层次实体设计接口

Question

我必须为分层实体设计一个接口：

interface HierarchicalEntity<T extends HierarchicalEntity<T>> {
    T getParent();
    Stream<T> getAncestors();
}

在getParent() 方面实现默认 getAncestors() 方法非常容易，前者将返回所有祖先的Stream。

实现示例：

default Stream<T> getAncestors() {
    Stream.Builder<T> parentsBuilder = Stream.builder();
    T parent = getParent();
    while (parent != null) {
        parentsBuilder.add(parent);
        parent = parent.getParent();
    }
    return parentsBuilder.build();
}

但我还需要将this 包含到流中，这里出现了问题。 以下行不正确，因为this 的类型为HierarchicalEntity，而不是T：

parentsBuilder.add(this); // type mismatch!

如何重新设计界面以使getAncestors() 包含this 到结果中？

Answer 1

在创建自引用类型时，这是一个反复出现的问题。在基类型（或接口）中，您不能强制 this 与 T 的赋值兼容。

当然，如果您确信所有子类型都将满足该约束条件，则可以将 this 未经检查地强制转换为 T。但是，当您需要 this 引用为 T 时，您必须执行此未经检查的强制转换。

更好的解决方案是添加一个抽象方法，例如

/**
    All subtypes should implement this as:

    public T myself() {
        return this;
    }
 */
public abstract T myself();

然后，当您需要作为T 的自引用时，您可以使用myself() 而不是this。

default Stream<T> getAncestors() {
    Stream.Builder<T> parentsBuilder = Stream.builder();
    for(T node = myself(); node != null; node = node.getParent()) {
        parentsBuilder.add(parent);
    }
    return parentsBuilder.build();
}

当然，您不能强制子类将myself() 正确实现为return this;，但至少，您可以轻松地验证它们是否在运行时实现：

assert this == myself();

这个参考比较是一个非常便宜的操作，如果myself()被正确地实现为总是返回this，HotSpot可以预先证明这个比较总是true并且完全省略检查。

缺点是每个特化都必须有这种myself() { return this; } 的冗余实现，但另一方面，它完全没有未经检查的类型转换。另一种方法是在基类中将myself() 的非abstract 声明为@SuppressWarnings("unchecked") T myself() { return (T)this; }，以将未经检查的操作限制在类型层次结构的单个位置。但是，您无法验证 this 是否真的属于 T 类型……

Answer 2

正如@SotiriosDelimanolis 所说，没有办法完全执行此操作。但是，如果您愿意假设接口按设计使用，您可以假设 this 是 T 的一个实例并简单地转换它：

parentsBuilder.add((T)this);

如果要避免强制转换，可以在子类中添加要覆盖的方法：

interface HierarchicalEntity<T extends HierarchicalEntity<T>> {
    T getParent();
    T getThis();
    default Stream<T> getAncestors() {
        // ...
        parentsBuilder.add(getThis());
        // ...
    }
}

class Foo extends HierarchicalEntity<Foo> {
    // ...
    @Override
    public Foo getThis() {
        return this;
    }
}

现在我们可以以类型安全的方式获取this，但不能保证getThis() 已正确实现。它有可能返回Foo 的任何实例。所以，我猜，选择你的毒药吧。

Answer 3

添加this 失败，因为HierarchicalEntity<T> 不一定是T；它可能是一个未知的亚型。但是，T 始终是 HierarchicalEntity<T>，因为您已经这样声明了。

将getAncestors 和Stream.Builder 的返回类型从T 更改为HierarchicalEntity<T>，这将允许您添加this。

default Stream<HierarchicalEntity<T>> getAncestors() {
    Stream.Builder<HierarchicalEntity<T>> parentsBuilder = Stream.builder();
    T parent = getParent();
    while (parent != null) {
        parentsBuilder.add(parent);
        parent = parent.getParent();
    }
    parentsBuilder.add(this);
    return parentsBuilder.build();
}

您可能希望声明 getParent 以返回 HierarchicalEntity<T> 以保持一致性。