泛型类型变量中的局部类型推断和逆变

Question

我遇到了以下代码：

public static <T> Set<T> distinct(
        Collection<? extends T> list,
        Comparator<? super T> comparator) {

    Set<T> set = new TreeSet<>(comparator);
    set.addAll(list);
    return set;
}

此代码仅使用中间 TreeSet 删除重复项，其中元素之间的相等性根据提供的比较器定义。

让我们给本地类型推断一个机会，我（天真地）想……所以我把上面的代码改成了：

public static <T> Set<T> distinct(
        Collection<? extends T> list,
        Comparator<? super T> comparator) {

    var set = new TreeSet<>(comparator);
    set.addAll(list);
    return set;
}

这对我来说很有意义，因为set 的类型可以从comparator 的类型推断出来，或者我是这么认为的。但是，修改后的代码无法编译并产生以下错误：

java: incompatible types: java.util.TreeSet<capture#1 of ? super T> cannot be converted to java.util.Set<T>

现在，我明白为什么会出现错误了，我承认比较器的类型实际上是Comparator<? super T>，所以var 推断的类型是TreeSet<? super T>。

但是，我想知道为什么var 不能将TreeSet 的泛型类型推断为T 而不是? super T。毕竟，according to the docs，TreeSet<E> 有一个接受 Comparator<? super E> 类型参数的构造函数。所以调用这个构造函数应该创建一个TreeSet<E>，而不是TreeSet<? super E>。 （这是第一个 sn-p 显示的内容）。我希望var 遵循同样的逻辑。

注 1： 使代码编译的一种方法是将返回类型更改为 Set<? super T>。但是，那将是一个几乎无法使用的集合...

注 2： 另一种方法是在比较器中不使用逆变，但我不希望这样，因为我无法使用 Comparator 来比较T.

注 3： 我知道第一个 sn-p 有效，所以很明显我应该坚持不使用 var 并将该集合明确声明为 Set<T>。但是，我的问题不是我是否应该丢弃我的第二个 sn-p 或如何修复它。相反，我想知道为什么var 没有将TreeSet<T> 推断为我的第二个sn-p 中set 局部变量的类型。

---

编辑 1： 在 this comment 中，用户 @nullpointer 正确指出我应该进行以下细微更改以使第二个 sn-p 编译：

var set = new TreeSet<T>(comparator); // T brings in the magic!

现在泛型类型参数T 对TreeSet 是显式的，因此var 正确地将set 局部变量的类型推断为TreeSet<T>。不过，我想知道为什么我必须明确指定T。

---

编辑 2：在this other comment 中，用户@Holger 巧妙地提到以下是该语言禁止：

var set = new TreeSet<? super T>(comparator);

上面的代码编译失败，出现如下错误：

java: unexpected type
  required: class or interface without bounds
  found:    ? super T

所以现在问题变得更加明显：如果我不能在实例化表达式new TreeSet<? super T>(comparator) 中显式指定有界泛型类型? super T，为什么编译器会推断TreeSet<? super T> 为set 局部变量的类型？

Answer 1

根据Brian Goetz' answer 上的my question，他说：

局部变量类型推断说：我需要的类型可能已经出现在右侧，为什么要在左侧重复它们。

关于您问题中的代码，唯一可推断的类型（通过使用提供的Comparator）是TreeSet<? super T>。我们人类足够聪明，可以看到distinct 返回set 并期望Set<T>。然而，编译器可能不够聪明来解决它（我相信它可以），但更可能的事实是var 使用 RHS 上提供的信息推断出最具体的类型，而架构师没有不想打破它。

现在，正如他们评论中所述的 nullpointer，您可以使用以下内容将您的 TreeSet 明确定义为 T 类型，而不是推断的捕获类型 ? super T：

var set = new TreeSet<T>(comparator);

我假设显式泛型类型会覆盖传递给构造函数的推断类型，这是有道理的。

JLS §14.4.1: Local Variable Declarators and Types 似乎支持我的主张，陈述如下：

注意：“T 的向上投影”，可能只是推断类型（TreeSet 而不是Set），但也可能包括泛型类型。

我相信这与为什么var list = List.<Number>of(1, 2, 3); 中的list 是List<Number> 而不是List<Integer> 的原因相同，没有var 也一样。

Answer 2

在第二个 sn-p 中使用局部变量需要您明确指定 TreeSet 的边界，如下所示：

public static <T> Set<T> distinct(Collection<? extends T> list, Comparator<? super T> comparator) {
    var set = new TreeSet<T>(comparator);
    set.addAll(list);
    return set;
}

原因是推断的 var 使用了与比较器一起使用的最明显的界限，并被推断为 TreeSet<? super T>，并且由于转换不兼容而导致编译错误而失败。

为什么我必须明确指定 T

正如 Jacob 所指出的那样，反过来思考并将代码制定为

  private static Set<Integer> distincts(Collection<? extends Integer> list, Comparator<Number> comparator) {
        var set = new TreeSet<>(comparator);
        // if you don't specify the bound, you get a compiler error on the return statement 
        // since the inferred type would be `Number`
        set.addAll(list);
        return set;
    }

简单地反问一下，您希望在这里默认为TreeSet 推断出什么类型？ Integer、Byte 是Number 的子类列表中的哪一个以及如何（基于可能稍后推断的返回类型）？

编辑：- 我确实认为构造函数 TreeSet(Comparator<? super E> comparator) 构造了一个TreeSet<E>，因此调用了这样的构造函数应该推断为TreeSet<E> 而不是TreeSet<? super E>。此外，作为Brian commented，并非所有内容都可以推断出来，对于任何此类特定类型，都可以要求它（假设jdk mailing list）。