传递左值/右值调用无界泛型函数的编译错误问题解析

首先看问题代码：

package org.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class Main {

    public interface MyInt<E> {
    }

    public static final class MyNum<E> implements MyInt<E> {
        private E privados;
    }

    public static void f(List<? extends MyInt> l) {
        System.out.println("from List<?>");
    }

    public static void main(String[] args) {
        var m = new MyNum();
        List<MyNum> l = Arrays.asList(m);

        // 正常运行：先赋值给变量再传参
        ArrayList<MyInt> r = l.stream().collect(Collectors.toCollection(ArrayList<MyInt>::new));
        f(r);
        // 编译失败：直接传递collect结果
        f(l.stream().collect(Collectors.toCollection(ArrayList<MyInt>::new)));
    }
}

现象差异的核心：类型推断的约束来源不同 #

1. 赋值给变量时的类型推断 #

当把collect结果赋值给ArrayList<MyInt> r时，编译器明确获取到目标类型：

• 变量类型ArrayList<MyInt>直接指定了collect方法的返回类型必须是ArrayList<MyInt>。
• 编译器只需要验证：ArrayList<MyInt>能否接收Stream<MyNum>的元素？因为MyNum是MyInt的子类，向上转型安全，所以collect的收集逻辑合法，编译通过。

2. 直接传参时的类型推断冲突 #

当直接把collect结果传给f(List<? extends MyInt> l)时，编译器需要同时满足两组约束：

约束一：匹配方法参数类型

collect的返回值必须是List<? extends MyInt>的子类型。

约束二：匹配Stream收集逻辑

Stream<MyNum>的元素是MyNum，所以collect的收集器必须能接收MyNum类型元素，这要求收集结果的集合类型满足Collection<? super MyNum>（因为Collector的泛型要求是? super T，T为MyNum）。

编译器试图推断一个同时满足这两组约束的类型，但这里出现了冲突：

• List<? extends MyInt>的集合元素可以是任意MyInt子类（包括非MyNum的类型），而Collection<? super MyNum>允许接收MyNum及其父类，但泛型的不变性导致Collection<MyInt>（对应ArrayList<MyInt>）并不是Collection<MyNum>的子类型，反过来也不成立。
• 编译器最终推断出一个不存在合法实现的交集类型Object&List<? extends MyInt>&Collection<MyNum>，而这个类型无法同时满足所有上界约束，因此报错。

错误信息中&与,的含义区别 #

• ,：类型变量的多上界约束：错误里的upper bound(s): java.util.Collection<MyNum>,java.util.List<? extends MyInt>,java.lang.Object表示编译器要求推断的类型必须同时是这三个类型的子类型（即满足R extends Collection<MyNum> & List<? extends MyInt> & Object）。
• &：交集类型：推断出的java.lang.Object&java.util.List<? extends MyInt>&java.util.Collection<MyNum>是Java的隐式交集类型，代表一个对象同时属于这三个类型。但现实中没有集合类能同时满足Collection<MyNum>和List<? extends MyInt>的要求（泛型不变性导致两者无法兼容），因此这个类型不存在合法实现。

解决方法 #

除了先赋值给变量的方式，还可以显式指定collect的类型参数，直接告诉编译器返回类型：

f(l.stream().<ArrayList<MyInt>>collect(Collectors.toCollection(ArrayList<MyInt>::new)));

内容的提问来源于stack exchange，提问作者firas