通用返回类型上限 - 接口与类 - 令人惊讶的有效代码

Posted 2023-02-25

【中文标题】通用返回类型上限 - 接口与类 - 令人惊讶的有效代码

【英文标题】：Generic return type upper bound - interface vs. class - surprisingly valid code

【发布时间】：2016-07-23 23:51:42

【问题描述】：

这是一个来自 3rd 方库 API 的真实示例，但经过了简化。

使用 Oracle JDK 8u72 编译

考虑这两种方法：

<X extends CharSequence> X getCharSequence() 
    return (X) "hello";


<X extends String> X getString() 
    return (X) "hello";

两者都报告“未经检查的演员表”警告 - 我明白了。让我困惑的是为什么我可以打电话

Integer x = getCharSequence();

它编译了吗？编译器应该知道Integer 没有实现CharSequence。呼吁

Integer y = getString();

给出错误（如预期）

incompatible types: inference variable X has incompatible upper bounds java.lang.Integer,java.lang.String

有人可以解释为什么这种行为会被认为是有效的吗？它有什么用处？

客户端不知道这个调用是不安全的——客户端的代码在没有警告的情况下编译。为什么编译器不会对此发出警告/发出错误？

另外，它和这个例子有什么不同：

<X extends CharSequence> void doCharSequence(List<X> l) 


List<CharSequence> chsL = new ArrayList<>();
doCharSequence(chsL); // compiles

List<Integer> intL = new ArrayList<>();
doCharSequence(intL); // error

尝试传递List<Integer> 会出现错误，正如预期的那样：

method doCharSequence in class generic.GenericTest cannot be applied to given types;
  required: java.util.List<X>
  found: java.util.List<java.lang.Integer>
  reason: inference variable X has incompatible bounds
    equality constraints: java.lang.Integer
    upper bounds: java.lang.CharSequence

如果这被报告为错误，为什么Integer x = getCharSequence(); 不是？

【问题讨论】：

有趣！在 LHS Integer x = getCharSequence(); 上强制转换将编译，但在 RHS Integer x = (Integer) getCharSequence(); 上强制转换编译失败

你使用的是什么版本的java编译器？请在问题中指定此信息。

@FedericoPeraltaSchaffner 不明白为什么这很重要 - 这是一个直接关于 JLS 的问题。

@BoristheSpider 因为java8的类型推断机制已经改变

@FedericoPeraltaSchaffner - 我已经用 [java-8] 标记了这个问题，但我现在在帖子中添加了编译器版本。

【参考方案1】：

CharSequence 是一个interface。因此，即使SomeClass 没有实现CharSequence，也完全可以创建一个类

class SubClass extends SomeClass implements CharSequence

所以你可以写

SomeClass c = getCharSequence();

因为推断类型X是交集类型SomeClass & CharSequence。

这在Integer 的情况下有点奇怪，因为Integer 是最终的，但final 在这些规则中没有任何作用。比如你可以写

<T extends Integer & CharSequence>

另一方面，String 不是interface，因此不可能扩展SomeClass 以获得String 的子类型，因为java 不支持类的多重继承。

对于List 示例，您需要记住泛型既不是协变的也不是逆变的。这意味着如果X 是Y 的子类型，则List<X> 既不是List<Y> 的子类型也不是超类型。由于Integer 没有实现CharSequence，因此您不能在doCharSequence 方法中使用List<Integer>。

你可以，但是让它编译

<T extends Integer & CharSequence> void foo(List<T> list) 
    doCharSequence(list);
  

如果您有一个返回List<T> 的方法，如下所示：

static <T extends CharSequence> List<T> foo() 

你可以的

List<? extends Integer> list = foo();

同样，这是因为推断的类型是 Integer & CharSequence，这是 Integer 的子类型。

当您指定多个边界（例如<T extends SomeClass & CharSequence>）时，会隐式出现交集类型。

如需更多信息，here 是 JLS 的一部分，它解释了类型边界的工作原理。您可以包含多个接口，例如

<T extends String & CharSequence & List & Comparator>

但只有第一个边界可能是非接口。

【讨论】：

我不知道您可以在通用定义中添加&。 +1

@flkes 你可以放多个，但只有第一个参数可以是非接口。 <T extends String & List & Comparator> 可以，但<T extends String & Integer> 不行，因为Integer 不是接口。

@PaulBoddington 这些方法有一些实际用途。例如，如果该类型实际上并未用于存储的数据。例如Collections.emptyList() 和Optional.empty()。这些返回通用接口的实现，但不存储任何内容。

没有人说在编译时为final 的类在运行时为final。

@Federico Peralta Schaffner：这里的重点是，getCharSequence() 方法承诺返回调用者需要的任何X，包括返回扩展Integer 的类型并实现CharSequence，如果调用者需要它，并且在此承诺下，允许将结果分配给Integer 是正确的。是方法getCharSequence() 被破坏了，因为它没有遵守承诺，但这不是编译器的错。

【参考方案2】：

在分配X 之前由编译器推断的类型是Integer & CharSequence。这种类型感觉很奇怪，因为Integer 是最终类型，但它是Java 中完全有效的类型。然后将其转换为Integer，完全可以。

Integer & CharSequence 类型只有一个可能的值：null。使用以下实现：

<X extends CharSequence> X getCharSequence() 
    return null;

以下作业将起作用：

Integer x = getCharSequence();

因为有这个可能的值，所以没有理由认为赋值是错误的，即使它显然是无用的。警告会很有用。

真正的问题是 API，而不是调用站点

事实上，我最近在博客上写过这个API design anti pattern。您应该（几乎）永远不要设计一个泛型方法来返回任意类型，因为您可以（几乎）永远不能保证推断的类型将被传递。一个例外是像 Collections.emptyList() 这样的方法，在这种情况下，列表的空性（和泛型类型擦除）是对 <T> 的任何推断都起作用的原因：

public static final <T> List<T> emptyList() 
    return (List<T>) EMPTY_LIST;