接口及其子类及其类型和子类型的通用迭代器

Question

正如标题所说，我试图设计一个自定义的数据结构SearchTree这将需要Iterable通过条目，如SearchTree.Entry<K, V> SearchTree本身只是一个接口。

我想要做的是让任何实现SearchTree<K, V>和它自己的K和V子类型的类也能够实现SearchTree<K, V>接口中定义的迭代器。

搜索树

public interface SearchTree<K extends Comparable<? super K>, V> extends Iterable<SearchTree.Entry<K, V>> {

    static interface Entry<K, V> {

        K getKey(); 

        V getValue();

        void setValue(V value);
    }
}

现在假设我有一个实现接口的类。

BST.java

public class BST<K extends Comparable<? super K>, V> implements SearchTree<K, V> {

    @Override
    public Iterator<Entry<K, V>> iterator() {
        // return some bst specific iterator
    }
}

BSTNode.java

public class BSTNode<K extends Comparable<? super K>, V> implements SearchTree.Entry<K, V> { // ...
}

现在，很明显， BST Iterator应该遍历BSTNode对象，因此将其声明为如下内容是有意义的：

BST迭代器

public class BSTIterator<K extends Comparable<? super K>, V> implements Iterator<BSTNode<K, V>> {
}

但现在回从问题BST.java其中的实例BSTIterator应返回，就像这样：

BST.java

public class BST<K extends Comparable<? super K>, V> implements SearchTree<K, V> {

    @Override
    public Iterator<Entry<K, V>> iterator() {
        return new BSTIterator<>();
    }
}

现在这不起作用：无法推断 BSTIterator<> 的类型参数。 有没有什么合理的方法可以解决这个问题，这样我就可以在我的接口中有一个通用迭代器，并从实现SearchTree的类中返回具体的迭代器实现，这样泛型类型也可以被子类化？

Answer 1

你很接近。 您的迭代器BSTIterator必须实现Iterator<SearchTree.Entry<K, V>>而不是Iterator<BSTNode<K, V>> 。 我认为这是因为您返回的迭代器的类型必须保证它是任何Entry<K, V> ，而不是专门的BSTNode 。

public class BSTIterator<K extends Comparable<? super K>, V> 
    implements Iterator<SearchTree.Entry<K, V>> {
    // ...
}

public class BST<K extends Comparable<? super K>, V> 
    implements SearchTree<K, V> {

    @Override
    public Iterator<SearchTree.Entry<K, V>> iterator() {
        return new BSTIterator<>();
    }
}

Answer 2

有几种方法可以解决这个问题。

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最直接的方式是尼尔在他的回答中所描述的。 但这会丢弃类型信息：例如，如果您想直接使用BSTIterator ，如果您想这样使用它们，则需要将元素转换回BSTNode s。

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hacky（但实际上完全安全）的方法是注意Iterator<T>上没有使用者方法：您只能通过get()从中获取值（或检查是否有另一个元素，或删除以前的-得到元素）。

因此，将Iterator<SubclassOfT>用作Iterator<T>是完全安全的。 Java 的类型系统不知道它是安全的，因此您必须强制转换：

return (Iterator<SearchTree.Entry<K, V>>) (Iterator<?>) new BSTIterator<K, V>();

并添加@SuppressWarnings("unchecked") 。

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这样做的粗略方法是使SearchTree实现可迭代的上限类型：

public interface SearchTree<K extends Comparable<K>, V> 
    extends Iterable<? extends SearchTree.Entry<K, V>>

这有点恶心，因为现在iterator()方法将返回一个Iterator<? extends SearchTree.Entry<K, V>> Iterator<? extends SearchTree.Entry<K, V>> ：你被困住了? .

Josh Bloch 在Effective Java 2nd Ed 中声称，如果您的 API 用户不得不关心通配符，那么您的设计就错了。 （第 28 项，特别是第 137 页，如果您手头有副本）。

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另一种方法是为Iterator中的元素类型显式添加类型变量：

public interface SearchTree<K extends Comparable<K>, V, T extends SearchTree.Entry<K, V>> 
    extends Iterable<T>

现在您可以将您的BST声明为：

public class BST<K extends Comparable<K>, V> 
    implements SearchTree<K, V, BSTNode<K, V>>

这传达了最多的类型信息，但我不会声称这绝对更好，因为每当你声明一个包含SearchTree变量时有 3 个类型变量只是一般的混乱，特别是因为第三个通常会再次包含第一个和第二个，例如

SearchTree<String, Integer, ? extends SearchTree.Entry<String, Integer>>

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这里没有超级干净的选择。 就个人而言，我会选择第一个，hacky 选项，因为 a) 它真的很安全！ b) hack 隐藏在实现类中。