Class<T> 到 Parser<T> 的 Java 泛型映射

Question

我有一个解析数据流的类。每个数据块称为Box。 Boxes 有很多种。我想为每种类型的盒子设置一个不同的Parser。所以基本上我需要一个Registry 或类似的东西，让我为每个Box 提取正确的解析器。这是我的问题的简化版本：

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;


public class GenericsTest {
    class Box {
        private String data;

        public String getData() {
            return data;
        }
    }

    class BoxA extends Box {
        private String adata;

        BoxA( String adata ) {
            this.adata = adata;
        }

        public String getAData() {
            return adata;
        }
    }

    class BoxB extends Box {
        private String bdata;

        BoxB( String bdata ) {
            this.bdata = bdata;
        }

        public String getBData() {
            return bdata;
        }
    }

    interface Parser<T> {
        public void parse( T box );
    }

    class ParserA implements Parser<BoxA> {
        @Override
        public void parse( BoxA box ) {
            System.out.print( "BoxA: " + box.getAData() );
        }
    }

    class ParserB implements Parser<BoxB> {
        @Override
        public void parse( BoxB box ) {
            System.out.print( "BoxB: " + box.getBData() );
        }
    }

    class Registry {
        Map<Class<?>, Parser<?>> unsafeMap = new HashMap<>();

        <T extends Box, S extends Parser<T>> void add( Class<T> clazz, S parser ) {
            unsafeMap.put( clazz, parser );
        }

        <T extends Box> boolean containsKey( Class<T> clazz ) {
            return unsafeMap.containsKey( clazz );
        }

        @SuppressWarnings( "unchecked" )
        <T extends Box, S extends Parser<T>> S get( Class<T> clazz ) {
            return (S) unsafeMap.get( clazz );
        }
    }

    public void runTest() {
        Registry registry = new Registry();
        registry.add( BoxA.class, new ParserA() );
        registry.add( BoxB.class, new ParserB() );

        List<Box> boxes = new ArrayList<>();
        boxes.add( new BoxA( "Silly" ) );
        boxes.add( new BoxB( "Funny" ) );
        boxes.add( new BoxB( "Foo" ) );
        boxes.add( new BoxA( "Bar" ) );

        for ( Box box : boxes ) {
            Class<? extends Box> clazz = box.getClass();
            registry.get( clazz ).parse( clazz.cast( box ) );
        }
    }

    public static void main( String[] args ) {
        new GenericsTest().runTest();
    }
}

如果您使用该代码并尝试编译它，您会看到以下错误：

类型中的方法 parse(capture#4-of ? extends GenericsTest.Box) GenericsTest.Parser 不是 适用于参数（capture#5-of ? extends GenericsTest.Box）

那么问题来了，

(capture#4-of ? extends GenericsTest.Box)

不同于

(capture#5-of ? extends GenericsTest.Box)

?

而且，有没有比我的 Registry 方法更好的方法，不需要使用 @SuppressWarnings( "unchecked" )？

Answer 1

首先，让我们回答 OP 的问题。 (capture#4-of ? extends GenericsTest.Box)和(capture#5-of ? extends GenericsTest.Box)有什么区别？

编译器发现传递给registry.get() 的类对象具有Class<x> 类型，用于一些未知的x 扩展Box。因此，类型推断将 get() 的类型 T 实例化为 x，并得出结论，它返回的解析器具有类型 Parser<x> 的相同 x 扩展 Box。 （不幸的是，编译器使用诸如“capture#4-of ？”之类的术语来表示“对于某些 x4，例如 x4”。）到目前为止，一切都很好。

通常发生的情况是，只要您有两个单独的表达式（甚至是语法相同的表达式），其类型被推断为通配符类型，就会独立捕获存在变量。如果表达式出现在非通配符上下文中，您可以“统一”这些变量，通常是单独的泛型方法。

看看这个：

public class WildcardTest {
    private < T > void two( Class< T > t1, Class< T > t2 ) {}
    private < T > void one( Class< T > t1 ) {
        two( t1, t1 ); // compiles; no wildcards involved
    }
    private void blah() {
        two( WildcardTest.class, WildcardTest.class ); // compiles
        one( WildcardTest.class );                     // compiles

