Java泛型返回类型问题

Question

我有以下方法：

我有以下方法：

public <T extends Result> T execute(Command<T> command)
{
     return new LoginResult();
}

这里，Result 是一个接口，而类 LoginResult 实现了该接口。然而，我遇到了以下错误：

不兼容的类型，需要： T，但发现： com.foo.LoginResult

如果我将方法签名更改为：

public Result execute(Command<T> command)

然后同样的返回行就可以正常工作，没有任何错误。

问题出在哪里？我怎样才能从这个方法中返回 LoginResult？

编辑：我想使用泛型的原因是，这样我就可以做以下的事情：

Command<LoginResult> login = new Command<>();
 LoginResult result = execute( login );

- Ali

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你为什么希望将<T extends Result>作为返回值？如果只放一个Result，它也可以返回子类。你想从哪里获取泛型类型？这个类也是泛型的吗？ - NeplatnyUdaj

确实，@NeplatnyUdaj，像这样使用泛型只有在集合内部才真正有意义。 - Richard Tingle

@NeplatnyUdaj 嗯，我的实际代码签名与我在这里展示的不同。我会编辑问题并更新。 - Ali

添加一个 Class<T> cls 参数，并使用 Class.cast() 进行向下转型。这将消除编译器错误，并导致 ClassCastException 仅在代码中实际出现转换时发生。 - millimoose

Answer 1

你无法这样做，因为编译器无法确认LoginResult是T类型，因为它是在调用点推断的（即调用者决定将使用哪个类型参数）。

- SimonC

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@ClickUpvote 因为 <T extends Result> 并不意味着“任何继承自 Result 的类”，而是指“一个特定的继承自 Result 的类，但我们不知道那个类是什么”。 - Anthony Grist

这种类型的问题经常被问到。例如：https://dev59.com/qnVD5IYBdhLWcg3wI3-L - SimonC

@PaŭloEbermann 嗯，由于类型擦除，调用者实际上并没有做出决定 - 没有办法将其传达给被调用方。（除非您使用显式类型标记，这是每个编写通用代码的人都应该知道的做法。） - millimoose

@millimoose 你是对的：调用者决定她想要返回什么，而被调用者不知道。这意味着你只能从这样的方法中有效地返回 null。 - Paŭlo Ebermann

@PaŭloEbermann 这就是为什么原作者的方法签名无法挽救的原因。 - millimoose

Answer 2

回答您编辑后的问题，如果没有显式转换是无法完成的。因此，最简单（但也是最暴力）的解决方案是：

public <T extends Result> T execute(Command<T> command) {
    return (T) new LoginResult();
}

但这样做，您需要为正确的命令实例化正确的结果承担全部责任，因为编译器不再帮助您。

唯一可以帮助您动态实例化事物的是对实际 Class<T> 的引用。

因此，如果您添加一个像 Class<T> getResultType() 这样的方法到您的命令中，您就可以写出：

return command.getResultType().newInstance(); // instead of new SpecificResult()

当然这意味着您在每个 Result 实现中都有一个默认构造函数等等...

更加面向对象的方法（无反射）是让命令实例化自己的结果（使用工厂方法T instantiateResult()）：

return command.instantiateResult();

- Costi Ciudatu

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好的，实际上我在我的真实代码中使用了Class<T> actualType方法，我已经编辑了我的问题以展示这一点。但是我仍然无法返回LoginResult。 - Ali

@ClickUpvote我建议您发布一个SSCCE的真实代码，以获得更具体的分析和解决方案来解决您的问题。 - Luiggi Mendoza

你需要返回一个 actualType 的实例。如果它总是 LoginResult，那么其中没有任何动态的内容，所以你应该避免使用通用的头疼问题。 - Costi Ciudatu

@ClickUpvote 对我们来说很有用，但是看起来它没有满足你的期望。因此，请提供更多信息以获得更详细和准确的答案。 - Luiggi Mendoza

@CostiCiudatu 不，它并不总是LoginResult，它可以是实现了Result接口的任何类，但是它会像我现在实例化LoginResult一样被实例化。 - Ali

Answer 3

进一步解释SimonC的答案。

假设你有以下类：

Result

LoginResult extends Result

OtherResult extends Result

如果您的类型T是OtherResult，那么试图返回LoginResult是无意义的。编译器只有在编译时能够保证合理性时才会编译它。由于T可能与LoginResult不兼容，因此目前不能保证合理性。

