Question

这来自Oracle JDK 8实现的Stream接口：

public interface Stream<T> extends BaseStream<T, Stream<T>> {
    Stream<T> sorted();
}

，在运行时将其炸毁非常容易，并且在编译时不会生成警告。这是一个示例：

class Foo {
    public static void main(String[] args) {
        Arrays.asList(new Foo(), new Foo()).stream().sorted().forEach(f -> {});
    }
}

可以正常编译，但在运行时会引发异常：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Foo cannot be cast to java.lang.Comparable

在编译器实际上可以捕获此类问题的地方未定义sorted方法的原因可能是什么？也许我是错的，但不是那么简单：

interface Stream<T> {
    <C extends Comparable<T>> void sorted(C c);
}

？

显然，实现这一目标的人（就编程和工程而言，我比我轻了几年）必须有一个很好的理由使我看不见，但是那是什么原因呢？

Answer 1

本质上，您在问是否有一种方法可以告诉编译器：“ 嘿，这个方法需要类型参数匹配比在类级别定义的更具体的边界”。在Java中这是不可能的。这样的功能可能有用，但我也会感到困惑和/或复杂。

也没有办法使Stream.sorted()的类型安全与当前实现泛型的方式有关；如果您不想避免使用Comparator，则不需要。例如，您提出的建议是：

public interface Stream<T> {

    <C extends Comparable<? super T>> Stream<T> sorted(Class<C> clazz);

} // other Stream methods omitted for brevity

不幸的是，不能保证可以从Class<C>分配Class<T>。请考虑以下层次结构：

public class Foo implements Comparable<Foo> { /* implementation */ }

public class Bar extends Foo {}

public class Qux extends Foo {}

您现在可以拥有Stream个元素中的Bar个，但要尝试对其进行排序，就好像它是Stream个元素中的Qux个。

Stream<Bar> stream = barCollection.stream().sorted(Qux.class);

由于Bar和Qux都与Comparable<? super Foo>匹配，因此没有编译时错误，因此也没有添加类型安全性。同样，要求使用Class参数的含义是它将用于强制转换。如上所示，在运行时这仍可能导致ClassCastException s。如果没有使用Class 进行强制转换，则该参数将完全无用；我什至认为这很有害。

下一个合理的步骤是尝试要求C和T一起扩展。例如：

Comparable<? super T>

在Java中这也是不可能的，并且会导致编译错误：“类型参数不能跟随其他界限”。即使这是可能的，我也不认为它可以解决所有问题（如果有的话）。

一些相关注释。

关于<C extends T & Comparable<? super T>> Stream<T> sorted(Class<C> clazz);：使得此方法类型安全的不是Stream.sorted(Comparator)，而是Stream。 Comparator确保可以比较元素。为了说明这一点，按元素的自然顺序对Comparator进行排序的类型安全方法是：

Stream

这是类型安全的，因为Stream<String> stream = stringCollection.stream().sorted(Comparator.naturalOrder());要求其类型参数扩展为naturalOrder()。如果Comparable的通用类型未扩展Stream，则边界将不匹配，从而导致编译错误。但同样，Comparable要求元素为Comparator ^*，而Comparable根本不在乎。

问题就变成了，为什么开发人员首先要为Stream包含无参数的sorted方法？它似乎是出于历史原因，由Holger在an answer to another question中进行了解释。

^{*在这种情况下，Stream要求元素为Comparator。通常，Comparable显然能够处理其定义为的任何类型。}

Answer 2

Stream#sorted的{{3}}可以完美地说明这一点：

返回由该流的元素组成的流，并根据自然顺序进行排序。如果此流的元素不可比较，则在执行终端操作时可能会抛出java.lang.ClassCastException。

您正在使用的重载方法不接受任何参数（而不是接受Comparator的参数），并且Foo不实现Comparable。

如果您要问为什么Stream的内容未实现Comparable时该方法为什么不引发编译器错误，那是因为没有强制T扩展Comparable，并且T不能在不调用Stream#map的情况下进行更改；这似乎只是一种方便的方法，因此当元素已经实现Comparator时就不需要提供显式的Comparable。

要使其具有类型安全性，T必须扩展Comparable，但这将是荒谬的，因为它将阻止流包含任何非{{1} }。

Answer 3

您将如何实施？ sorted是一个中间操作（可以在其他中间操作之间的任何位置调用），这意味着您可以从不可比较的流开始，但是在是的流上调用sorted Comparable：

Arrays.asList(new Foo(), new Foo())
      .stream()
      .map(Foo::getName) // name is a String for example
      .sorted()
      .forEach(f -> {});

您要提出的内容将参数作为输入，但Stream::sorted却没有，因此您不能这样做。重载版本接受Comparator-表示您可以按属性对内容进行排序，但仍返回Stream<T>。我认为，如果您尝试编写Stream接口/实现的最小框架，这很容易理解。

为什么Stream.sorted在Java 8中不是类型安全的？

3 个答案: