面试题：如何在Java函数式编程中使用泛型实现类型安全的高阶函数

Question

假设你要编写一个接受一个函数作为参数，并返回另一个函数的高阶函数，且这个过程要保证类型安全。请使用Java 8及以上版本的函数式编程特性结合泛型来实现这个高阶函数，同时解释代码中类型参数的作用以及如何确保类型安全。

Answer 1

import java.util.function.Function;

public class HigherOrderFunction {
    // 定义高阶函数，接受一个Function<T, R>类型的函数作为参数，返回一个新的Function<S, R>类型的函数
    public static <T, R, S> Function<S, R> higherOrderFunction(Function<T, R> function) {
        return s -> {
            // 这里将S类型强制转换为T类型，实际应用中需要保证S是T的子类型，否则会抛出ClassCastException
            T t = (T) s;
            return function.apply(t);
        };
    }
}

类型参数的作用

1. <T, R, S>：
   • T 表示传入的 Function 参数中输入的类型。
   • R 表示传入的 Function 参数中输出的类型，同时也是返回的新 Function 的输出类型。
   • S 表示返回的新 Function 的输入类型。

确保类型安全

1. 在 higherOrderFunction 方法的定义中，通过泛型声明确保了输入的 Function 的类型和返回的 Function 的类型在编译期是明确的。例如，传入的 Function 必须是 Function<T, R> 类型，返回的必须是 Function<S, R> 类型。
2. 然而，代码中 T t = (T) s; 这行存在潜在的类型安全问题。在实际应用中，需要保证 S 是 T 的子类型，否则运行时会抛出 ClassCastException。为了更好地确保类型安全，可以在调用处通过泛型约束保证 S 与 T 的关系，例如使用有界泛型来限制类型范围，确保类型转换是安全的。但就本题给出的简单需求而言，上述代码体现了基本的类型安全设计思路。