Java泛型推断类型

时间：2013-07-16 08:56:01

标签： java generics

好的，所以我在java中实现状态monad。但是，我似乎无法让泛型工作正常。我有下面的代码，我正在努力避免指出的情况。

public interface Monad<M, A> 
{
    <B, R extends Monad<M, B>> R bind(Function<? super A, R> p_function);
}

public class State<S, A> implements Monad<State<S, ?>, A>
{
    private Function<S, Pair<S, A>> m_function;

    public State(Function<S, Pair<S, A>> p_function)
    {
        m_function = p_function;
    }

    public final Pair<S, A> run(S p_state)
    {
        return m_function.apply(p_state);
    }

    @Override
    public <B, R extends Monad<State<S, ?>, B>> R bind(
            final Function<? super A, R> p_function) 
    {
        // I want to avoid the cast to R here
        return (R) new State<S, B>((S state) -> {
            Pair<S, A> run = run(state);
            // And this cast, but they seem related
            State<S, B> applied = (State<S, B>) p_function.apply(run.second());
            return applied.run(run.first());
        });
    }
}


注意：我知道如果我将bind的签名加入到  <B> Monad<M, B> bind(Function<? super A, ? extends Monad<M, B>> p_function);
 演员阵容可以避免。但是，这会导致以下方法中的编译错误

public static <A, B, C, M, MB extends Monad<M, B>, MC extends Monad<M, C>> 
Function<A, MC> compose(
        Function<? super A, MB> p_first, Function<? super B, MC> p_second)
{
    // have to use an anonymous class here, because using a closure causes a
    // runtime error with the beta version of JDK 8
    return new Function<A, MC>() {

        @Override
        public MC apply(A arg) {
            MB monadOfB = p_first.apply(arg);
            return monadOfB.<C> bind(p_second); // <-- type error here
        }
    };
}


现在，我也尝试以类似的方式更改compose的签名。即，而不是MB extends Monad<M, B>我使用了Monad<M, B>，其中使用了MB，类似于MC。这使compose方法编译。但是，compose的调用者无法正确推断返回类型，即

Function<String, State<Integer, String>> left = ...; 
Function<String, State<Integer, String>> right = ...; 
Function<String, State<Integer, String>> composed = Monad.compose(left, right);

如果没有在方法调用上指定类型，则不起作用，而在此之前。

如何让所有这些仿制品一起很好地发挥作用？

4 个答案:

答案 0 :(得分：3)

要使您的示例正常工作，您需要按类似于以下方式定义类：

class State<S, B> extends Monad<State<S, ?>, B> {}
class Monad<T, U> {}

R是Monad<State<S, ?>, B>的子类，而sb也是Monad<State<S, ?>, B>的子类，但没有理由它也是R。

就像写作：

Number n = 123.5d;
Integer i = n; //does not compile: cast required
Integer j = (Integer) n; //throws an exception

修改

我不熟悉你想要实现的目标，这种简化可能无法实现你的目标，但它会编译（我已经删除了lambdas，因为我目前没有安装jdk8编译器）： 

public class Test1 {

    public static <A, B, C, M> Function<A, Monad<M, C>> compose(final Function<? super A, Monad<M, B>> p_first, 
                                                                final Function<? super B, Monad<M, C>> p_second) {
        // have to use an anonymous class here, because using a closure causes a runtime error
        // with the beta version of JDK 8
        return new Function<A, Monad<M, C>>() {
            @Override
            public Monad<M, C> apply(A arg) {
                Monad<M, B> monadOfB = p_first.apply(arg);
                return monadOfB.bind(p_second); // <-- type error here
            }
        };
    }
}

interface Monad<M, A> {

    <B> Monad<M, B> bind(Function<? super A, Monad<M, B>> p_function);
}

class State<S, A> implements Monad<State<S, ?>, A> {

    private Function<S, Pair<S, A>> m_function;

    public State(Function<S, Pair<S, A>> p_function) {
        m_function = p_function;
    }

    public final Pair<S, A> run(S p_state) {
        return m_function.apply(p_state);
    }

    @Override
    public <B> Monad<State<S, ?>, B> bind(final Function<? super A, Monad<State<S, ?>, B>> p_function) {
        // I want to avoid the cast to R here
        return new State<S, B>(new Function<S, Pair<S, B>>() {
            public Pair<S, B> apply(S state) {
                Pair<S, A> run = run(state);
                // And this cast, but they seem related
                State<S, B> applied = (State<S, B>) p_function.apply(run.second());
                return applied.run(run.first());
            }
        });
    }
}

