为什么java.util.Comparator.naturalOrder接受<T extends Comparable<? super T>>并返回Comparator<T>？

Question

（如果这是重复的，请指向正确的答案！我搜索并阅读了几个（>5）相关问题，但没有一个看起来符合要求。还查看了Generics FAQ和其他来源...）

显然，当集合类采用比较器时，它应该具有类型Comparator<? super T>，用于参数化类型T。你可以在很多地方看到这一点，例如TreeMap。好的。

我的问题是如何处理Comparator.naturalOrder()，它是基于T extends Comparable<? super T>进行参数化的，但返回一个Comparator<T>。我正在尝试在我的集合类中拥有一个字段，该字段保存用户指定的比较器或Comparator.naturalOrder比较器。

我无法让它工作。我的问题都与以下内容相关：

1. Comparator.naturalOrder如何正确使用？
   • 我能做我想做的事情吗？即拥有一个字段，在其中存储用户提供的比较器或naturalOrder比较器？
2. 鉴于大多数集合类（在框架中）是基于T而不是T implements Comparable<? super T>进行参数化的，因此选择了这种设计模式，那么naturalOrder如何有用，因为它需要后者有界通配符，而不是无约束类型参数？

谢谢！

以下是实际示例和编译器错误：

所以：如果我在某个类中有像这样的代码，其中T没有边界（如所有现有的集合类）：

class Foo<T> {

    private Comparator<? super T> comparator;

    public void someMethod(Comparator<? super T> comparator)
    {
        this.comparator = comparator;                  // no compile error
        this.comparator = Comparator.naturalOrder();   // incompatible types
    }
}

出现以下错误：

Error:(331, 50) java: incompatible types: inferred type does not conform to upper bound(s)
    inferred: T
    upper bound(s): java.lang.Comparable<? super T>

如果我决定放弃使用? super T的优势，则会有以下结果：

class Foo<T> {

    private Comparator<T> comparator;

    public void someMethod(ComparatorT> comparator)
    {
        this.comparator = comparator;                  // no compile error
        this.comparator = Comparator.naturalOrder();   // incompatible types
    }
}

我需要

Error:(nnn, 50) java: incompatible types: inference variable T has incompatible bounds
    equality constraints: T
    upper bounds: java.lang.Comparable<? super T>

- davidbak

Answer 1

这个可以编译：

import java.util.*;

class Foo<T extends Comparable<? super T>> {

    private Comparator<T> comparator;

    public void someMethod(Comparator<T> comparator)
    {
       this.comparator = comparator;                  // no compile error
       this.comparator = Comparator.<T>naturalOrder(); // <T> is optional, compiler can infer
    }
}

最简单的想法是：您正试图使用实现了Comparable接口的类型T与Comparator接口，这会对其施加某些要求（特别是它具有T必须实现Comparable接口的复杂递归要求）。在泛型化类时，您并不强制执行此类要求，因此编译器不满意。您对T的要求必须与您正在使用它的类一样强。

您对自然排序方法的理解存在困惑。它只需要一个实现了Comparable接口的类，并为其创建默认的Comparator。没有其他办法--您无法为不可比较的内容创建Comparator。

您希望TreeMap需要Comparable，但您不能这样做，因为使用未实现Comparable接口的内容是有效的，只要您提供了Comparator即可。因此，TreeMap最终不强制执行Comparable，并在运行时显式转换（并抛出异常）。

- MK.

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好的。我并没有真正理解那个特化泛型方法的语法（使用C++术语可能不太合适）。 - davidbak

但我看到你把类型参数的范围限定在了这个类上。如果可能的话，我想要避免这种情况，因为 a) 其他集合框架不是这样工作的， b) 因为你可能有一个类型根本没有以任何方式扩展可比较性，例如 javafx.util.Pair，并且你只想传递一个合适的比较器。 - davidbak

你对自然排序方法的作用感到困惑。它只需要一个实现了Comparable接口的类，并为其创建默认的比较器。没有其他方法可以绕过这一点 - 你不能为不可比较的对象创建比较器。（还要注意，<T>是可选的，编译器可以从左值的类型推断出来，但你确实需要我添加的限制！） - MK.

那就是我的疑惑了。查看那些只用 T 声明的集合（比如 TreeMap）的源代码时，我发现它们在运行时会进行 Comparable 强制转换以获得比较器。感谢您的解释！ - davidbak

哈，我没意识到这个。这太搞笑了对吧？你想让TreeMap要求可比较性，但实际上不行，因为使用非可比较的东西是有效的，只要你提供了一个比较器。有时候鸭子类型似乎是个好主意。 - MK.

Answer 2

我猜你必须在你的类Foo中实现Comparable接口才能使用Comparator.naturalOrder()。你必须有一个compareTo(Object o)方法，这个方法实现了自然排序，所以你不需要将其存储在变量中。

我认为在Java 8中，即使在没有实现Comparable接口的类中也可以使用比较器，所以它们不需要实现compareTo(Object o)，但是你必须实现这个方法。

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T>

这是来自Java 8 API的内容

比较函数，对一些对象集合进行全序排序。可以将比较器传递给排序方法（例如Collections.sort或Arrays.sort），以允许精确控制排序顺序。比较器还可用于控制某些数据结构的顺序（如已排序的集合或已排序的映射表），或为没有自然排序的对象集合提供排序。

一种实现和初始化的方法：

private  Comparator<Operario> ComparatorOperario =
    (o, p)-> o.getNombre().compareTo(p.getNombre());

那么您可以为此变量编写getter和setter，以便更改排序方式。

请注意，类Operario没有实现Comparable接口，而是使用一个比较器Comparator<Operario>来比较Operario类的两个属性，本例中是两个字符串。

- Ismael_Diaz

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我不理解@FunctionalInterface这部分，它有什么区别呢？ - MK.

我使用这种接口作为存储lambda的一种方式。例如： private Predicate<LocalDateTime> esActivo = fecha -> ListaJornadas.stream().anyMatch(j->j.caeEnJornada((fecha))); 并且使用它时，esActivo.test(fecha) - Ismael_Diaz

对于@FunctionalInterface注释，它是一种信息性注释，用于定义函数接口。您不必在实现比较器接口时使用它，因为它像Predicate、Function、Bifunction、Consumer一样在Java 8 API中已经定义了。如果您需要定义新的函数接口并且API中没有相应的接口，那么可以使用它。 - Ismael_Diaz