返回类型为并不意味着您必须返回一个Result。它意味着您需要返回一个T，但T必须是Result的子类。

关于您的编辑

Edit: The reason I want to use generics, is so I can do something like the following:

Command<LoginResult> login = new Command<>();
 LoginResult result = execute( login );

我不确定 execute 应该做什么，但我的第一个想法是将 execute 设为 Command 的实例方法。这样你就会有：

public T execute()
{

}

问题在于你需要一种实例化LoginResult的方法。为了给出详细的答案，我们需要更多关于你具体问题的信息。

我建议在Result中创建一个静态方法newInstance。由于你知道T是Result的某个子类，因此你可以调用T.newInstance()。那么你可以将LoginResult的构造函数设置为私有，并通过它的newInstance方法调用它。

这需要定义命令如下：

public class Command<T extends Result>

结果必须有一个带有以下签名的方法：

public static Result newInstance()

可能会出现的另一个问题是，您不想将Command限制为Results。没关系，您可以创建一个新类：

public class ResultCommand<T extends Result> extends Command

- Cruncher

Answer 4

比未经检查的转换更安全的解决方案：

public <T extends Result> T execute(Command<T> command, Class<T> cls)
{
    return cls.cast(new LoginResult());
}

LoginResult result = execute(loginCommand, LoginResult.class);

同时拥有这两个参数的原因在于，execute 方法的约定被暗示为：

• 要么 使用 Command 的某个方法获取类型为 T 的结果并返回它。
• 要么 以其他方式创建结果，但确保通过向下转换使其成为类型为 T 的结果。

使用 Java 的泛型，只有形式为 <T> T foo(Bar<T>, Baz<T>) 的泛型方法的参数可以安全地 "创建" 类型为 T 的对象。因此，如果在您的情况下，您没有使用 command 参数创建结果，则需要另一个参数来处理类型检查。

- millimoose

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尽管在大多数T的选择中，这种方法会抛出ClassCastException异常。 - Paŭlo Ebermann

无论如何，使用现有的设计都无法避免这种情况。想法是从一个带有转换运算符或 .cast() 调用的代码行中抛出 ClassCastException。不同的设计是可能的，可以使用 cls 参数以其他方式 - 也许使用 .newInstance() 创建适当类型的结果。或使用 isInstance() 选择多个可能的结果对象之一。根本思想是，额外的参数使您能够做一些而不是“在某个愚蠢的地方失败”。 - millimoose

Answer 5

编译器需要知道返回值将匹配类型T，但它无法确定。 如果您将Command作为参数传递，则会匹配，但如果您传递Command，可能不会匹配，因为T将被定义为另一种类型。

您可以在运行时进行强制转换，如果返回的对象与T不匹配，则会抛出ClassCastException异常。

public <T extends Result> T execute(Command<T> command, Class<T> type)
{

     return type.cast( new LoginResult() );
}

你可以这样称呼它：

Command<LoginResult> login = new Command<>();
LoginResult result = execute( login, LoginResult.class );

请注意这里存在冗余信息，但编译时需要，因为泛型会丢失。

- aalku

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-1：这不是类型安全的，可能会在一个令人困惑的位置导致ClassCastException。当你确信“转换”有效时，你才应该忽略那些未经检查的转换警告，而产生这些警告是有非常好的理由的。 - millimoose

我没有告诉任何人忽略警告，我说警告是为了让你检查你的代码。那个警告意味着编译器无法为您检查代码的“正确性”，您必须自己完成所有工作。 - aalku

无论如何，添加Class.cast()都是一种改进，因为这样异常至少会从实际的代码中可见的强制转换处抛出，而不是由编译器生成；并且尽可能早地抛出异常。即使您忽略了未检查的强制转换，实际的受检强制转换也必须发生在某个地方。最好快速且以清晰的方式失败。 - millimoose

@user270349 不，警告本应该是编译时错误，但由于向后兼容性要求，它并不是。带有未经检查的警告的代码在未经证明之前都是有问题的，而您还没有证明它们是正确的。除非在极少数情况下，您不应该“检查正确性”，而应该消除警告。这不是那些罕见情况之一。（例如，一个 Map<Class, Object>，其中您希望对象是键的类型，其中关系无法在编译时证明，但可以通过包装映射来确保。） - millimoose

@millimoose 我该如何使用 Class.cast？如果我尝试：return T.class.cast(new LoginResult()); 我会得到一个错误：'无法从类型变量中选择'。 - Ali