Java泛型疑问：为何此处类型声明必须使用? extends？

先看无法编译的代码：

class Foo<T> {
    public Optional<T> getSomeOptional() {
        return Optional.empty();
    }
}

class Bar {
    List<Foo<?>> fooList = new ArrayList<>();
    void bar() {
        List<Optional<?>> list = fooList.stream().map(Foo::getSomeOptional).toList();
    }
}

修改后可编译的代码：

class Bar {
    List<Foo<?>> fooList = new ArrayList<>();
    void bar() {
        List<? extends Optional<?>> list = fooList.stream().map(Foo::getSomeOptional).toList();
    }
}

原因拆解：

• Foo<?>中的?是捕获通配符：每个Foo<?>实例的泛型参数T对应某个具体但未知的类型（编译器会为每个实例捕获一个唯一的未知类型，记为capture of ?）。因此调用getSomeOptional()返回的是Optional<capture of ?>，而非Optional<?>本身——前者是某个具体类型的Optional，后者是任意未知类型的Optional。
• 流处理后的列表类型：map(Foo::getSomeOptional)得到的流元素类型是Optional<capture of ?>，toList()返回的列表类型为List<Optional<capture of ?>>。
• 泛型不变性限制：Java泛型默认是不变的，即使Optional<capture of ?>是Optional<?>的子类型，List<Optional<capture of ?>>也不能直接赋值给List<Optional<?>>——这是为了类型安全，防止你往列表中添加不符合原元素类型的实例。
• ? extends的作用：List<? extends Optional<?>>是协变通配符类型，它表示列表中的元素是Optional<?>的任意子类型（包括Optional<capture of ?>），因此可以安全接收List<Optional<capture of ?>>，编译器允许这种赋值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者tomzhi