具有继承的 Java Builder - 类型问题

Question

我正在尝试定义一个支持继承的构建器实现，并为客户端代码提供一个干净的接口。但是我在set() 方法上遇到了“不兼容的类型”问题。该方法允许将构建器的状态设置为引用实例的状态。

以下是一个演示错误的最小示例：

public class P 
{
    public P () {}
    protected P (Builder<? extends P,? extends Builder> builder) {}
    public static Builder<? extends P,? extends Builder> builder ()
    {
        return new Builder<> ();
    }
    public static class Builder<C extends P, B extends Builder<C,B>>
    {
        public B set (C c) { return (B) this ; }
        public C build () { return (C) new P (this) ; }
    }
    public static void main (String[] args)
    {
        P p0 = new A ();
        P p1 = A.builder ()
            .set (p0)        // error!
            .build ();
    }
}

类P 作为“buildee”定义了一个静态内部Builder 类，通过builder() 工厂方法获得。由于我们必须支持派生类，Builder 的定义使其在派生下保持流畅，builder() 使用绑定泛型定义以允许它在派生类中被覆盖。

使用set()的错误是

错误：不兼容的类型： P 无法转换为 CAP#1 .set (p0) 其中CAP#1 是一个新的类型变量： CAP#1 extends P 来自? extends P 的捕获

现在，builder() 定义的 Builder 具有由边界定义的泛型类型。它们不能被定义为具体类型，因为这会阻止静态函数在派生类型中被覆盖——而泛型边界可以在子类中收紧。有没有更好的方法来获取构建器实例，而无需调用者指定此时应该隐式的泛型类型？

C 的 Builder 定义同样是有界的，而不是绝对的，因为预计派生类（例如 Q）也将从基类的构建器派生：

public class Q
extends P
{
    protected Q (Builder<? extends Q, ? extends Builder> builder)
    {
        super (builder);
    }
    public Builder<? extends Q, ? extends Builder> builder ()
    {
        return new Builder<> ();
    }
    public static class Builder<C extends Q, B extends Buider<C,B>>
    extends P.Builder<C,B>
    {
        @Override
        public B set (C instance)
        {
            super.set (instance);
            return (B) this;
        }
        @Override
        public C build ()
        {
            return new Q (this);
        }
    }
}

现在，这几乎都可以正常工作——以及字段和流利的设置器（未在最小代码中显示）。至少看起来...只有set() 方法会导致问题。

那么是否有set() 和/或builder()（或其他部分）的定义，它将满足编译器并支持继承？

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补充一点，在尝试了各种组合之后，唯一能按预期编译和运行的模式是，如果构建器的 set() 方法的参数被定义为正在构建的显式类而不是泛型类型 C。

我定义了一个 Builder 接口，它定义了通用的set(C)；最初这只是为了强制一致性。然而，现在似乎有必要在派生类中为显式类型的set() 方法提供一些覆盖。这是否是真正的覆盖，或者是否允许P.builder().set(q) 调用Q::Builder::set(Q)，还有待观察（切片！）。

Answer 1

如果您尝试使用super 而不是extends，您的初始示例将编译：

public static Builder<? super P, ? extends Builder> builder() {
    return new Builder<>();
}

这是我拥有的完整示例：

public class P {
    public P() {
    }

    protected P(Builder<? extends P, ? extends Builder> builder) {
    }

    public static Builder<? super P, ? extends Builder> builder() {
        return new Builder<>();
    }

    public static void main(String[] args) {
        P p0 = new P();
        P p1 = P.builder()
                .set(p0)        // no error!
                .build();
    }

    public static class Builder<C extends P, B extends Builder<C, B>> {

        public B set(C c) {
            return (B) this;
        }

        public C build() {
            return (C) new P(this);
        }
    }
}

它不编译的原因是你可以通过extends读取子类型，但只能通过super写入子类型。

尽管这个页面是关于 Kotlin 类型的，但它对 Java 通配符类型参数也很有启发性：

https://kotlinlang.org/docs/reference/generics.html

描述了extends在Java中的典型行为：

通配符类型参数 ? extends E 表示这个方法 接受 E 的对象集合或 E 的某些子类型，而不仅仅是 E 本身。这意味着我们可以安全地读取项目中的 E （这个集合的元素是 E 的子类的实例），但是 无法写入，因为我们不知道哪些对象符合 E的未知亚型。

顺便说一句：为了让你的 Q 类为我编译，我需要将它重写为：

public class Q
        extends P {

    protected Q(Builder<? extends Q, ? extends Builder> builder) {
        super(builder);
    }

    public static class Builder<C extends Q, B extends Builder<C, B>>
            extends P.Builder<C, B> {

        @Override
        public B set(C instance) {
            super.set(instance);
            return (B) this;  // unchecked cast
        }


        @Override
        public C build() {
            return (C) new Q(this); // unchecked cast
        }
    }
}

Q 类中的builder 方法不能有override 注释。不过有两个未经检查的演员表。