Java 泛型 : How to encode a Functor interface in Java?

Question

我想在 Java 中定义一个 Functor 类。这有效:

//a Function
public interface F<A,R> {
   public R apply(A a);
}

public interface Functor<A> {
   public <B> Functor<B> fmap(F<A,B> f);
}

然而，fmap 的返回值不应该是Functor，而是相应的子类。通常这可以用 CRTP 编码，但在这里我似乎因为附加参数 A 而碰壁。例如。以下和类似的编码不起作用(“类型参数 FInst 不在其范围内”):

public interface Functor<A, FInst extends Functor<A,FInst>> {
    public <B, I extends Functor<B,FInst>> I fmap(F<A,B> f);
}

[澄清]

“适当的子类”是指被调用的类本身的类型。例如。列表是仿函数，所以我想写一些像

public class ListFunctor<A> implements ??? {
  final private List<A> list;
  public ListFunctor(List<A> list) {
     this.list = list;
  } 

  @Override
  <B> ListFunctor<B> fmap(F<A,B> f) {
     List<B> result = new ArrayList<B>();
     for(A a: list) result.add(f.apply(a));
     return new ListFunctor<B>(result); 
  }  
}

我知道即使使用我给出的第一个定义我也可以写这个(因为协变返回类型是允许的)，但我希望返回类型“ListFunctor”由类型强制系统(这样我就不能返回 FooFunctor)，这意味着 Functor 接口(interface)需要返回“ self 类型”(至少在其他语言中是这样称呼的)。

[结果]

看来我想要的是不可能的。这是一篇相关的博文:http://blog.tmorris.net/higher-order-polymorphism-for-pseudo-java/

[后果]

我偶然发现了这个由来已久的问题，并意识到这是我图书馆奇妙旅程的起点 highJ ，包含的不仅仅是一个简单的 Functor。我从没想过人们会用这种疯狂的东西来做任何严肃的事情，但它发生了，这让我很高兴。

Answer 1

public interface Functor<A, FInst extends Functor<A,FInst>> {
    public <B, I extends Functor<B,FInst>> I fmap(F<A,B> f);
}

此代码会产生错误，因为当您定义 I 时，您将其定义为 Functor<B,FInst> 的子类, 但 FInst 参数必须是 Functor<B,FInst> 的子类在这种情况下，虽然它在上面被定义为 Functor<A,FInst> 的子类.自 Functor<A,FInst>和 Functor<B,FInst>不兼容，您会收到此错误。

我还没有能够完全解决这个问题，但我至少可以完成一半的工作:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

interface F<A,R> {
   public R apply(A a);
}

interface Functor<A, FClass extends Functor<?, FClass>> {
   public <B> FClass fmap(F<A,B> f);
}

public class ListFunctor<A> implements Functor<A, ListFunctor<?>> {
  final private List<A> list;
  public ListFunctor(List<A> list) {
     this.list = list;
  }

  @Override
  public <B> ListFunctor<B> fmap(F<A,B> f) {
     List<B> result = new ArrayList<B>();
     for(A a: list) result.add(f.apply(a));
     return new ListFunctor<B>(result);
  }
}

这是可行的，它正确地将允许的返回类型集限制为 ListFunctor，但不将其限制为 ListFunctor<B> 的子类只要。您可以将其声明为返回 ListFunctor<A>或任何其他 ListFunctor，它仍会编译。但是您不能将其声明为返回 FooFunctor 或任何其他 Functor。

解决其余问题的主要问题是您不能将 FClass 限制为 ListFunctor<B> 的子类。只是，因为 B 参数是在方法级别声明的，而不是在类级别声明的，所以你不能写

public class ListFunctor<A> implements Functor<A, ListFunctor<B>> {

因为此时 B 没有任何意义。我也无法将它与 fmap() 的第二个参数一起使用，但即使我可以，它也会强制您指定两次返回类型——一次在类型参数中，另一次作为返回类型本身。