为什么java需要强制转换将有界类型参数实例化为其上限类？

Question

<T extends Integer> void passVal (T t) {
    Integer number = 5;
    t = (T) number; // Without cast a compile error is issued
}

Answer 1

T并不意味着Integer，它必须对Integer或从它扩展的任何类有效。假设StrangeInteger从Integer扩展而来，并用StrangeInteger替换T：

void passVal (StrangeInteger t) {
    Integer number = 5;
    t = (StrangeInteger) number;
}

它试图将一个整数变量分配给一个StrangeInteger变量，除非number首先是一个StrangeInteger或一个派生类，否则不能这样做。实际上，除非t是整数，否则代码应该在运行时抛出异常（概念上），但由于类型擦除，在这种情况下实际上不会抛出异常（请参见编辑2）。

情况类似于：

Object obj = "Hello"
String t = (String)obj; // this will not fail, but requires a cast

Object obj2 = getDBConnection();
String t2 = (String)obj2; // this will fail at runtime

Edit：Integer确实是final，所以T只能是Integer，但是编译器可能没有检查上限是否是final，毕竟上限是final没有什么意义，所以允许这种特殊情况会增加复杂性，但实际收益很小。

编辑2:TL；博士：你混淆了上下限，但类型擦除有警告。当您做任何值得使用泛型而不是仅仅使用基类型做的事情时，这种情况就会中断。

英语不是我的第一语言，所以我可能不太清楚。

我想您正在纠结于使用带有上限的泛型类型和只是将上限用作类型之间的区别。泛型（来自C++和其他语言）的思想是，如果将T替换为边界允许的任何类型T，代码必须是有效的，因此不能调用任何未在上限中定义的方法。

A是T的上界也意味着您可以始终将一个T对象赋给一个A变量。您不能安全地将A对象分配给T变量（除非A==T)，只有当A是T的下界而不是上界时，您才能这样做。又见了解上下限？在Java泛型中。

Java使用类型擦除来实现泛型，有一些优点，但这导致了一些并不总是明显的限制。由于类型擦除，在这种情况下，强制转换本身不会失败，因此在类型检查之后，在类型擦除步骤中将T替换为上限，即(T)数替换为（整数）数。如果执行任何导致对子类进行强制转换的操作，例如，如果返回更改的t并将结果赋给子类的变量，则仍然会发生异常，因为编译器添加了隐式强制转换。

如果调用依赖于T的子类的方法，这也会失败，这是一种常见的模式，例如：

List<Person> persons = ...
Comparator<Person> nameComparator = (p1,p2) -> p1.getName().compareTo(p2.getName())
java.util.Collections.sort(persons,nameComparator);

下面的代码示例显示几种情况下的行为。我对所有内容都使用System.err，以避免输出中的顺序问题。

import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Function;

class A {
    @Override public String toString(){ return "A";}
    public String foo(){ return "foo";}
}

class B extends A {
    @Override public String toString(){ return "B";}
    public String bar(){ return "bar";}
}

class C extends B { }

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Function<A,String> funA = a -> a.foo();
        Function<B,String> funB = b -> b.bar();
        Function<C,String> funC = c -> c.bar();
        Consumer<B> ignoreArgument = b -> {
            System.err.println("  Consumer called");
        };

        B b = new B();
        System.err.println("* voidTest *");
        voidTest(b);
        System.err.println("------------");
        System.err.println("* returnTest *"); 
        returnTest(b);
        System.err.println("returnTest without using result did not throw");
        System.err.println("------------");
        try {
            System.err.println("Returned " + returnTest(b).toString());
            System.err.println("returnTest: invoking method on result did not throw");
        }
        catch(Exception ex) {
            System.err.println("returnTest: invoking method on result threw");
            ex.printStackTrace();
        }
        System.err.println("------------");
        B b2 = null;
        try {
            b2 = returnTest(b);
            System.err.println("returnTest: assigning result to a B variable did not throw");
        }
        catch(Exception ex) {
            System.err.println("returnTest: assigning result to a B variable threw");
            ex.printStackTrace();
        }
        System.err.println("------------");
        System.err.println("* functionTest funA *");
        functionTest(b, funA);
        System.err.println("------------");
        System.err.println("* functionTest funB * ");
        functionTest(b, funB);
        System.err.println("------------");
        System.err.println("* consumerTest *");
        consumerTest(b, ignoreArgument);
        // The following won't work because C is not B or a superclass of B
        // Compiler error functionTest(T, Function<? super T,String>) is not applicable for the arguments (B, Function<C,String>)
        // functionTest(b, funC); 
    }

    private static <T extends A> void voidTest(T t){
        System.err.println("  Before: " + t.toString());
        t = (T)new A(); // warning Type safety: Unchecked cast from A to T
        System.err.println("  After: " + t.toString());
    }

    private static <T extends A> T returnTest(T t){
        System.err.println("  Before: " + t.toString());
        t = (T)new A();
        System.err.println("  After: " + t.toString());
        return t;
    }

    private static <T extends A> void functionTest(T t, Function<? super T,String> fun) {
        System.err.println("  fun Before: " + fun.apply(t));
        t = (T)new A();
        try {
            System.err.println("  fun After: " + fun.apply(t));
        }
        catch(Exception ex) {
            System.err.println("  fun After: threw");
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    private static <T extends A> void consumerTest(T t, Consumer<? super T> c) {
        System.err.print("  Before: ");
        c.accept(t);
        t = (T)new A();
        try {
            System.err.println("  After: ");
            c.accept(t);
            System.err.println("    c.accept(t) After: worked");
        }
        catch(Exception ex) {
            System.err.println("    c.accept(t) After: threw");
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

OpenJDK 11下的输出是：

* voidTest *
  Before: B
  After: A
------------
* returnTest *
  Before: B
  After: A
returnTest without using result did not throw
------------
  Before: B
  After: A
returnTest: invoking method on result threw
java.lang.ClassCastException: class A cannot be cast to class B (A and B are in unnamed module of loader 'app')
    at Main.main(Main.java:35)
------------
  Before: B
  After: A
returnTest: assigning result to a B variable threw
java.lang.ClassCastException: class A cannot be cast to class B (A and B are in unnamed module of loader 'app')
    at Main.main(Main.java:45)
------------
* functionTest funA *
  fun Before: foo
  fun After: foo
------------
* functionTest funB * 
  fun Before: bar
  fun After: threw
java.lang.ClassCastException: class A cannot be cast to class B (A and B are in unnamed module of loader 'app')
    at Main.functionTest(Main.java:83)
    at Main.main(Main.java:57)
------------
* consumerTest *
  Before:   Consumer called
  After: 
    c.accept(t) After: threw
java.lang.ClassCastException: class A cannot be cast to class B (A and B are in unnamed module of loader 'app')
    at Main.consumerTest(Main.java:97)
    at Main.main(Main.java:60)