ラムダの戻り値の型がコンパイル時にチェックされないのはなぜですか？

Question

使用されるメソッド参照の戻り値の型はIntegerです。ただし、次の例では互換性のないStringが許可されています。

メソッドwith宣言を修正して、手動でキャストせずにメソッド参照型を安全にするにはどうすればよいですか？

import Java.util.function.Function;

public class MinimalExample {
  static public class Builder<T> {
    final Class<T> clazz;

    Builder(Class<T> clazz) {
      this.clazz = clazz;
    }

    static <T> Builder<T> of(Class<T> clazz) {
      return new Builder<T>(clazz);
    }

    <R> Builder<T> with(Function<T, R> getter, R returnValue) {
      return null; //TODO
    }

  }

  static public interface MyInterface {
    Integer getLength();
  }

  public static void main(String[] args) {
// missing compiletimecheck is inaceptable:
    Builder.of(MyInterface.class).with(MyInterface::getLength, "I am NOT an Integer");

// compile time error OK: 
    Builder.of(MyInterface.class).with((Function<MyInterface, Integer> )MyInterface::getLength, "I am NOT an Integer");
// The method with(Function<MinimalExample.MyInterface,R>, R) in the type MinimalExample.Builder<MinimalExample.MyInterface> is not applicable for the arguments (Function<MinimalExample.MyInterface,Integer>, String)
  }

}

---

ユースケース：型は安全ですが、一般的なビルダーです。

注釈処理（autovalue）またはコンパイラプラグイン（lombok）なしで汎用ビルダーを実装しようとしました

import Java.lang.reflect.Array;
import Java.lang.reflect.InvocationHandler;
import Java.lang.reflect.Method;
import Java.lang.reflect.Proxy;
import Java.util.HashMap;
import Java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
import Java.util.function.Function;

public class BuilderExample {
  static public class Builder<T> implements InvocationHandler {
    final Class<T> clazz;
    HashMap<Method, Object> methodReturnValues = new HashMap<>();

    Builder(Class<T> clazz) {
      this.clazz = clazz;
    }

    static <T> Builder<T> of(Class<T> clazz) {
      return new Builder<T>(clazz);
    }

    Builder<T> withMethod(Method method, Object returnValue) {
      Class<?> returnType = method.getReturnType();
      if (returnType.isPrimitive()) {
        if (returnValue == null) {
          throw new IllegalArgumentException("Primitive value cannot be null:" + method);
        } else {
          try {
            boolean isConvertable = getDefaultValue(returnType).getClass().isAssignableFrom(returnValue.getClass());
            if (!isConvertable) {
              throw new ClassCastException(returnValue.getClass() + " cannot be cast to " + returnType + " for " + method);
            }
          } catch (IllegalArgumentException | SecurityException e) {
            throw new RuntimeException(e);
          }
        }
      } else if (returnValue != null && !returnType.isAssignableFrom(returnValue.getClass())) {
        throw new ClassCastException(returnValue.getClass() + " cannot be cast to " + returnType + " for " + method);
      }
      Object previuos = methodReturnValues.put(method, returnValue);
      if (previuos != null) {
        throw new IllegalArgumentException("Value alread set for " + method);
      }
      return this;
    }

    static HashMap<Class, Object> defaultValues = new HashMap<>();

    private static <T> T getDefaultValue(Class<T> clazz) {
      if (clazz == null || !clazz.isPrimitive()) {
        return null;
      }
      @SuppressWarnings("unchecked")
      T cachedDefaultValue = (T) defaultValues.get(clazz);
      if (cachedDefaultValue != null) {
        return cachedDefaultValue;
      }
      @SuppressWarnings("unchecked")
      T defaultValue = (T) Array.get(Array.newInstance(clazz, 1), 0);
      defaultValues.put(clazz, defaultValue);
      return defaultValue;
    }

    public synchronized static <T> Method getMethod(Class<T> clazz, Java.util.function.Function<T, ?> resolve) {
      AtomicReference<Method> methodReference = new AtomicReference<>();
      @SuppressWarnings("unchecked")
      T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), new Class[] { clazz }, new InvocationHandler() {

        @Override
        public Object invoke(Object p, Method method, Object[] args) {

          Method oldMethod = methodReference.getAndSet(method);
          if (oldMethod != null) {
            throw new IllegalArgumentException("Method was already called " + oldMethod);
          }
          Class<?> returnType = method.getReturnType();
          return getDefaultValue(returnType);
        }
      });

      resolve.apply(proxy);
      Method method = methodReference.get();
      if (method == null) {
        throw new RuntimeException(new NoSuchMethodException());
      }
      return method;
    }

    // R will accep common type Object :-( // see https://stackoverflow.com/questions/58337639
    <R, V extends R> Builder<T> with(Function<T, R> getter, V returnValue) {
      Method method = getMethod(clazz, getter);
      return withMethod(method, returnValue);
    }

