ワイルドカードについて

例えば以下のようなクラスがあるとします。

public class Slip {
	
}

public class PurchaseSlip extends Slip{
}

伝票クラスと、仕入伝票クラスです
- 仕入伝票クラスは伝票クラスを継承しています

伝票を保管している倉庫クラスを用意します

public class Stock {
	
	private static List<Slip> list = new ArrayList<>();
	
	public static void addAll(List<Slip> slips) {
		Stock.list.addAll(slips);
	}
}

伝票のリストを持っています
またaddAllメソッドに伝票のリストを渡すことで、リストごと追加します

これを利用する時に仕入伝票を渡すとエラーになってしまいます

public void test() {
	List<PurchaseSlip> list = new ArrayList<>();
	Stock.addAll(list); //The method addAll(List<Slip>) in the type Stock is not applicable for the arguments (List<PurchaseSlip>)
}

ListがListのサブタイプになりません。この場合はListがListのサブタイプになりません。これはジェネリクスが不変だからです。

不変や共変について

これを修正するために、境界ワイルドカード型というのを利用します。倉庫クラスを以下のようにします

public class Stock {
	
	private static List<Slip> list = new ArrayList<>();
	
	public static void addAll(List<? extends Slip> slips) {
		Stock.list.addAll(slips);
	}
}

境界ワイルドカード型という入力パラメータを利用しています
Slipの何らからのサブタイプのリストという引数にすることができます

例えば以下のような型パラメータを利用するクラスでも境界ワイルドカードは使えます

public class Container<T> {
	
	private List<T> list = new ArrayList<>();
	
	public  void addAll(List<? extends T> slips) {
		this.list.addAll(slips);
	}
}

public void test() {
	Container<Slip> container = new Container<>();
	List<PurchaseSlip> list = new ArrayList<>();
	container.addAll(list);
	
	List<Slip> slips = new ArrayList<>();
	container.addAll(slips);	
}

同じように使えます。

スーパータイプ

以下のコードの場合のワイルドカード型を見ていきます。

サブタイプのリストを扱う場合です

Container<PurchaseSlip> container = new Container<>();

リストから追加することについては後述するので、リストから削除することについて書きます先ほどと同様にextendsという境界ワイルドカードを利用しても、うまくいきません

なぜならばTがそもそもサブタイプになっているからです

public class Container<T> {
	
	private List<T> list = new ArrayList<>();
	
	public void deleteAll(List<? extends T> slips) {
		this.list.removeAll(slips);
	}
	
}

この場合はextendsでなくてsuperにします。こうするとTは何からのスーパータイプのリストという意味になります。

public class Container<T> {
	
	private List<T> list = new ArrayList<>();
	
	public void deleteAll(List<? super T> slips) {
		this.list.removeAll(slips);
	}
	
}

以下のよう利用します

public void test() {
	Container<PurchaseSlip> container = new Container<>();
	List<PurchaseSlip> list = new ArrayList<>();
	List<Slip> slips = new ArrayList<>();
	container.deleteAll(slips);
	container.deleteAll(list);
}

スーパータイプであるSlipのリストについても引数に渡せるようになります

ジェネリクスとコンパイルエラー

例えばサブタイプのリストに、スーパータイプのインスタンスを入れることはできません

List<PurchaseSlip> purchaseSlip = new ArrayList<>();
purchaseSlip.add(new Slip()); // エラー

List<Slip> slips = new ArrayList<>();
slips.add(new PurchaseSlip()); // エラーではない

これと同じように以下のような、スーパータイプのインスタンスを追加できるような境界ワイルドカードは利用できません。

public class Container<T> {
	
	private List<T> list = new ArrayList<>();
	
	public void addAll(List<? super T> slips) {
		this.list.addAll(slips); // エラー
	}
	
	public void deleteAll(List<? super T> slips) {
		this.list.removeAll(slips);
	}
	
}

以下のエラーが表示されます

The method addAll(Collection&lt;? extends T&gt;) in the type List&lt;T&gt; is not applicable for the arguments (List&lt;capture#1-of ? super T&gt;)

サブタイプのリストに、スーパータイプのインスタンスを入れることはできないので当然ですが、境界ワイルドカードを利用するとコンパイル時にエラーとしてくれます

例えば配列の場合は実行時にArrayStoreExceptionエラーになります

public void test() {
	Slip[] slips = new PurchaseSlip[3];
	slips[1] = new Slip();	
}

キャップチャ

コンパイラがワイルドカードの型を推論することをワイルドカードキャプチャといいます。

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/generics/capture.html

この辺はちょっと勉強中です。

とりあえず引数に渡したリスト<?>から要素を取得して、さらにそのリストに要素を追加するような場合(swapなど)にワイルドカードの型を捕捉するキャプチャメソッドを用意します

例えば以下のメソッドは失敗します

public void test(List<?> tests) {
	tests.add(tests.get(0));
}

getして取得できる型がコンパイラがわかりませんという状態になってしまっています。

そこでワイルドカードを捕捉する、ここではT型にキャプチャさせてgetすることでコンパイルを通すようにできます

public void test(List<?> tests) {
	//ヘルパー処理の呼び出し
	this.addHelper(tests);;
}

private <T> void addHelper(List<T> tests) {
	tests.add(tests.get(0));
}

ヘルパーメソッドは型になっているのでコンパイルエラーになりません。

Java | APIの柔軟性向上のために境界ワイルドカードを使う