Java继承场景下泛型与集合返回值类型不兼容问题咨询

原因解析 #

1. 为什么getGreeting可以正常编译 #

普通Java类继承遵循多态规则：Hello实现了Greeting接口，属于Greeting的子类型，因此Hello实例可以直接赋值给Greeting类型的引用，属于Java基础多态的标准表现，不存在问题。

2. 为什么getGreetings编译失败 #

Java泛型是不变的，不存在继承关系：即使Hello是Greeting的子类型，ArrayList<Hello>也不属于ArrayList<Greeting>的子类型。
这个设计是为了保证类型安全：假设允许ArrayList<Hello>赋值给ArrayList<Greeting>，后续就可以向该列表中加入任意实现Greeting接口的类实例（比如另一个Hi类的对象），会破坏原ArrayList<Hello>的元素类型约束，运行时会出现类型转换异常。

3. 为什么getGenericGreeting编译失败 #

泛型方法的类型参数O是由调用方决定的，不是方法内部决定的。比如调用方可以写HelloWorld.<Hi>getGenericGreeting()，此时O被指定为实现了Greeting的Hi类，但方法内部返回的是固定的Hello实例，显然不满足类型匹配要求，因此编译器直接阻断这种写法。

可行替代方案 #

针对getGreetings的方案 #

• 方案1：使用通配符上界声明返回类型
  如果只需要读取返回列表的元素，不需要向列表新增元素，可以修改返回类型为带上界通配符的泛型：

  public static ArrayList<? extends Greeting> getGreetings() {
      return new ArrayList<Hello>();
  }
  

• 方案2：直接创建Greeting类型的泛型列表
  如果需要对返回列表做读写操作，直接声明列表的泛型为Greeting，加入Hello实例即可：

  public static ArrayList<Greeting> getGreetings() {
      ArrayList<Greeting> list = new ArrayList<>();
      list.add(new Hello());
      return list;
  }
  

针对getGenericGreeting的方案 #

• 方案1：移除不必要的泛型声明，直接返回Greeting类型
  如果不需要根据调用方动态返回不同子类型的实例，直接用普通多态写法即可：

  public static Greeting getGenericGreeting() {
      return new Hello();
  }
  

• 方案2：由调用方传入实例生成逻辑
  如果确实需要保留泛型动态返回的能力，让调用方传入对应类型的构造逻辑：

  public static <O extends Greeting> O getGenericGreeting(Supplier<O> supplier) {
      return supplier.get();
  }
  // 调用示例：getGenericGreeting(Hello::new)
  

• 方案3：传入类型Class参数做强制转换
  也可以由调用方传入目标类型的Class对象，内部做类型转换，该方案不推荐，类型不匹配时会抛出运行时异常：

  public static <O extends Greeting> O getGenericGreeting(Class<O> clazz) {
      return clazz.cast(new Hello());
  }
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Evan Belcher