Java 自动返回类型协方差与泛型子类化

Question

我有两个类似这样的界面：

interface Parent<T extends Number> {
    T foo();
}

interface Child<T extends Integer> extends Parent<T> {
}

如果我有一个原始的Parent 对象，调用foo() 默认返回一个Number，因为没有类型参数。

Parent parent = getRawParent();
Number result = parent.foo(); // the compiler knows this returns a Number

这是有道理的。

如果我有一个原始的Child 对象，我希望调用foo() 会以相同的逻辑返回一个Integer。但是，编译器声称它返回一个Number。

Child child = getRawChild();
Integer result = child.foo(); // compiler error; foo() returns a Number, not an Integer

我可以在Child 中覆盖Parent.foo() 来解决此问题，如下所示：

interface Child<T extends Integer> extends Parent<T> {
    @Override
    T foo(); // compiler would now default to returning an Integer
}

为什么会这样？有没有办法让Child.foo() 默认返回Integer 而不会覆盖Parent.foo()？

编辑：假装Integer 不是最终的。我只是选择了Number 和Integer 作为示例，但显然它们不是最佳选择。 :S

Answer 1

1. 这是基于@AdamGent 的想法。
2. 很遗憾，我对 JLS 不够熟练，无法从规范中证明以下内容。

想象public interface Parent<T extends Number> 是在一个不同的编译单元 中定义的——在一个单独的文件Parent.java 中。

然后，在编译Child 和main 时，编译器会将方法foo 视为Number foo()。证明：

import java.lang.reflect.Method;
interface Parent<T extends Number> {
    T foo();
}

interface Child<R extends Integer> extends Parent<R> {
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println(Child.class.getMethod("foo").getReturnType());
    }
}

打印：

class java.lang.Number

此输出是合理的，因为 java 确实类型擦除并且无法在结果 .class 文件中保留 T extends，因为方法 foo() 仅在 Parent 中定义。要在子编译器中更改结果类型，需要将 stub Integer foo() 方法插入到 Child.class 字节码中。这是因为编译后没有关于泛型类型的信息。

现在，如果您将您的孩子修改为：

interface Child<R extends Integer> extends Parent<R> {
    @Override R foo();
}

例如将自己的foo() 添加到Child 中，编译器将在.class 文件中创建Child 自己的方法副本，其具有不同但仍兼容的原型Integer foo()。现在输出是：

class java.lang.Integer

这当然令人困惑，因为人们期望的是“词法可见性”而不是“字节码可见性”。

另一种选择是编译器在两种情况下以不同方式编译：在同一“词法范围”中的接口，编译器可以看到源代码，而在编译器只能看到字节码时，接口在不同的编译单元中。我认为这不是一个好的选择。

Answer 2

Ts 并不完全相同。想象一下，接口是这样定义的：

interface Parent<T1 extends Number> {
    T1 foo();
}

interface Child<T2 extends Integer> extends Parent<T2> {
}

Child 接口扩展了Parent 接口，因此我们可以用“实际”类型参数“替换”形式类型参数 T1，我们可以说是"T2 extends Integer"：

interface Parent<<T2 extends Integer> extends Number>

这仅是允许的，因为 Integer 是 Number 的子类型。因此，Parent接口中foo()的签名（在Child接口中扩展后）简化为：

interface Parent<T2 extends Number> {
    T2 foo();
}

换句话说，签名没有改变。在Parent 接口中声明的方法foo() 继续返回Number 作为原始类型。