Самостоятельная ссылка на дженерики Java: это безопасно?

У меня есть этот простой интерфейс:

public interface Node<E extends Node<E>>
{
    public E getParent();

    public List<E> getChildren();

    default List<E> listNodes()
    {
        List<E> result = new ArrayList<>();

        // ------> is this always safe? <-----
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E root = (E) this;

        Queue<E> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.add(root);

        while(!queue.isEmpty())
        {
            E node = queue.remove();

            result.add(node);

            queue.addAll(node.getChildren());
        }

        return result;
    }
}

Я вижу, что this всегда экземпляр Node<E> (по определению).
Но я не могу представить себе случай, когда this не пример E...
Поскольку E extends Node<E>, разве Node<E> также не должен быть эквивалентным E по определению??

Можете ли вы привести пример объекта, который является экземпляром Node<E>, но это не экземпляр E??

Тем временем мой мозг тает...

Предыдущий класс был упрощенным примером.
Чтобы показать, почему я нуждаюсь в самоограничении, добавлю немного сложности:

public interface Node<E extends Node<E, R>, R extends NodeRelation<E>>
{
    public List<R> getParents();

    public List<R> getChildren();

    default List<E> listDescendants()
    {
        List<E> result = new ArrayList<>();

        @SuppressWarnings("unchecked")
        E root = (E) this;

        Queue<E> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.add(root);

        while(!queue.isEmpty())
        {
            E node = queue.remove();

            result.add(node);

            node.getChildren()
                .stream()
                .map(NodeRelation::getChild)
                .forEach(queue::add);
        }

        return result;
    }
}

public interface NodeRelation<E>
{
    public E getParent();

    public E getChild();
}

Ответ 1

Простой пример, иллюстрирующий проблему: узел другого типа:

class NodeA implements Node<NodeA> {
    ...
}

А также:

class NodeB implements Node<NodeA> {
    ...
}

В этом случае E root = (E) this разрешило бы NodeA root = (NodeA) this, где this NodeB. И это несовместимо.

Ответ 2

Без <E extends Node<E>> вы можете получить любой из этих случаев:

Node<Integer>

где универсальный тип вообще не является Node, или

Node<DifferentNode>

где общие границы не совпадают.

Тем не менее, это не типично видеть границу таким образом, поскольку ожидается, что Node<E> будет узлом, который содержит некоторое значение типа E, а children будет List<Node<E>>, а не List<E>

Ответ 3

Проблема не в E root = (E) this. Это может хорошо работать до тех пор, пока вы не начнете перебирать результат listNodes().

Этот пример демонстрирует, где именно будет выброшено ClassCastException:

public interface Node<E extends Node<E>> {

    List<E> getRelatedNodes();

    default List<E> getAllNodes() {
        List<E> result = new ArrayList<>();
        result.add((E) this); //<--that cast is not a problem because of type erasure
        return result;
    }
}

class NodeA implements Node<NodeA> {

    public NodeA() {
    }

    @Override
    public List<NodeA> getRelatedNodes() {
        return null;
    }
}

class NodeB implements Node<NodeA> {

    private List<NodeA> relatedNodes;

    public NodeB(List<NodeA> relatedNodes) {
        this.relatedNodes = relatedNodes;
    }

    @Override
    public List<NodeA> getRelatedNodes() {
        return relatedNodes;
    }
}

Выполнение:

List<NodeA> nodes = new NodeB(Arrays.asList(new NodeA())).getAllNodes(); //according to generic it is list of NodeA objects
for (NodeA node : nodes) { //ClassCastException will be thrown
    System.out.println(node);
}

Ответ 4

В такой ситуации часто полезно иметь метод getThis который (по соглашению) возвращает this.

Я бы сделал следующее

public interface Node<E extends Node<E, R>,
                      R extends NodeRelation<E, R>>
{
    public List<R> getParents();
    public List<R> getChildren();
    public List<E> listDescendants() ;
}
public interface NodeRelation<E extends Node<E, R>,
                              R extends NodeRelation<E, R>>
{
    public E getParent();
    public E getChild();
}
abstract class ANode<E extends ANode<E,R>,
                     R extends ARelation<E,R>>
implements Node<E,R> {
    abstract protected E getThis() ;
    public List<E> listDescendants()
    {
        List<E> result = new ArrayList<>();
        E root = getThis() ;
        ...
        return result;
    }

}

abstract class ARelation<E extends ANode<E,R>,
                     R extends ARelation<E,R>>
implements NodeRelation<E,R> {
}

class CNode extends ANode<CNode, CRelation> {
    public CNode getThis() { return this ; }
    ...
}

class CRelation extends ARelation<CNode, CRelation> {
    ...
}

Хотя, возможно, я не буду беспокоиться о наличии как абстрактных классов, так и слоев интерфейса.