浅谈Java泛型让声明方法返回子类型的方法

泛型典型的使用场景是集合。考虑到大多数情况下集合是同质的（同一类型），通过声明参数类型，可免去类型转换的麻烦。本文将讨论本人阅读Spring Security源码时遇到的一个关于泛型递归模式的问题。

声明方法返回子类型

在Spring Security的源码里有一个ProviderManagerBuilder接口，声明如下

public interface ProviderManagerBuilder<B extends ProviderManagerBuilder<B>> extends SecurityBuilder<AuthenticationManager> {
  B authenticationProvider(AuthenticationProvider authenticationProvider);
}

其实现类AuthenticationManagerBuilder

public class AuthenticationManagerBuilder extends AbstractConfiguredSecurityBuilder<AuthenticationManager, AuthenticationManagerBuilder> implements ProviderManagerBuilder<AuthenticationManagerBuilder> {

  //...

  public AuthenticationManagerBuilder authenticationProvider(
    AuthenticationProvider authenticationProvider) {
    this.authenticationProviders.add(authenticationProvider);
    return this;
  }

  //...

}

上面有很多干扰项，我们来简化一下

接口A定义如下

public interface A<T extends A<T>> {

  T add();

} 

说明：A接口只有一个add方法，返回泛型T。T的声明有些饶<T extends A<T>>。

A接口的实现类B

public class B implements A<B> {

  @Override
  public B add() {
    return null;
  }

} 

注意，此处类B里的add方法返回类型B。也就是说，接口A里声明的方法时并不知道子类型B的存在，通过继承和泛型，可以放返回值动态的适配子类型，这一切都要归功于<T extends A<T>>

泛型递归模式（Recurring Generic Pattern）

public interface A

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
  implements Comparable<E>, Serializable {
  //...
}

java所有的枚举类型都隐式的继承java.lang.Enum，不允许通过现实的继承声明枚举类型，甚至集成java.lang.Enum也是编译器所不允许的。

假设有一个枚举类StatusCode,其等价的声明如下

public class StatusCode extends Enum<StatusCode>

现在我们来验证一下泛型约束，

1. 因为Enum<StatusCode>,所以E=StatusCode；

2. 根据<E extend Enum<E>> 和 E=StatusCode 可得，<StatusCode extend  Enum<StatusCode>>；

3. 由于public class StatusCode extends Enum<StatusCode>第二步的结论显然成立。

为什么Enum的声明这么绕？直接Enum不行么？

因为Enum<E>实现了Comparable< E>接口，该接口有一个compareTo方法

public int compareTo(E o) {}

 <E extend Enum> 强制约束了进行`compareTo`的调用对象类型和参数类型都严格一致，不会出现子类和超类或者兄弟类之间的比较。

泛型递归模式与继承

泛型递归模式interface A<T extend A<T>>用于约束参数类型T，要求其为类型A的子类。

考虑到继承和实现B implements A< B>,参数类型和实体类型是一致的。这样类A中方法签名里涉及到参数类型T的地方，在实现类里会为实现类本身，这让类型系统更加的严谨。