複数のフィールドで比較する null を許容する Comparator を簡潔に生成するためのメソッドのエラーを解決したい

Question

前提

Java 17 で null を許容する Comparator を適用した TreeSet を作成するプログラムを簡略化しようとしています。

Stack Overflow のこの質問の回答にあるコードを弄ってみたのですが、エラーが発生して解決ができません。
https://stackoverflow.com/questions/54095271/how-to-simplify-creation-of-null-safe-comparator-on-multiple-fields

どなたか解決策を教えていただけますと幸いです。(解決できない問題であればその旨教えていただけるだけでも助かります)

実現したいこと・発生している問題

複数のフィールドの値を順にそれぞれ自然順序付けで比較する Comparator で、全てのフィールドに対して nullsFirst を適用するメソッドを書きたいです。

メソッドを使わずに書くとstatic import や定数に定義することはできますが、次のコードを繰り返し書く必要があり冗長なので…

.thenComparing(Data::getter, Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder())

Stack Overflow で説明されていたものを使いたいのですが、上のコードでの Data の型も変化するのでそちらもジェネリクスにしたところ、エラーが発生するようになってしまい原因も掴めません。

ジェネリクスについて勘違いしていただけでした。ご指摘ありがとうございました。
ジェネリクス(ソースコード中のK)が可変長引数の中で同じ型でないといけないようです。
ただ、上の目的のためにはそれぞれ別の型を指定したい(その型のcompareToを使用したいため)ので、何か複数の型を指定する方法があれば教えていただきたいです。
(2022/5/17 21:00 追記)

エラーメッセージ (複数の型を指定していた場合のみ発生します)

./Main.java:8: error: method comparatorNullsFirst in class Main cannot be applied to given types;
    Comparator<Data> comparator = comparatorNullsFirst(Data::getString, Data::getInteger);
                                  ^
  required: Function<C,? extends K>[]
  found:    Data::getString,Data::getInteger
  reason: inference variable K has incompatible bounds
    equality constraints: String,Integer
    lower bounds: Integer,String
  where C,K are type-variables:
    C extends Object declared in method <C,K>comparatorNullsFirst(Function<C,? extends K>...)
    K extends Comparable<K> declared in method <C,K>comparatorNullsFirst(Function<C,? extends K>...)

該当のソースコード

// import文省略

class Main{
  public static void main(String[] args) {
    Comparator<Data> comparator = comparatorNullsFirst(Data::getString, Data::getInteger);
    /*この部分でそれぞれのFunctionが同じ型を返さないと
      上記のエラーメッセージでコンパイルエラーになるのですが、
      複数の型を指定したいです。*/
    TreeSet<Data> set = new TreeSet<Data>(comparator);
  }

  @SafeVarargs
  @SuppressWarnings("varargs")
  private static <C, K extends Comparable<K>> Comparator<C> comparatorNullsFirst(
      Function<C, ? extends K>... keyExtractors) {
    return Arrays.stream(keyExtractors)
        .map(f -> Comparator.comparing(f, Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder())))
        .reduce(Comparator::thenComparing)
        .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("The keyExtractors must not be empty."));
  }
}

class Data {
  private String string;
  private Integer integer;

  String getString() {
    return string;
  }

  Integer getInteger() {
    /*このメソッドがStringを返すようにすれば問題ないのですが、
      IntegerとしてでなくStringとして比較されてしまうのでできません*/
    return integer;
  }
}

試したこと

• 引数をリストにしてみましたが、呼び出し側で別のコンパイルエラーが発生するようになりました。

• ジェネリクスの extends を消してみましたが、同様にコンパイルエラーが発生しました

Comments

[xebme]

Function<C, ? extends K>... keyExtractors
Data String
Data Integer
CとKの型が異なりますが、全て同じでなければならないのかな？
Data Stringに統一したらどうなりますか？

[退会済みユーザー]

Data String で統一したらエラーを吐かなくなりました。ご指摘ありがとうございます。
ジェネリクスについて勘違いしていたようです…
もしできるのなら型が異なるもので動かしたいのでまた考えてみます。

[xebme]

.reduce(Comparator::thenComparing)
型が同じでなればthenComparingで次に引き渡せないと思いますが、他に解決方法がないとは断言できません。

[退会済みユーザー]

その前の .map(f -> comparing(f, nullsFirst(naturalOrder()))) で型を Function<C, ? extends K> から Comparator<C> に変換しているので問題ないかと思います。
(メソッドを使わずに書く場合だと型が異なっても動いたことからの推測です。)
Cはメソッドを呼び出す際に全て同じものになります。(この例ではData2 String が引数に入ることはありません)
わかりづらく申し訳ありません。

[xebme]

はいそのとおりです。「引き渡せない」のは間違いです。

[退会済みユーザー]

わかりました。ありがとうございます。

[xebme]

