实现带有扩展类型的泛型方法

本文探讨了如何在Java中实现带有扩展类型的泛型方法，特别是当涉及到接口和继承时。通过引入额外的类型参数到接口定义中，可以确保类型安全，并允许在实现类中正确地重写泛型方法。同时，也讨论了使用不同绑定类型的数据列表进行转换时可能遇到的类型安全问题。

在Java中，使用泛型可以编写更通用、类型安全的代码。然而，当涉及到接口、继承和泛型方法的结合时，可能会遇到一些挑战。本文将详细介绍如何解决这些挑战，并提供一个可行的解决方案。

泛型接口与扩展类型

假设我们有一个Data接口，它定义了一个transform方法，该方法将数据转换为不同的类型。此外，我们还有一个Labeled接口，表示具有标签的数据。我们的目标是创建一个LabeledData类，它实现了Data接口，并专门用于转换带有标签的数据。

最初的尝试可能会像这样：

public interface Data {
    // transform the data into different data
     Data transform(Function transformer);
}

// "Something" that has been labeled
public interface Labeled {
     String getLabel();
}

// class intended to use the Data interface to transform labeled data specifically
public static class LabeledData implements Data {
    public final L labeledData;
    public LabeledData(L labeledData) {
        this.labeledData= labeledData;
    }

    // of course this will not compile because it does not override 
    //  Data transform(Function transformer);
    @Override
    public  LabeledData transform(Function transformer) {
        return new LabeledData<>(transformer.apply(labeledData));
    }
}

这段代码的问题在于，LabeledData类中的transform方法并没有正确地重写Data接口中的transform方法。这是因为泛型类型的签名不匹配。

解决方案：引入额外的类型参数

为了解决这个问题，我们可以向Data接口添加一个额外的类型参数，用于指定方法类型参数的边界。

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public interface Data {
     Data transform(Function transformer);
}

在这个修改后的Data接口中，TBound用作方法类型参数TTarget的边界。现在，LabeledData类的transform方法可以正确地重写接口方法：

public static class LabeledData implements Data {
    public final TLabel labeledData;
    public LabeledData(TLabel labeledData) {
        this.labeledData= labeledData;
    }

    @Override
    public  LabeledData transform(Function transformer) {
        return new LabeledData<>(transformer.apply(labeledData));
    }
}

通过这种方式，我们确保了LabeledData类中的transform方法与Data接口中的transform方法具有相同的签名，并且类型约束得到了满足。

注意事项：类型安全

需要注意的是，当处理具有不同TBound类型的数据列表时，应用相同的转换可能不安全。例如：

// 假设 data1, data2, data3 都有不同的 TBounds
List> list = List.of(data1, data2, data3);

// 这样做在类型上是不安全的
// list.stream.map(x -> x.transform(y -> f(y))).toList();

由于列表中的每个Data对象可能具有不同的TBound类型，因此无法保证转换函数f(y)的返回类型对于所有对象都是有效的。

总结

通过向泛型接口添加额外的类型参数，我们可以更灵活地定义泛型方法，并确保类型安全。然而，在使用不同绑定类型的数据列表进行转换时，需要格外小心，以避免类型安全问题。