在抽象java class中正確使用generics？

Question

編輯：這個問題措辭不好，提供的答案在字面上是正確的，但沒有教我如何獲得我需要的東西。 如果您遇到同樣的問題，這最終幫助了我： 當這些方法的返回類型取決於子 class 時，如何強制執行子 class 行為/方法？

我正在嘗試從我寫的樣板抽象 class 中實現一個基本矩陣 class 。 這個抽象 class 將有幾個實現，每個都使用不同的數學庫，然后我將測試速度。

每個實現都將其數據保存在該庫的本機矩陣數據結構中。 我認為這是 generics 的用例。 在這一點上，我認為我已經閱讀了太多教程並觀看了太多視頻，因為我似乎無法找出所有正確的位置來放置T表示法以使其正常工作。

所以我的問題是雙重的：

1. 我是否誤用或錯過了 generics 的要點？
2. 如果不是，它們使用的正確語法是什么？

我已經閱讀了文檔以及關於三個不同教程的內容，但仍然無法理解。

這是我嘗試過的：

public abstract class BaseMatrix<T> {

    protected int[] shape;
    protected int nrows;
    protected int ncols;
    protected T data; // <--- Here is the generic data --->

    public BaseMatrix(int rows, int cols){
        this.nrows = rows;
        this.ncols = cols;
        this.shape = new int[]{nrows, ncols};
    }    

    public abstract BaseMatrix mmul(BaseMatrix other);

這是我的實現：

public class ND4JDenseMatrix extends BaseMatrix{
    

    // private INDArray data;

    public ND4JDenseMatrix(int rows, int cols) {
        super(rows, cols);
        this.data = Nd4j.zeros(this.shape); <--- Here is the non-generic data --->
    }


    @Override
    public ND4JDenseMatrix mmul(ND4JDenseMatrix other) {
      ND4JDenseMatrix result = new ND4JDenseMatrix(nrows, ncols);
      result.data = data.mmul(other.data);
      return result;
    }

錯誤是： Method does not override method from its superclass.

Answer 1

將其數據保存在該庫的本機矩陣數據結構中。 我認為這是 generics 的用例。

Generics 用於鏈接事物。 您使用<T>聲明了類型變量，並且就您的粘貼而言，您已經在一個地方（T 類型的字段）中使用了它。 這是一面紅旗； 一般來說，鑒於它鏈接事物，如果你只在一個地方使用它，這通常是一個不好的跡象。

這就是我的意思：想象你想寫一個方法說：這個方法接受 2 個參數並返回一些東西。 這段代碼並不特別關心你在這里折騰什么，但是，參數必須是相同的類型，我也返回該類型的東西。 您希望將參數的類型、另一個參數的類型和返回類型鏈接在一起。

這就是 generics 的用途。

如果我們稍微扭轉一下想法，它可能適用於此：您希望將data字段的類型與 BaseMatrix 的某些特定實現只能對某些特定類型（例如 ND4JMatrix）進行操作的概念聯系起來。

但是，大多數情況下，不，這並沒有讓我覺得正確使用 generics。 你可以很容易地完全避免它：只是......停止擁有private T data; 場地。 你在這里有什么好處？ 你不知道那是什么類型，你甚至不知道它是否是可序列化的。 你對此一無所知，編譯器證實了這一點：你絕對不能用 object 做任何事情，除了你可以對所有通常很無趣的對象做的事情。 您可以在其上調用.toString() ，對其進行同步，或者調用.hashCode() ，僅此而已。

為什么不直接放棄那個領域？ 實現可以使字段，不需要它在基地！

public class ND4JDense extends BaseMatrix {
    private ND4JMatrix data; // why not like this?
}

（此代碼假定 'ND4JMatrix' 是您在此處所需的正確數據類型，可以是 ND4J impl 中數據的內部表示）。

但是，如果必須，是的，您可以在此處使用 generics。 您已經鍵入了變量 BaseMatrix，這意味着BaseMatrix 的所有用法都必須參數化。 那是您在代碼中搞砸的部分。 如果我們 go 與您的類型參數化 BaseMatrix class 和類型 T 字段的計划，正確的代碼是：

public class ND4JDense extends BaseMatrix<ND4JMatrix> {
   ...
}

但是，我不會這樣做（我希望 go 擁有該領域，簡單得多，無需用泛型打擾任何人）。 當然，除非您確實需要該字段並且它是BaseMatrix的 API 的一部分。 例如，如果你想要這個：

public class BaseMatrix<T> {
    public T getData() { return data; }
}

然后它開始變得更有意義。 有了它，您可以編寫以下內容，它會全部編譯並運行良好：

public class ND4JDense extends BaseMatrix<ND4JMatrix> {
    ...
    // no need to write a getData method here at all!
    ...
}

ND4JDense dense = new ND4JDense();
ND4JMatrix matrix = dense.getData();

但是，很明顯，如果您打算讓 ND4JMatrix 保留 BaseMatrix API 的用戶可能不應該接觸的實現細節，這顯然是沒有意義的。

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編輯：你后來改變了我的問題。 現在您希望mmul方法有效地將“self”作為參數：您希望傳入相同的類型。

你可以這樣做，但這有點棘手。 您需要自我參考 generics hack。 它看起來像這樣：

public class BaseMatrix<T extends BaseMatrix<T>> {
   public abstract T mmul(T other);
}

在實踐中，T 的唯一有效值是您自己的 class，或者至少，這是意圖。 這工作正常：

public class ND4JDenseMatrix extends BaseMatrix<ND4JDenseMatrix> {
    public ND4JDenseMatrix mmul(ND4JDenseMatrix other) {
      .. impl here ..
    }
}

Answer 2

據我所知，您的代碼中有兩個問題：

1. 您實際上並沒有覆蓋超類的方法。 您創建的是方法mmul的重載。 要正確覆蓋方法，方法簽名必須匹配，特別是輸入參數必須相同。 可以有返回類型的子類型，因為 Java 支持covariant 。 如果您改為放置其子類之一，那就是重載。 希望你能有所作為。 所以正確的簽名可以是：
   

   公共 BaseMatrix mmul(BaseMatrix other) {...
   }

2. 您尚未指定類型T ，因此編譯器無法知道假設是BaseMatrix的子類型。 它可以是任何類型，例如Object ，所以你會得到“找不到方法”的編譯錯誤。