Listのワイルドカードについて

Question

javaを勉強中のものです。Listについての質問になります。

まず初めにListの要素にワイルドカード（？）を指定して作成します。①
その次にListの要素にStringを指定して作成します。②
ワイルドカードで指定したListにStringで指定したListを追加しようとしたところ
エラーが起きてしまいます。なぜエラーが起こるのでしょうか？

もし仮にList<?> →　List<String> であればaddAllできるのは分かるのですが、
そもそもワイルドカードとはどの要素が来てもいいように設定しているものであると認識しています。

        //①
        List<?> wairudo = new ArrayList<>();

　　　　//②
        List<String> string = new ArrayList<>();

        string .add("a");
        string .add("b");

　　　　　//ここでエラーが発生
　　　　   wairudo.addAll(string );
　　　　

Answer 1

なるべく直感的に分かり易すそうな説明を試みます。

ワイルドカードとはどの要素が来てもいいように設定しているものであると認識しています。

ちょっと違います。どのようなものも要素に許す宣言はワイルドカードを使うまでもなくList<Object>と宣言すれば事足ります。こう宣言すれば「どんな型の要素でも入るリスト」になります。(※)

List<?>って何の意味があるといえば、「要素型がObject以外のなにかの型」つまり「要素の型についてなんらかの制約があるリスト」のうち「どんな制約が付いているかが不明だけどListであることだけは分かっている」という意味合いです。

void acceptStringList(List<String> list) {
  ...
}

void acceptAnyKindOfList(List<?> list) {
  Object a = list.get(0);   // (A)OK
  list.add(追加すべき要素);   // (B)NG
}

...

acceptStringList(new ArrayList<String>()); // OK
acceptStringList(new ArrayList<Integer>()); // NG

acceptAnyKindOfList(new ArrayList<String>()); // OK
acceptAnyKindOfList(new ArrayList<Integer>()); // OK

こんなふうになります。acceptAnyKindOfListメソッドは引数にどんな制約付きのListでも渡せますが、何が渡されるかは不明という点に注意してみてください。

このメソッドでは「要素の制約が分かってなくても行える操作」ならできます。例えば要素の取り出し(A)は行えます。制約はわからなくても「絶対にObjectの派生の何かであることは確か」なので。

一方「要素の制約が分かっていないと行えない操作」例えば要素の追加(B)はできません。List<String>なのかList<Integer>なのかあるいはそれ以外の何の型なのかがわからなければ「要素として格納してよい要素の型を特定できない」ため追加すべき要素の型を表現しようがないのです。型安全であることが静的型付け言語の命なわけですから、こういう仕様になっているのは当然と言えましょう。

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※: どんな型の要素でも入る
厳密に言えば参照型の要素なら入るというべきかも知れません。primitive型は含まれませんので。しかしそもそもprimitive型が格納できるList(より一般的にはコレクション)は存在しませんので、本件の議論では「どんな型でも」という表現は「どんな参照型でも」というふうに考えてください。

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追記：本件は「ジェネリクスの変性」「共変、反変、非変」といったキーワードに関係が深いトピックだと思います。変性についての話はややこしく感じますが、ある程度把握しておくとジェネリクスを用いたAPIの型宣言の意味がより的確にわかってくるので調べてみることをお勧めします。

Comments

[strongyuki1993]

長文での回答ありがとうございます。
List<?>というのは「Listであることのみ分かっている」という意味で、
そもそも何が来るかわからないものに対して要素を追加するものではないということですね
※要素の制約が分かってなくても行える操作については行える

[KSwordOfHaste]

おっしゃるとおりの理解でよいとおもいますが、本文に記したようにジェネリクスの変性を調べてみるとより整理された仕様がわかると思います。

[strongyuki1993]

了解いたしました。調べてみます。

[swordone]

List<?>はList<Object>も受けられますよ。

[KSwordOfHaste]

コンテナの型がどうなるかの方にはあえて言及せず、さらにList<?>がList<? extends Object>ということにも言及せず、PECSの?(? extends X)がプロデューサーとしてしか振舞えない点(getはできるがsetの引数にできない)のみに絞った話にしたつもりでした。

[swordone]

「要素型がObject以外のなにかの型」ってのに引っ掛かったので…

[KSwordOfHaste]

あ、なるほど。気づきませんでした確かにヘンテコな表現ですね。ご指摘ありがとうございます。
＞「要素型がObject以外のなにかの型」つまり
という部分は不必要で意味がおかしくなるので取り消し線で消しておきました。

Answer 2

具体例をあげると、

// ①
List<?> wairudo = new ArrayList<>();
(中略)

// 途中でこんなことができるので、
wairudo = new ArrayList<Integer>();

// ここでエラーにするしかないのです。
wairudo.addAll(string);

Comments

[strongyuki1993]

回答ありがとうございます。
List<?>は型が分からないため、要素の追加はできあいということですね。