        Class< ? extends WildcardTest > wc = this.getClass();
        two( wc, wc ); // won't compile! (capture#2 and capture#3)
        one( wc );     // compiles
    }
}

还有这个：

public class WildcardTest {
    interface Thing< T > {
        void consume( T t );
    }
    private < T > Thing< T > make( Class< T > c ) {
        return new Thing< T >() {
            @Override public void consume(T t) {}
        };
    }
    private < T > void makeAndConsume( Object t, Class< T > c ) {
        make( c ).consume( c.cast( t ) );
    }

    private void blah() {
        Class< ? extends WildcardTest > wc = this.getClass();
        make( wc ).consume( wc.cast( this ) ); // won't compile! (capture#2 and capture#3)
        makeAndConsume( this, wc );            // compiles
    }
}

第二个例子就是这里的相关例子。以下转换消除了所有警告，除了您已经在注册表中抑制的警告：

private < T extends Box > void getParserAndParse(
    Registry registry, Class< T > clazz, Object box
) {
    registry.get( clazz ).parse( clazz.cast( box ) );
}
public void runTest() {
    Registry registry = new Registry();
    registry.add( BoxA.class, new ParserA() );
    registry.add( BoxB.class, new ParserB() );

    List<Box> boxes = new ArrayList< Box >();
    boxes.add( new BoxA( "Silly" ) );
    boxes.add( new BoxB( "Funny" ) );
    boxes.add( new BoxB( "Foo" ) );
    boxes.add( new BoxA( "Bar" ) );

    for ( Box box : boxes ) {
        Class< ? extends Box > clazz = box.getClass();
        getParserAndParse( registry, clazz, box ); // compiles
    }
}

至于您的第二个问题，您正试图通过相当于变体类型（Box）的方式执行临时多态性。有两种方法可以在没有类型警告的情况下实现这样的事情：

1. 经典的 OO 分解（即，将 parseSelf 方法添加到 Box），我从问题中收集到的方法对您不起作用，并且使 Box API 变得混乱
2. 访问者模式，它至少有两个缺点：
   1. 您必须为所有风格的 Box 添加访问者接受器，这似乎是一个问题，原因与经典 OO 分解相同
   2. 在定义访客界面时，您必须提前了解所有可能的Boxes 类型

Answer 2

当您使用通配符时，他们可能会“失去”他们的身份。一旦在表达式中使用了通配符，它​​可能会产生一个涉及通配符的新类型，但不知道该通配符与原始通配符相同（您可能知道它们是相同的）。

您的问题是clazz 的类型包含通配符，clazz 在两个地方使用，但是当他们再次相遇时，编译器不再知道它们是同一类型.

您可以做的是编写一个捕获助手，这是一个带有显式类型参数 T 的私有泛型方法，它可以防止通配符的标识在此方法中丢失。由于捕获，您仍然可以将包含通配符的变量传递给此方法。

private <T extends Box> void helperMethod(Class<T> clazz, Box box, Registry registry) {
    registry.get( clazz ).parse( clazz.cast( box ) );
}

// then you use it like in the place you had before:
for ( Box box : boxes ) {
    Class<? extends Box> clazz = box.getClass();
    helperMethod(clazz, box, registry);
}

---

另外，您的 Registry 类中的方法类型并不安全。例如，get 返回不存在于任何参数中的类型 S，因此该方法的调用者可以请求扩展 Parser<T> 作为结果的任何类型，该方法将返回那种。那怎么可能安全？应该这样写：

@SuppressWarnings( "unchecked" )
<T extends Box> Parser<T> get( Class<T> clazz ) {
    return (Parser<T>) unsafeMap.get( clazz );
}

另外，add 方法不必要地冗长。可以简化为（完全等价）：

<T extends Box> void add( Class<T> clazz, Parser<T> parser ) {
    unsafeMap.put( clazz, parser );
}