<T extends A<T>> 和继承形式的 Java 泛型

Question

我对 Java 泛型有一个棘手的问题，或者我可能只见树木不见森林。

我有三个类，A、B 和 C，如下所示。

abstract class A<T extends A<T>> {
    abstract T sefl();
};

abstract class B<T extends B<T>> extends A<T> {
};

class C extends B<C> {
    @Override
    C sefl() {
        return this;
    }
}

后来我有了不同版本的 B 和不同版本的 C。此外，我有一个功能测试，它应该接受 B（或其表亲之一）的列表。或者一般来说，它应该接受从 A 继承的任何元素列表。不幸的是，我需要知道函数体中列表元素的类型，即 a.self 可以返回的最上面的类型（或类型 T）。功能测试如下：

static <T extends A<T>> void test(List<T> list) {

    for (A<T> a : list) {
        @SuppressWarnings("unused")
        T t = a.sefl();
    }

}

现在，用 C 的作品列表调用 test。

List<C> cs = new LinkedList<C>();
test(cs);

但是

List<B> bs = new LinkedList<B>();
test(bs);

导致需要类型参数的警告并且

List<B<?>> bs = new LinkedList<B<?>>();
test(bs);

无效。我的错误在哪里，或者如何创建功能测试接受的 B 列表？

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关于这个问题背后的动机的一些话。 A、B 和 C 类（或 Animal、Mammal 和 Cat）实现了一个树状数据结构，其中每个类都用一些属性扩展了该结构。通常，所有超类都是抽象的，您只能从叶类创建实例，例如猫。现在，困难在于这些类实现了写时复制策略 (COW)，即修改对象会创建并返回具有修改后属性的自身新实例。

例如，假设所有动物都有年龄属性。您可以在 Animal 中轻松定义此属性，并且您可以提供一个 getter 方法来返回年龄。

abstract class Animal<T extends Animal<T>> {
    private int age;
    public int getAge(int age) {
        return age;
    }
};

但是，你如何定义setter方法呢？可以这样写：

public abstract Animal setAge();

这要求（至少）每个非抽象元素都必须实现 setter 函数。例如：

class Cat extends Mammal<C> {

    @Override
    public Animal setAge(int age) {
        return new Cat(/* .. */);
    }
}

请记住，当我们实施 COW 策略时，我们必须创建一个新实例。因此，在 setter 函数中（例如在 Cat 中实现），我们返回一个新时代的新猫。对 Cat 元素调用 cat.setAge(4) 会返回一个新的 Cat。不幸的是，由于类型签名，我们现在才从 setAge 返回一个 Animal，即使我们直接在 Cat 上调用它也是如此。在调用 setAge 时，泛型的扭曲有助于揭示具体类型。所以，我们可以这样构造 Animal：

abstract class Animal<T extends Animal<T>> {
    private int age;
    public int getAge(int age) {
        return age;
    }
    public abstract T setAge();
};

在 Cat 中我们可以说：

class Cat extends Mammal<C> {

    @Override
    public Cat setAge(int age) {
        return new Cat(/* .. */);
    }
}

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那么，回到问题上来。你的权利，使用List<? extends Animal<?>> 作为列表的类型，但不幸的是，我需要一些方法来了解元素的类型。或者更具体一点：功能测试必须用新元素替换旧元素。例如：

static void test2(List<? extends Animal<?>> list) {
    for (Animal<?> animal : list) {
        @SuppressWarnings("unused")
        Animal<?> a = animal.setAge(4711);
        list.add(a);
    }
}

不幸的是，列表扩展名 list.add(a);是不适用于此签名的语句。

Answer 1

嗯，它们是两种截然不同的实现方式：

class C ...

和

class B<T extends B<T>> ...

C 类没有声明任何泛型类型。

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类名的简单字母在这里有点混乱，所以让我们这样做：

abstract class Animal<T extends Animal<T>> {
    abstract T sefl();
};

abstract class Mammal<T extends Mammal<T>> extends Animal<T> {
};

class Cat extends Mammal<Cat> {
    @Override
    Cat sefl() {
        return this;
    }
}

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所以：

List<Cat> catList = new LinkedList<>();

效果很好，因为不涉及泛型类型。编译器确定

Cat extends Mammal<Cat> ( == Cat extends Animal<Cat> )

在<T extends Animal<T>>的范围内

另一方面

List<Mammal> mammalList = new LinkedList<>();
test(mammalList); // ok, but mammal list of what???

编译器无法匹配有界类型。

其实Mammal<T extends Mammal<T>> extends Animal<T>和<T extends Animal<T>>没有任何关系。

即使提供通配符，您也永远无法将List<Mammal<?> 传递给test。方法签名拒绝它！

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一种可能的解决方案：

更通用的测试方法

static void test2(List<? extends Animal<?>> list) {
    for (Animal<?> animal : list) {
        Animal a = animal.sefl();
    }
}

可以与不同的List 类型一起使用：

List<? extends Mammal<?>> bs = new LinkedList<>();
test2(bs);

List<Cat> catList = new LinkedList<>();
test2(catList);

List<Animal<Cat>> animalList = new LinkedList<>();
test2(animalList);

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Java 版本：

java 9.0.4
Java(TM) SE Runtime Environment (build 9.0.4+11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 9.0.4+11, mixed mode)