实例化抽象类的通用扩展答案

【问题标题】：Instantiating a generic extension of an abstract class实例化抽象类的通用扩展
【发布时间】：2011-10-05 13:54:19
【问题描述】：

尝试为遗传算法编写一些通用代码，我有一个抽象类 Genotype 如下：

public abstract class Genotype {
private ArrayList<Gene> genotype = new ArrayList<Gene>();

//...

public Genotype(ArrayList<Gene> genotype) {
    setGenotype(genotype);
    setGenotypeLength(genotype.size());
}

public abstract Phenotype<Gene> getPhenotype();

public abstract void mutate();

//...
}

这个类是用来扩展的，子类显然提供了getPhenotype()和mutate()的实现。但是，我还有第二个类，它接受两个 Genotype 对象作为参数并返回一个包含 Genotype 对象的 ArrayList。由于此时我不知道扩展 Genotype 对象的类型，因此我需要使用如下通用参数：

public class Reproducer {

//...

    private <G extends Genotype> ArrayList<Genotype> crossover(G parent1, G parent2) {
        ArrayList<Genotype> children = new ArrayList<Genotype>();

        ArrayList<Gene> genotypeOne = ArrayListCloner.cloneArrayList(parent1.getGenotype());
        ArrayList<Gene> genotypeTwo = ArrayListCloner.cloneArrayList(parent2.getGenotype());

        //one point crossover
        int p = gen.nextInt(genotypeOne.size());

        for (int i = 0; i < p; i++) {
            genotypeOne.set(i, genotypeOne.get(i));
            genotypeTwo.set(i, genotypeTwo.get(i));
        }
        for (int i = p; i < 10; i++) {
            genotypeOne.set(i, genotypeTwo.get(i));
            genotypeTwo.set(i, genotypeOne.get(i));
        }

        children.add(new G(genotypeOne)); //THROWS ERROR: Cannot instantiate the type G
        children.add(new G(genotypeTwo)); //THROWS ERROR: Cannot instantiate the type G

        return children;
    }
}

但是，由于我需要在 ArrayList 中返回两个 G 类型的对象，我显然有一个问题，即我无法实例化新的 Genotype 对象，因为它们是 1. 泛型类型，并且可能是 2. 抽象的。

这可能是一种不好的方式来处理所有事情，但如果有人有一个很棒的解决方案。谢谢。

【问题讨论】：

标签： java generics parameters abstract instantiation

【解决方案1】：

我建议在 Genotype 类中使用工厂方法

public abstract class Genotype {
     public abstract GenoType newInstance();
}

【讨论】：

谢谢，这不是必须是静态方法吗？显然我不能有一个抽象的静态方法。
@carnun，不应该。只需在您的 GenoType 实例上调用它，例如 GenoType g = parent1.newInstance()。如果您愿意，也可以添加参数。
这太棒了！谢谢约翰。解决了一个非常相似的问题，并使我的代码提高了 100 倍。我在一个抽象类中有一个最终的泛型数组，我的编译器不会停止抱怨。

【解决方案2】：

您可以使用abstract factory pattern。由于您的工厂中只需要一个工厂方法，这可以说是一种退化的情况，但它可能正是您所需要的。您应该将工厂实例传递给您的 Reproducer 对象，可能作为某个方法的参数。它并不漂亮，但至少您现在对对象创建有了抽象。

更好的解决方案可能是更改您的架构。为什么不忘记Genotype 类？您的基因型表示基本上是基因列表。您可以在这些列表上创建一个具有（通用）操作的实用程序类，并在您的其他类中使用这些操作。以下是我的意思的草图：

public static <G extends Gene> List<? extends G> mutate( List<G> genotype ) { ... }
public static <G extends Gene> List<List<? extends G>> crossover( List<G> p1, List<G> p2 ) { ... }

附带说明：倾向于声明接口类型而不是类类型；在您的示例中，您没有使用 List 接口。

最后附注：在您的示例中，您实际上并不需要泛型类型。如果您将参数类型声明为Genotype，您将获得相同的解决方案（同样的问题）。 X 类型参数接受任何 X 类型的对象（包括子类型！）作为参数。

【讨论】：