Curiously recurring template pattern

April 20, 2016

问题的起因是在阅读java8的源码中发现BaseStream的申明

public interface BaseStream<T, S extends BaseStream<T, S>> {...}

其中S extends BaseStream<T, S> 相当隐晦，不知道啥深意。Google之后豁然开朗，又涨姿势。

要理解上面这段代码可以先从简单的情景出发，先要理解它想达到什么效果。比如说我们有下面的两个类：

public class Foo {
    Foo doSomething() { 
        // ...
        return this;
    }
}

public class Bar extends Foo {
    Bar doOtherthing() {
        // ...
        return this;
    }
}

如果想实现链式调用，new Bar().doSomething().doOtherthing()会报编译错误，因为doSomething返回的是Foo对象而不含有doOtherthing这个成员函数。解决方法是继承重写：

public class Bar extends Foo {
    Bar doOtherthing() {
        // ...
        return this;
    }
    
    @Override
    Bar doSomething() {
        super.doSomething();
        return this;
    }
}

然而，如果Foo有很多个链式函数，那Bar也必须全部重写，这显然不好。可以改写下Foo,让doSomething返回根据模板参数确定的类型T，然后Bar继承Foo。这样doSomething知道它应该返回什么类型。

public class Foo<T> {
    Foo doSomething() { 
        // ...
        return (T) this;
    }
}

public class Bar extends Foo<Bar> {
    Bar doOtherthing() {
        // ...
        return this;
    }
}

但是这么做没有检查T的类型，T应该必须是Foo的子类，而不能是任意的类型。可以给它加上类型限制：

public class Foo<T extends Foo<T>> {
    Foo doSomething() { 
        // ...
        return (T) this;
    }
}

注意到T extends Foo<T> 和 Bar extends Foo<Bar> 形式是一致的，所以Bar满足了要求。这个例子其实就是BaseStream中S extends BaseStream<T, S>的简化（去除了T类型）。总结来说那段代码是为了约束S必须是BaseStream的子类。

这种模式很早就有人发现了，称为Curiously recurring template pattern 除了在链式调用中的应用外，还有其他有意思的应用，这里就不展开说了。