Java 可以从类型参数边界推断类型参数吗?

2022-09-02 10:51:50

以下测试程序派生自执行有用操作的更复杂的程序。它使用 Eclipse 编译器成功编译。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class InferenceTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        final List<Class<? extends Foo<?, ?>>> classes =
            new ArrayList<Class<? extends Foo<?, ?>>>();
        classes.add(Bar.class);
        System.out.println(makeOne(classes));
    }

    private static Foo<?, ?> makeOne(Iterable<Class<? extends Foo<?, ?>>> classes)
    {
        for (final Class<? extends Foo<?, ?>> cls : classes)
        {
            final Foo<?, ?> foo = make(cls); // javac error here
            if (foo != null)
                return foo;
        }
        return null;
    }

    // helper used to capture wildcards as type variables
    private static <A, B, C extends Foo<A, B>> Foo<A, B> make(Class<C> cls)
    {
        // assume that a real program actually references A and B
        try
        {
            return cls.getConstructor().newInstance();
        }
        catch (final Exception e)
        {
            return null;
        }
    }

    public static interface Foo<A, B> {}

    public static class Bar implements Foo<Integer, Long> {}
}

但是,在Oracle JDK 1.7 javac中,它失败了:

InferenceTest.java:18: error: invalid inferred types for A,B; inferred type does not
 conform to declared bound(s)
            final Foo<?, ?> foo = make(cls);
                                      ^
    inferred: CAP#1
    bound(s): Foo<CAP#2,CAP#3>
  where A,B,C are type-variables:
    A extends Object declared in method <A,B,C>make(Class<C>)
    B extends Object declared in method <A,B,C>make(Class<C>)
    C extends Foo<A,B> declared in method <A,B,C>make(Class<C>)
  where CAP#1,CAP#2,CAP#3 are fresh type-variables:
    CAP#1 extends Foo<?,?> from capture of ? extends Foo<?,?>
    CAP#2 extends Object from capture of ?
    CAP#3 extends Object from capture of ?
1 error

哪个编译器是正确的?

上述输出的一个可疑方面是 。我希望类型变量边界是.如果是这种情况,则推断的边界将符合声明的边界。但是,这可能是一个红鲱鱼,因为C确实应该被推断为,但错误消息是关于A和B的。CAP#1 extends Foo<?,?>CAP#1 extends Foo<CAP#2,CAP#3>CAP#1CAP#1


请注意,如果我将第 26 行替换为以下内容,则两个编译器都接受该程序:

private static <C extends Foo<?, ?>> Foo<?, ?> make(Class<C> cls)

但是,现在我无法引用捕获的参数类型。Foo

更新:两个编译器(但也无用)同样接受的是:

private static <A, B, C extends Foo<? extends A, ? extends B>>
    Foo<? extends A, ? extends B> make(Class<C> cls)

它本质上是导致和被平凡地推断为 ,因此显然在任何上下文中都没有用处。然而,它确实为我下面的理论提供了可信度,该理论只会在通配符边界上执行推理,而不会在捕获边界上执行推理。如果没有人有更好的想法,这可能是(不幸的)答案。(结束更新)ABObjectjavac


我意识到整个问题可能是TL;DR,但我会继续,以防其他人遇到这个问题......

基于 JLS 7§ 15.12.2.7 基于实际参数推断类型参数,我进行了以下分析:

给定形式 、 或 的约束:A << FA = FA >> F

最初,我们有一个形式约束,它指示类型可以通过方法调用转换转换为类型(§5.3)。这里,是 和 是 。请注意,其他约束形式( and ) 仅在推理算法递归时出现。A << FAFAClass<CAP#1 extends Foo<CAP#2, CAP#3>>FClass<C extends Foo<A, B>>A = FA >> F

接下来,应该通过以下规则推断出来:CCAP#1

(2.) 否则,如果约束具有以下形式:A << F

  • 如果具有形式,其中是涉及的类型表达式,那么如果具有类型表达式形式的超类型,则此算法以递归方式应用于约束。FG<..., Yk-1, U, Yk+1, ...>UTjAG<..., Xk-1, V, Xk+1, ...>VV = U

此处, 是 、 和 是 和 是 。递归应用应导致约束:GClassUTjCVCAP#1CAP#1 = CC = CAP#1

(3.) 否则,如果约束具有以下形式:A = F

  • 如果为 ,则隐含约束。F = TjTj = A

到目前为止,分析似乎与javac输出一致。也许分歧的点是是否继续尝试推断和。例如,给定此规则AB

  • 如果具有 形式 ,其中涉及 ,则如果具有超类型,则该超类型是:FG<..., Yk-1, ? extends U, Yk+1, ...>UTjA
    • G<..., Xk-1, V, Xk+1, ...>,其中 是类型表达式。V
    • G<..., Xk-1, ? extends V, Xk+1, ...>.

然后,将此算法递归应用于约束 。V << U

如果 被认为是通配符(它是其捕获),则此规则适用,并且推理继续递归地使用 as 和 as 。如上所述,这将产生 和 。CAP#1UFoo<A, B>VFoo<CAP#2, CAP#3>A = CAP#2B = CAP#3

但是,如果只是一个类型变量,那么似乎没有一个规则考虑它的边界。也许规范中该部分末尾的此让步是指以下情况:CAP#1

类型推理算法应被视为启发式算法,旨在在实践中表现良好。如果它无法推断出所需的结果,则可以改用显式类型参数。

显然,通配符不能用作显式类型参数。:-(


答案 1

问题是您从以下推理约束开始:

class<#1>, #1 <: Foo<?, ?>

这为您提供了C的解决方案,即C = #1。

然后你需要检查C是否符合声明的边界 - C的边界是Foo,所以你最终得到这个检查:

#1 <: Foo<A,B>

可以重写为

Bound(#1) <: Foo<A, B>

因此:

Foo<?, ?> <: Foo<A, B>

现在,编译器在这里执行LHS的捕获转换(这是生成#2和#3的地方):

Foo<#2, #3> <: Foo<A, B>

这意味着

A = #2

B = #3

因此,我们的解决方案是 { A = #2, B = #3, C = #1 }。

这是一个有效的解决方案吗?为了回答这个问题,我们需要在类型替换之后检查推断的类型是否与推理变量边界兼容,因此:

[A:=#2]A <: Object
#2 <: Object - ok

[B:=#3]B <: Object
#3 <: Object - ok

[C:=#1]C <: [A:=#2, B:=#3]Foo<A, B>
#1 <: Foo<#2, #3>
Foo<?, ?> <: Foo<#2, #3>
Foo<#4, #5> <: Foo<#2, #3> - not ok

因此,错误。

当涉及到推理和捕获类型之间的相互作用时,规范被低估了,因此在不同的编译器之间切换时具有不同的行为是很正常的(但不是好的!)。然而,从编译器的角度和JLS的角度来看,其中一些问题正在得到解决,因此这样的问题应该在中期得到解决。


答案 2

我注意到两件事:

  1. CAP#1不是通配符,而是由于捕获转换而导致的类型变量。

  2. 在第一步中,JLS 提到这是类型表达式,而类型参数是类型表达式。JLS没有明确定义什么是类型表达式,但我的直觉是它包含类型参数的边界。如果是这样的话,那将是 并且将是 。遵循类型推理算法:UTjUC extends Foo<A,B>VCAP#1 extends Foo<CAP#2, CAP#3>

V = U -> C = CAP#1Foo<CAP#2, CAP#3> = Foo<A, B>

您可以继续将类型推断算法应用于上述内容,最终得到 和 。A= CAP#2B=CAP#3

我相信你已经发现了甲骨文编译器的一个错误


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