    //typesafe :-) but i dont want to avoid implementing all types
    Builder<T> withValue(Function<T, Long> getter, long returnValue) {
      return with(getter, returnValue);
    }

    Builder<T> withValue(Function<T, String> getter, String returnValue) {
      return with(getter, returnValue);
    }

    T build() {
      @SuppressWarnings("unchecked")
      T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(clazz.getClassLoader(), new Class[] { clazz }, this);
      return proxy;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) {
      Object returnValue = methodReturnValues.get(method);
      if (returnValue == null) {
        Class<?> returnType = method.getReturnType();
        return getDefaultValue(returnType);
      }
      return returnValue;
    }
  }

  static public interface MyInterface {
    String getName();

    long getLength();

    Long getNullLength();

    Long getFullLength();

    Number getNumber();
  }

  public static void main(String[] args) {
    MyInterface x = Builder.of(MyInterface.class).with(MyInterface::getName, "1").with(MyInterface::getLength, 1L).with(MyInterface::getNullLength, null).with(MyInterface::getFullLength, new Long(2)).with(MyInterface::getNumber, 3L).build();
    System.out.println("name:" + x.getName());
    System.out.println("length:" + x.getLength());
    System.out.println("nullLength:" + x.getNullLength());
    System.out.println("fullLength:" + x.getFullLength());
    System.out.println("number:" + x.getNumber());

    // Java.lang.ClassCastException: class Java.lang.String cannot be cast to long:
    // RuntimeException only :-(
    MyInterface y = Builder.of(MyInterface.class).with(MyInterface::getLength, "NOT A NUMBER").build();

    // Java.lang.ClassCastException: Java.lang.String cannot be cast to Java.lang.Long
    // RuntimeException only :-(
    System.out.println("length:" + y.getLength());
  }

}

Answer 1

最初の例では、MyInterface::getLengthおよび"I am NOT an Integer"は、ジェネリックパラメーターTおよびRをMyInterfaceおよびSerializable & Comparable<? extends Serializable & Comparable<?>>にそれぞれ解決するのに役立ちました。

// it compiles since String is a Serializable
Function<MyInterface, Serializable> function = MyInterface::getLength;
Builder.of(MyInterface.class).with(function, "I am NOT an Integer");

MyInterface::getLengthは、明示的に指定しない限り、常にFunction<MyInterface, Integer>とは限りません。これは、2番目の例が示すようにコンパイル時エラーが発生します。

// it doesn't compile since String isn't an Integer
Function<MyInterface, Integer> function = MyInterface::getLength;
Builder.of(MyInterface.class).with(function, "I am NOT an Integer");

Answer 2

これは、ジェネリック型パラメーターRがObjectであると推測できるためです。つまり、次のようにコンパイルされます。

Builder.of(MyInterface.class).with((Function<MyInterface, Object>) MyInterface::getLength, "I am NOT an Integer");

Answer 3

ここで役割を果たす型推論です。メソッドシグネチャのジェネリックRを考えます。

<R> Builder<T> with(Function<T, R> getter, R returnValue)

リストにある場合：

Builder.of(MyInterface.class).with(MyInterface::getLength, "I am NOT an Integer");

Rの型は、

Serializable, Comparable<? extends Serializable & Comparable<?>>

Stringはこのタイプを意味するため、コンパイルは成功します。

---

Rのタイプを明示的に指定して非互換性を見つけるには、コード行を次のように変更するだけです。

Builder.of(MyInterface.class).<Integer>with(MyInterface::getLength, "not valid");

Answer 4

この回答は、予想どおりに機能しない理由を説明する他の回答に基づいています。

解決

次のコードは、2つの関数「with」を2つの滑らかな関数「with」と「returning」に分割することで問題を解決します。

class Builder<T> {
...
class BuilderMethod<R> {
  final Function<T, R> getter;

  BuilderMethod(Function<T, R> getter) {
    this.getter = getter;
  }

  Builder<T> returning(R returnValue) {
    return Builder.this.with(getter, returnValue);
  }
}

<R> BuilderMethod<R> with(Function<T, R> getter) {
  return new BuilderMethod<>(getter);
}
...
}

MyInterface z = Builder.of(MyInterface.class).with(MyInterface::getLength).returning(1L).with(MyInterface::getNullLength).returning(null).build();
System.out.println("length:" + z.getLength());

// YIPPIE COMPILATION ERRROR:
// The method returning(Long) in the type BuilderExample.Builder<BuilderExample.MyInterface>.BuilderMethod<Long> is not applicable for the arguments (String)
MyInterface zz = Builder.of(MyInterface.class).with(MyInterface::getLength).returning("NOT A NUMBER").build();
System.out.println("length:" + zz.getLength());

（やや不慣れです）