Java 中如何推断泛型类型？

Question

Function.identity() 返回一个函数，Function<T, T> 始终返回其输入参数（即身份函数）。

但是作为一个静态方法，当它甚至不接受任何输入时，它如何知道返回哪个具体参数来代替类型参数T？

我的思维过程图解：

Map idToPerson = people.collect( Collectors.toMap( (person -> person.getID() , Function.identity() ) );

问题：那么编译器如何确定Function.identity() 应该返回Function<element of 'people' stream, element of 'people' stream> 流，尽管没有输入？

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根据OpenJDK，实现类似于：

static <T> Function<T, T> identity()                                                                                                                          
{ 
    return t -> t;    
}

试图缩小我的问题范围：
Function.identity() 怎么知道 t -> t 中的具体数据类型 t（顺便说一句，这是 lambda Function<T, T>）是什么？

Answer 1

Java 类型推理算法基于约束公式对推理变量的解析。在Chapter 18 of the Java Language Specification中有详细描述。有点牵强。

非正式地，对于上面的例子，推理大致如下：

我们调用了Function.<T>identity()。因为大多数类型参数都命名为T，并且与 JLS 一致，所以我将使用希腊字母来表示推理变量。所以在这个初始表达式T :: α。我们对α 有什么限制？

identity() 返回一个Function<α,α> 的实例，用作toMap 的参数。

static <T,K,U> Collector<T,?,Map<K,U>>  toMap(Function<? super T,? extends K> keyMapper, 
   Function<? super T,? extends U> valueMapper)

所以现在我们有了约束{α :> T, α <: K}（其中:> 表示超类型，反之亦然）。这现在需要我们在这个表达式中推断出T 和K，我们将它们称为β 和γ，所以：{α :> β, α <: γ}。为避免在细节方面陷入困境，让我们仅通过 β 工作。

toMap 然后返回一个收集器作为Stream.collect 的参数，这为我们提供了另一个约束来源：

collect(Collector<? super T,A,R> collector)

所以现在我们知道{β :> T}。但是这里T也需要推理，所以就变成了推理变量，我们就有{β :> δ}。

这是它开始展开的地方，因为方法 collect 的类型参数 T 引用了 Stream<T> 中的参数 T。所以假设流被定义为Stream<Person>，现在我们有{δ=Person}，我们可以减少如下：

• {β :> δ} => {β :> Person}（β 是 Person 的超类型）；
• {α :> β} => {α :> (β :> Person)} => {α :> Person)}（α 是 Person 的超类型）；

所以通过推理过程我们发现Function.identity 的类型变量需要是Person 或Person 的超类型。 α <: γ 的类似过程将产生 {α <: Person}（如果指定了返回类型）。所以我们有两个约束：

• α 需要是 Person 或 Person 的超类型；
• α 必须是 Person 或 Person 的子类型；

显然，满足所有这些约束的唯一类型是Person。