今の「Comaprator<C>に変換しているので問題ないか」をヒントにすると可変長引数の部分
Function<C, ? extends K>... keyExtractors
これを以下のいずれかに変更するという解決策が思い浮かびます
Comparator<C>... comparators
Supplier<Comparator<C>>... suppliers

[退会済みユーザー]

遅くなってしまいすみません。
回答欄の方でまとめて返信させていただきます。

Answer 1

可変長引数は配列です。
ジェネリクスと配列の相性は良くないといいます。(ジェネリクスと配列)
ですので、早めに妥協するほうが良いと思います。

Comments

[退会済みユーザー]

ありがとうございます。
ジェネリクスの配列を使える抜け道のような方法を使っていたのですね。自覚していませんでした。
もし無理そうであれば妥協しようと思います。

Answer 2

敗北感は出てしまいますが、型パラメータを
<C, K extends Comparable<K>> から
<C, K extends Comparable> に
変えてしまうのはどうでしょう。

Comments

[退会済みユーザー]

ありがとうございます。
無事コンパイルエラーは吐かなくなりました。(警告は複数出てしまいましたが…)
これの使用も検討してみます。

Answer 3

可変長引数の型を変更する

comparatorNullsFirstの可変長引数をComparator<C>...に変更してみました。

	public static void main(String[] args) {
    Comparator<Data> comparator = comparatorNullsFirst(Comparator.comparing(Data::getString), Comparator.comparing(Data::getInteger));
    TreeSet<Data> set = new TreeSet<Data>(comparator);
	}
	
  @SafeVarargs
  @SuppressWarnings("varargs")
  private static <C> Comparator<C> comparatorNullsFirst(Comparator<C>... comparators) {
    return Arrays.stream(comparators)
	               .map(c -> Comparator.nullsFirst(c))
	               .reduce((x,y) -> 0, Comparator::thenComparing);
	}

コード .map(c -> Comparator.nullsFirst(c))は、NullPointerExceptionが発生します。

---

不具合の修正

次のように修正します。

keyExtractorはキーごとに型が異なる可能性
Comparator <Data>/Supplier<Comparator<Data>>を生成するstaticメソッドを用意。型変数を指定する。

• keyExtractor -> Comparator<Data>
• keyExtractor -> Supplier<Comparator<Data>>

  // nullFirstComparator
  private static <C, K extends Comparable<K>> Comparator<C> getNullFirstComparator(Function<? super C, ? extends K> f) {
    return Comparator.comparing(f, Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder()));
  }

  // Supplier<Compparator<Data>>
  private static <C, K extends Comparable<K>> Supplier<Comparator<C>> getNullFirstSupplier(Function<? super C, ? extends K> f) {
    return () -> Comparator.comparing(f, Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder()));
  }

Comparator<Data>のリダクション
リダクションに特化した汎用機能は、関数リテラル(ラムダ式)でもstaticメソッドでも、どちらで実装しても良い

    Comparator<Data> comparator = Stream.of(getNullFirstComparator(Data::getInteger))
                                        .reduce(getNullFirstComparator(Data::getString),Comparator::thenComparing);

    Comparator<Data> comparator = Stream.of(getNullFirstSupplier(Data::getInteger).get())
                                        .reduce(getNullFirstSupplier(Data::getString).get(),Comparator::thenComparing);

  public static <C> Comparator<C> reduceComparators_(Comparator<C> firstC, Stream<Comparator<C>> stream) {
    return stream.reduce(firstC,Comparator::thenComparing);
  }

  public static <C> Comparator<C> reduceComparators__(Supplier<Comparator<C>> firstC, Stream<Supplier<Comparator<C>>> stream) {
    return reduceComparators_(firstC.get(), stream.map(Supplier::get));
  }

Comments

[xebme]

.map(c -> Comparator.nullsFirst(c))
ここは後で確認します。

[xebme]

Stream<Comparator<Data>>を考えているとこんなふうになっちゃった。

Comparator<Data> comparator =
Stream.of(Comparator.comparing(Data::getInteger, Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder())))
.reduce(
Comparator.comparing(Data::getString, Comparator.nullsFirst(Comparator.naturalOrder())),
Comparator::thenComparing

);

これをSupplier<Comparator<Data>>を利用するように変更してみる。

[xebme]

>.map(c -> Comparator.nullsFirst(c))
>ここは後で確認します。
NullPointerExceptionが出るので回答を作り直します。関心の分離は次のようになるでしょう。
・比較するキーごとにnullFirst Comparatorを作る
・Stream <Comparator <Data >>をリダクションする

[退会済みユーザー]

Comparator<C> を使う方法については、メソッドを使わずにベタ書きしている際に試していたのですが、Comparator.comparing(Function<T, U> keyExtractor) の実装が抽出したキーを自然順序付けで比較するようになっているので、nullが許容されないようです。
Supplierについては特に試していませんでしたので考えてみます。ありがとうございます。

[退会済みユーザー]

ご丁寧に教えていただきありがとうございました。とてもわかりやすかったです。
動作確認もできましたのでベストアンサーにさせていただきます。