Java泛型让声明方法返回子类型

泛型典型的使用场景是集合。考虑到大多数情况下集合是同质的(同一类型),通过声明参数类型,可免去类型转换的麻烦。本文将讨论本人阅读Spring Security源码时遇到的一个关于泛型递归模式的问题。

声明方法返回子类型

在Spring Security的源码里有一个ProviderManagerBuilder接口,声明如下

public interface ProviderManagerBuilder<B extends ProviderManagerBuilder<B>> extends SecurityBuilder<AuthenticationManager> {
    B authenticationProvider(AuthenticationProvider authenticationProvider);
}

其实现类AuthenticationManagerBuilder

public class AuthenticationManagerBuilder extends AbstractConfiguredSecurityBuilder<AuthenticationManager, AuthenticationManagerBuilder> implements ProviderManagerBuilder<AuthenticationManagerBuilder> {

    //...
    
	public AuthenticationManagerBuilder authenticationProvider(
        AuthenticationProvider authenticationProvider) {
    	this.authenticationProviders.add(authenticationProvider);
    	return this;
	}
	
    //...

}

上面有很多干扰项,我们来简化一下

接口A定义如下

public interface A<T extends A<T>> {

	T add();

} >说明:`A`接口只有一个`add`方法,返回泛型`T`。`T`的声明有些饶`<T extends A<T>>`。

A接口的实现类B

public class B implements A<B> {
	
	@Override
	public B add() {
		return null;
	}

} 注意,此处类`B`里的add方法返回类型`B`。也就是说,接口`A`里声明的方法时并不知道子类型`B`的存在,通过继承和泛型,可以放返回值动态的适配子类型,这一切都要归功于`<T extends A<T>>`

泛型递归模式(Recurring Generic Pattern)

public interface A<T extends A<T>>对于参数类型T是递归定义的。有如GNU的定义“GNU’s Not Unix!”。

典型的例子是java.lang.Enum

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
    implements Comparable<E>, Serializable {
	//...
}

java所有的枚举类型都隐式的继承java.lang.Enum,不允许通过现实的继承声明枚举类型,甚至集成java.lang.Enum也是编译器所不允许的。

假设有一个枚举类StatusCode,其等价的声明如下

public class StatusCode extends Enum<StatusCode>

现在我们来验证一下泛型约束,

  1. 因为Enum<StatusCode>,所以E=StatusCode
  2. 根据<E extend Enum<E>>E=StatusCode 可得,<StatusCode extend Enum<StatusCode>>
  3. 由于public class StatusCode extends Enum<StatusCode>第二步的结论显然成立。

为什么Enum的声明这么绕?直接Enum不行么?

因为Enum<E>实现了Comparable<E>接口,该接口有一个compareTo方法

public int compareTo(E o) {}

<E extend Enum>强制约束了进行`compareTo`的调用对象类型和参数类型都严格一致,不会出现子类和超类或者兄弟类之间的比较。

泛型递归模式与继承

泛型递归模式interface A<T extend A<T>>用于约束参数类型T,要求其为类型A的子类。考虑到继承和实现B implements A<B>,参数类型和实体类型是一致的。这样类A中方法签名里涉及到参数类型T的地方,在实现类里会为实现类本身,这让类型系统更加的严谨。

参考文献

  1. Java Enum definition
  2. Java Toturial - Enum Types