接口如何在其签名或返回类型中包含引用接口的具体实现类型的方法？

Question

假设我正在设计类似以下接口的内容：

public interface MyInterface{
  public MyInterface method1();
  public void method2(MyInterface mi);
}

但是，需要注意的是 method1 的返回类型和 method2 的参数与具体实现匹配，而不仅仅是 我的界面。也就是说，如果我有实现 MyInterface 的 MyInterfaceImpl，它需要具有以下内容：

public class MyInterfaceImpl implements MyInterface{
  @Override
  public MyInterfaceImpl method1(){...}

  @Override
  public void method2(MyInterfaceImpl mi){...}
}

如上所述，method1 不会导致任何编译错误，但无法保证返回类型在所有实现中都匹配。当然，method2 甚至无法编译，因为签名与接口不匹配。

一种候选解决方案是在泛型中使用自引用或递归边界：

public interface MyInterface<T extends MyInterface<T>>{
  public T method1();
  public void method2(T mi);
}

public class MyInterfaceImpl implements MyInterface<MyInterfaceImpl>{
  @Override
  public MyInterfaceImpl method1();

  @Override
  public void method2(MyInterfaceImpl mi);
}

这将使我得到我想要的，但有一个例外：其他实现可能会传递错误的泛型类型（没有什么会强制 T 匹配具体类型）。因此，其他人可能可以实现以下内容：

public class NotMyInterfaceImpl implements MyInterface<MyInterfaceImpl>{
  @Override
  public MyInterfaceImpl method1();

  @Override
  public void method2(MyInterfaceImpl mi);
} 

即使 NotMyInterfaceImpl 应该 实现 MyInterface，也可以编译得很好。*这让我思考我需要别的东西。

*请注意，我不认为我试图违反 LSP；我同意返回类型/参数是 NotMyInterfaceImpl 的子类。

所以我不知道有什么干净的方法可以做到这一点。这让我相信我可能过于关注接口中的实现细节，但对我来说似乎并非如此。有没有办法做我所描述的那种事情，或者这是我在一个不属于那里的界面中放入一些东西的某种气味？

Answer 1

这正是 Comparable 接口所面临的情况（它的compareTo 方法想要采用与调用它的对象类型相同的参数）。那么它有什么作用呢？它被简单地定义为Comparable。这个想法是，实现类“应该”实现 Comparable 并将其自身作为参数（允许它“与”自身进行“比较”）；但这并没有强制执行（因为没有办法做到这一点）。

是的，正如您所指出的，这将允许任何类使用任何其他类的参数实现 Comparable：class Foo 实现 Comparable 其中 Foo code> 和 Bar 彼此没有关系。然而，这并不是真正的问题。

所有需要 Comparable 对象的方法和类（排序、最大值等）都具有以下泛型类型约束 >。这确保了类型 T 的对象可以与自身进行比较。这样，它就是完全类型安全的。因此，强制执行不是在 Comparable 接口的声明中进行的，而是在使用它的地方进行的。

（我注意到您使用 > 而 Comparable 仅使用 。虽然 > 将排除类型参数未实现 MyInterface 的情况，但不会排除类型参数确实实现的情况MyInterface，但与类不同。那么，如果您采用Comparable的方式来限制它们的使用位置，那有什么意义呢？无论如何都是类型安全的，所以没有必要添加更多限制。）

Answer 2

我相信这是不可能的。根本没有办法在泛型框架中引用对象的实现类，据我所知，也没有任何方法可以用纯泛型构造一个能够约束实现类以匹配类型参数的笼子。

我可以建议的最有用的事情是使用自引用参数，然后始终从工厂方法获取实现的实例，如下所示：

public <T extends MyInterface<T>> T newInstance();

骆驼穿过针眼比 的实例更容易>NotMyInterfaceImpl 来传递该返回类型。因此，尽管麻烦制造者可以编写不符合总体规划的类，但他们无法从工厂返回它们。除非NotMyInterfaceImpl扩展了MyInterfaceImpl；但从某种意义上说，它也将是一个 MyInterfaceImpl，所以也许这会是正确的？

编辑：这个想法的一个稍微有用的版本是始终在适当限制性的持有者中传递接口实现的实例，例如：

class Holder<T extends MyInterface<T>> {
    public final T value;
}

如果有人给你一个 Holder，那么你就知道Q 必须是绑定到自身的 MyInterface 版本，这就是您所追求的。

Answer 3

返回接口的目的是该方法不关心返回对象的实际实现。在您的情况下，您实际上想要强制该类型成为该接口的特定子实现。

要应用上面描述的约束，恕我直言，设计可能应该是基类而不是接口。这允许您控制实现，例如顶级流程，并将低级策略留给子类来实现：

class MyBaseImpl {
    public final void fixedFlow() {
        MyBaseImpl obj = method1();
        obj.method2(this);
    }
    protected abstract MyBaseImpl method1();
    ....
}

必须有其他方法才能使其有趣......；也许您有充分的理由想要这样做...

希望这会有所帮助！

Answer 4

您尝试做的事情是不合法的，因为您试图缩小实现类型的参数，而这个“没有意义”。您尝试使用“协变”参数，并且仅允许协变返回类型（甚至逻辑，并且仅从 Java 5 开始支持）。

我的意思是，如果可以使用协变参数类型，您可以执行以下操作：

MyInterface instance = new MyInterfaceImpl();

然后，使用接口支持但 MyInterfaceImpl 类不支持的另一个实现来调用“实例”方法：

instance.method2(new MyInterfaceImpl_2());

Java 无法转换 < code>MyInterfaceImpl_2 到 MyInterfaceImpl，因此它会阻止您在编译时这样做。

您可以做的是使用“逆变”参数来扩大参数，这将是逻辑。有关这方面的更多详细信息，请检查此答案：

在 Java 中演示协变和逆变？

我能想到的唯一解决方法是在运行时解决问题，我的意思是，做这样的事情：

public class MyInterfaceImpl implements MyInterface{
  @Override
  public void method2(MyInterface mi){
        realMethod((MyInterfaceImpl) mi);
  }
  public void realMethod(MyInterfaceImpl) {...}
}

但是当然，你可能会得到 ClassCast 异常。

Answer 5

这是您要找的吗？

public interface MyInterface {

    static abstract class MyInterfaceImpl implements MyInterface {

        @Override
        public abstract MyInterfaceImpl method1();

        @Override
        public abstract void method2(MyInterfaceImpl mi);

    }    

    MyInterfaceImpl method1();
    void method2(MyInterfaceImpl mi);

}

您甚至可以实现方法 1 或 2，而不是使它们抽象。