为什么Stream.sorted在Java 8中不是类型安全的？

Question

这是来自Oracle的JDK 8实现的Stream接口：

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

并且很容易在运行时将其清除，并且在编译时不会生成警告。 这是一个例子：

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

这将编译得很好，但会在运行时抛出异常：

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

在编译器实际可以捕获这些问题的地方没有定义sorted方法的原因是什么？ 也许我错了，但不是这么简单：

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

？

显然，那些实现这一点的人（考虑到编程和工程方面，我在光明之前几年）必须有一个很好的理由，我无法看到，但这是什么原因？

Answer 1

从本质上讲，你问是否有办法告诉编译器，“ 嘿，这一方法要求类型参数匹配比类级定义的更具体的边界 ”。 这在Java中是不可能的。 这样的功能可能很有用，但我也期望混淆和/或复杂。

还没有办法使Stream.sorted()类型安全，目前如何实现泛型; 如果你想避免要求Comparator 。 例如，你提出的建议如下：

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Class<C>可以从Class<T>分配。 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 of Bar元素，但尝试对其进行排序，就像它是一个Qux Stream元素一样。

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

由于Bar和Qux匹配Comparable<? super Foo> Comparable<? super Foo>没有编译时错误，因此没有添加类型安全性。 此外，要求Class参数的含义是它将用于铸造。 在运行时，如上所示，这仍然可以导致ClassCastException 。 如果Class 不用于强制转换，则参数完全没用; 我甚至认为它有害。

下一个合乎逻辑的步骤是尝试要求C扩展T以及可Comparable<? super T> Comparable<? super T> 。 例如：

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

这在Java中也是不可能的并且导致编译错误：“类型参数不能跟随其他边界”。 即使这是可能的，我也不认为它会解决所有问题（如果有的话）。

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一些相关的说明。

关于Stream.sorted(Comparator) ：不是Stream使这个方法类型安全，它是Comparator 。 Comparator确保可以Comparator元素。 为了说明，按元素的自然顺序对Stream进行排序的类型安全方法是：

Stream<String> stream = stringCollection.stream().sorted(Comparator.naturalOrder());

这是类型安全的，因为naturalOrder()要求其类型参数extend Comparable 。 如果Stream的泛型类型未扩展Comparable则边界将不匹配，从而导致编译错误。 但同样， Comparator要求元素为Comparable ^*而Stream不关心。

所以问题就变成了，为什么开发人员首先要为Stream包含一个无参数的sorted方法？ 这似乎是出于历史原因，并在霍尔格的另一个问题的答案中得到解释。

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^{*在这种情况下， Comparator要求元素是可Comparable 。 通常， Comparator显然能够处理它定义的任何类型。}

Answer 2

Stream#sorted的文档完美地解释了它：

返回由此流的元素组成的流，按照自然顺序排序。 如果此流的元素不是Comparable，则执行终端操作时可能会抛出java.lang.ClassCastException。

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

如果你问为什么如果Stream的内容没有实现Comparable ，该方法不会抛出编译器错误，那将是因为T不被强制扩展Comparable ，并且如果没有调用Stream#map就无法更改T ; 它似乎只是一种方便的方法，因此当元素已经实现Comparable时，不需要提供显式的Comparator 。

因为它是类型安全的， T必须扩展Comparable ，但这将是荒谬的，因为它会阻止流包含任何不可Comparable对象。

Answer 3

你会如何实现？ sorted是一个中间操作（可以在其他中间操作之间的任何地方调用），这意味着你可以从一个不可比较的流开始，但是调用在可 Comparable一个上sorted ：

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

你提议的东西是一个参数作为输入，但Stream::sorted不是，所以你不能这样做。 重载版本接受Comparator - 意味着您可以按属性排序，但仍返回Stream<T> 。 如果您尝试编写Stream接口/实现的最小骨架，我认为这很容易理解。