将亚型多态性与通用多态性相关联的危险

Java 5已将通用多态性引入Java生态系统。即使我们都知道由于泛型类型擦除及其后果而引起的无数警告，这对Java语言还是一个很大的补充。通用多态性（也称为参数多态性）通常与可能预先存在的亚型多态性正交。一个简单的例子是collections API

List<? extends Number> c = new ArrayList<Integer>();

在上面的示例中，子类型ArrayList被分配给超类型List的变量。同时，使用Integer类型对ArrayList进行参数化，可以将其分配给兼容的参数超类型? extends Number ? extends Number 。在泛型多态性的上下文中这种子类型多态性的用法也称为协方差，尽管当然也可以在非泛型上下文中实现协方差。

具有通用多态性的协方差

协方差对于泛型很重要。它允许创建复杂的类型系统。简单的示例涉及将协方差与通用方法结合使用：

<E extends Serializable> void serialize(Collection<E> collection) {}

上面的示例接受任何Collection类型，可以在调用站点使用诸如List ， ArrayList ， Set等类型将其子类型化。同时，仅要求调用站点上的泛型类型参数是Serializable的子类型。即它可以是List<Integer>或ArrayList<String>等。

将亚型多态性与通用多态性相关联

于是人们常常被引诱去关联两种正交类型的多态性。此类关联的一个简单示例是将IntegerList或StringSet专门IntegerList ：

class IntegerList extends ArrayList<Integer> {}
class StringSet extends HashSet<String> {}

这是很容易看到明确的类型的数量会爆炸，如果你开始跨越亚型和泛型类型层次的笛卡尔积，希望通过创建之类的东西更精确地专门IntegerArrayList ， IntegerAbstractList ， IntegerLinkedList等。

使相关性通用

从上面可以看出，这种关联通常会从类型层次结构中删除通用性，尽管并不需要这样做。在以下更一般的示例中可以看出：

// AnyContainer can contain AnyObject
class AnyContainer<E extends AnyObject> {}
class AnyObject {}// PhysicalContainer contains only PhysicalObjects
class PhysicalContainer<E extends PhysicalObject>extends AnyContainer<E> {}
class PhysicalObject extends AnyObject {}// FruitContainer contains only Fruit,
// which in turn are PhysicalObjects
class FruitContainer<E extends Fruit>extends PhysicalContainer<E> {}
class Fruit extends PhysicalObject {}

上面的示例是一个典型的示例，其中诱使API设计人员将子类型多态性（ Fruit extends PhysicalObject extends AnyObject ）与通用多态性（ <E> ）相关联，同时保持通用性，从而允许在FruitContainer添加其他子类型。 AnyObject当AnyObject应该知道其自己的子类型时，这会变得更加有趣。这可以通过递归泛型参数来实现。让我们修复前面的示例

// AnyContainer can contain AnyObject
class AnyContainer<E extends AnyObject<E>> {}
class AnyObject<O extends AnyObject<O>> {}// PhysicalContainer contains only PhysicalObjects
class PhysicalContainer<E extends PhysicalObject<E>>extends AnyContainer<E> {}
class PhysicalObject<O extends PhysicalObject<O>>extends AnyObject<O> {}// FruitContainer contains only Fruit,
// which in turn are PhysicalObjects
class FruitContainer<E extends Fruit<E>>extends PhysicalContainer<E> {}
class Fruit<O extends Fruit<O>>extends PhysicalObject<O> {}

这里有趣的部分不再是容器，而是AnyObject类型层次结构，该结构将子类型多态与自己类型上的通用多态相关联！这也可以通过java.lang.Enum完成：

public class Enum<E extends Enum<E>>
implements Comparable<E> {public final int compareTo(E other) { ... }public final Class<E> getDeclaringClass() { ... }
}enum MyEnum {}// Which is syntactic sugar for:
final class MyEnum extends Enum<MyEnum> {}

危险所在？

枚举和我们的自定义之间的细微差别AnyObject层次是事实MyEnum通过被终止的两个正交分型技术递归自相关final ！另一方面，除非将AnyObject子类型也AnyObject为最终类型，否则不应将其删除。一个例子：

// "Dangerous"
class Apple extends Fruit<Apple> {}// "Safe"
final class Apple extends Fruit<Apple> {}

为什么final如此重要，或者换句话说，为什么在终止递归自相关（例如Apple之前）时必须小心AnyObject子类型？这很简单。让我们假设以下添加：

class AnyObject<O extends AnyObject<O>>implements Comparable<O> {@Overridepublic int compareTo(O other) { ... }public AnyContainer<O> container() { ... }
}

上述关于AnyObject.compareTo()约定意味着， AnyObject任何子类型只能与同一子类型进行比较。以下是不可能的：

Fruit<?> fruit = // ...
Vegetable<?> vegetable = // ...// Compilation error!
fruit.compareTo(vegetable);

层次结构中当前唯一可比较的类型是Apple：

Apple a1 = new Apple();
Apple a2 = new Apple();a1.compareTo(a2);

但是，如果我们想添加GoldenDelicious和Gala苹果怎么办？

class GoldenDelicious extends Apple {}
class Gala extends Apple {}

我们现在可以比较它们！

GoldenDelicious g1 = new GoldenDelicious();
Gala g2 = new Gala();g1.compareTo(g2);

这不是AnyObject作者的AnyObject ！

这同样适用于container()方法。允许子类型协变地专门化AnyContainer类型，这很好：

class Fruit<O extends Fruit<O>>extends PhysicalObject<O> {@Overridepublic FruitContainer<O> container() { ... }
}

但是， GoldenDelicious和Gala的container()方法会GoldenDelicious ？

GoldenDelicious g = new GoldenDelicious();
FruitContainer<Apple> c = g.container();

是的，它将返回一个Apple容器，而不是AnyObject设计人员想要的GoldenDelicious容器。

子类型多态和泛型多态跨越正交类型轴。使它们相互关联可能是类型系统中的设计气味。使它们在同一类型上关联是危险的，因为很难正确处理。用户将尝试终止基本类型的子类型上的递归泛型类型定义。终止的原因是具有递归自绑定的基本类型很难使用的事实。但是终止通常会出错，因为它只能在final类上执行，而不能在常规类或接口上执行。

换句话说，如果您认为需要基于通用基类型的递归泛型类型定义，请仔细考虑，如果确实需要，并且您的类型用户可以在final类中正确终止递归泛型类型定义。

参考：来自JAVA，SQL和JOOQ博客的JCG合作伙伴 Lukas Eder提出的将子类型多态与通用多态相关联的危险。