Java 仿制药自引用：安全吗？

Question

我有这个简单的界面：

public interface Node<E extends Node<E>>
{
    public E getParent();

    public List<E> getChildren();

    default List<E> listNodes()
    {
        List<E> result = new ArrayList<>();

        // ------> is this always safe? <-----
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E root = (E) this;

        Queue<E> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.add(root);

        while(!queue.isEmpty())
        {
            E node = queue.remove();

            result.add(node);

            queue.addAll(node.getChildren());
        }

        return result;
    }
}

我看到 this 始终是 Node<E> 的一个实例（根据定义）。
但我无法想象 this 不是 E 的实例的情况...
既然E extends Node<E>，根据定义，Node<E>不应该也等同于E吗？？

您能否举一个对象的例子，它是 Node<E> 的实例，但不是 E 的实例？？

与此同时，我的大脑正在融化...

前面的class是一个简化的例子。
为了显示为什么我需要一个自绑定，我添加了一点复杂性：

public interface Node<E extends Node<E, R>, R extends NodeRelation<E>>
{
    public List<R> getParents();

    public List<R> getChildren();

    default List<E> listDescendants()
    {
        List<E> result = new ArrayList<>();

        @SuppressWarnings("unchecked")
        E root = (E) this;

        Queue<E> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.add(root);

        while(!queue.isEmpty())
        {
            E node = queue.remove();

            result.add(node);

            node.getChildren()
                .stream()
                .map(NodeRelation::getChild)
                .forEach(queue::add);
        }

        return result;
    }
}

public interface NodeRelation<E>
{
    public E getParent();

    public E getChild();
}

Answer 1

如果没有 <E extends Node<E>>，您可能会遇到以下任一情况：

Node<Integer>

通用类型根本不是 Node，或者

Node<DifferentNode>

通用边界不匹配。

就是说，不以这种方式查看边界是典型的，因为 Node<E> 应该是 包含 [=29] 的节点=] 一些 E 类型的值，而 children 将是 List<Node<E>>，而不是 List<E>。

Answer 2

一个简单的例子来说明问题：不同类型节点的节点：

class NodeA implements Node<NodeA> {
    ...
}

并且：

class NodeB implements Node<NodeA> {
    ...
}

在这种情况下，E root = (E) this 将解析为 NodeA root = (NodeA) this，其中 this 是 NodeB。那是不相容的。

Answer 3

问题不在E root = (E) this。在您开始遍历 listNodes() 的结果之前，它可能会很好地工作。

该示例演示了将 ClassCastException 抛出的确切位置：

public interface Node<E extends Node<E>> {

    List<E> getRelatedNodes();

    default List<E> getAllNodes() {
        List<E> result = new ArrayList<>();
        result.add((E) this); //<--that cast is not a problem because of type erasure
        return result;
    }
}

class NodeA implements Node<NodeA> {

    public NodeA() {
    }

    @Override
    public List<NodeA> getRelatedNodes() {
        return null;
    }
}

class NodeB implements Node<NodeA> {

    private List<NodeA> relatedNodes;

    public NodeB(List<NodeA> relatedNodes) {
        this.relatedNodes = relatedNodes;
    }

    @Override
    public List<NodeA> getRelatedNodes() {
        return relatedNodes;
    }
}

执行：

List<NodeA> nodes = new NodeB(Arrays.asList(new NodeA())).getAllNodes(); //according to generic it is list of NodeA objects
for (NodeA node : nodes) { //ClassCastException will be thrown
    System.out.println(node);
}

Answer 4

在这种情况下，getThis 方法通常很有用（按照惯例）returns this.

我会做以下事情

public interface Node<E extends Node<E, R>,
                      R extends NodeRelation<E, R>>
{
    public List<R> getParents();
    public List<R> getChildren();
    public List<E> listDescendants() ;
}
public interface NodeRelation<E extends Node<E, R>,
                              R extends NodeRelation<E, R>>
{
    public E getParent();
    public E getChild();
}
abstract class ANode<E extends ANode<E,R>,
                     R extends ARelation<E,R>>
implements Node<E,R> {
    abstract protected E getThis() ;
    public List<E> listDescendants()
    {
        List<E> result = new ArrayList<>();
        E root = getThis() ;
        ...
        return result;
    }

}

abstract class ARelation<E extends ANode<E,R>,
                     R extends ARelation<E,R>>
implements NodeRelation<E,R> {
}

class CNode extends ANode<CNode, CRelation> {
    public CNode getThis() { return this ; }
    ...
}

class CRelation extends ARelation<CNode, CRelation> {
    ...
}

尽管我可能不会为同时拥有抽象 class 和界面层而烦恼。

Java 仿制药自引用：安全吗？

Java generics self-reference: is it safe?

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