答案 1 :(得分：2)

这是一个通过Java 7类型检查程序的版本：

class State<S, A> implements Monad<State<S, ?>, A> {
    private Function<S, Pair<S, A>> m_function;

    public State(Function<S, Pair<S, A>> p_function)
    {
        m_function = p_function;
    }

    public final Pair<S, A> run(S p_state)
    {
        return m_function.apply(p_state);
    }

    @Override
    public <B> Monad<State<S, ?>, B> bind(
            final Function<? super A, ? extends Monad<State<S, ?>, B>> p_function) {
        return new State<S, B>(
                new Function<S, Pair<S,B>>() {
                    public Pair<S,B> apply(S state) {
                        Pair<S, A> run = run(state);
                        // And this cast, but they seem related
                        State<S, B> applied = (State<S, B>) p_function.apply(run.second());
                        return applied.run(run.first());
                    }
        });
    }

    public static <A, B, C, M> 
    Function<A, Monad<M,C>> compose(
            final Function<? super A, ? extends Monad<M,B>> p_first, 
            final Function<? super B, ? extends Monad<M,C>> p_second) {
        return new Function<A, Monad<M,C>>() {
            @Override
            public Monad<M,C> apply(A arg) {
                Monad<M,B> monadOfB = p_first.apply(arg);
                return monadOfB.<C>bind(p_second);
            }
        };
    }
}

原始代码的问题在于您想为R选择一个特定的实例，但您的签名允许调用者选择它。签名<B, R extends Monad<State<S, ?>, B>> R bind(final Function<? super A, R> p_function)允许调用者选择Monad<State<S, ?>,B>的任意子类型并要求bind返回它。但是，bind实现并没有这样做：它决定始终返回您选择的R的特定子类型。所以你的签名是有前途的，但是你的实现正在做另一件事。

我的修复删除了这个承诺。修改后的签名只承诺返回某些子类型，而不是允许调用者选择特定的Monad<State<S,?>,B>子类型 - 在这种情况下，这意味着我可以完全免除泛型变量而只需替换直接在签名中的上限类型。

类似的问题影响了compose方法 - 允许调用者选择MB和MC类型，但随后希望能够为{{{{{}生成您自己的子类型选择实现中有1}}和MB。我以类似的方式解决了这个问题。

答案 2 :(得分：2)

（我是jacobm的回答，我只想详细说明根本问题。）

问题是在Java中，GenericClass<S>和GenericClass<T>之间没有特定的关系：我的意思是，两者都是GenericType<?>的子类型，但是GenericInterface<T>没有办法}可以通过getClass()并用T代替S来引用您获得的类型。

在Haskell中，Monad类型类的定义如下：

class Monad m where
    (>>=)  :: m a -> (a -> m b) -> m b
    return :: a -> m a

请注意，它使用m和m a定义m b，意思是“相同的参数化类型m，（可能）不同的类型参数{{1 }和a“。在Java中，您不能创建表达此类事物的b的超类型（即m的接口），因为虽然超类型可以引用本身使用任意类型参数（因为它可以通过名称引用自身，就像它可以使用任何其他泛型类型一样），并且可以引用具有任何单个类型参数的任意子类型（即拥有），它无法使用任意类型参数引用任意子类型。它不像Haskell类型类定义那样位于类型系统的“外部”。

这意味着没有真正的方法来定义通用m接口，其实现是通用的monadic类型。

答案 3 :(得分：0)

告诉我这种简化是否仍然代表您的问题：

以下编译：

public class TestClass {
    public interface Monad {
        <R extends Monad> R bind();
    }

    public class State implements Monad {
        @Override
        public <R extends Monad> R bind() {
            return (R) new State(); // [1]
        }
    }

    public <M extends Monad> M apply() {
        M subMonad = null;
        return subMonad.bind();
    }
}

您想从[1]中删除演员表。如果你这样做：

public class TestClass {
    public interface Monad {
        Monad bind();
    }

    public class State implements Monad {
        @Override
        public Monad bind() {
            return new State();
        }
    }

    public <M extends Monad> M apply() {
        M subMonad = null;
        return subMonad.bind(); // [2]
    }
}

然后[2]不编译。这总结了吗？如果是这样，apply()方法只能返回Monad吗？

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