Kotlin 基础教程之泛型

Kotlin 支持泛型，语法和 Java 类似。

例如，泛型类：

class Hello<T>(val value: T)

val box = Box<Int>(1)
val box1 = Box(2)

泛型函数：

fun <T> foo(item: T): List<T> {
  // do something
}

val list = foo<Int>(1)

fun <T> T.toString2(): String {
  // 扩展函数
}

fun <K, V>put(key: K, value: V) {
  // 多个泛型参数
}

类型变异

Java 的泛型中，最难理解的就是通配符。Java 中使用通配符是由于泛型类型是不可变的，比如 List<String>不是List<Object>的子类，因而 List<Object> objs = strs 这样的代码有编译错误。

为了解决此问题，Java 提供了通配符类型参数(wildcard type argument)。如果你只能从一个集合取得元素, 那么就可以使用一个 String 组成的集合, 并从中读取 Object 实例，这个时候用? extends T. 反过来, 如果你只能向集合放入元素, 那么就可以使用一个 Object 组成的集合, 并向其中放入 String, 这个时候用? super T。

Kotlin 不存在这样的通配符，提供了两种方法：声明处类型变异(declaration-sitevariance), 以及类型投射(type projection)。

假设我们有一个泛型接口 Source<T> , 其中不存在任何接受 T 作为参数的方法, 仅有返回值为 T 的方法：

// Java
interface Source<T> {
  T nextT();
}

void demo(Source<String> strs) {
  Source<Object> objects = strs; // !!! 在 Java 中禁止这样的操作
  // ...
}

为了解决这个问题, 我们不得不将对象类型声明为 Source<? extends Object> , 其实是毫无意义的, 编译器并不理解这一点。

在 Kotlin 中, 我们有办法将这种情况告诉编译器. 这种技术称为声明处的类型变异(declaration-sitevariance): 我们可以对 Source 的类型参数 T 添加注解, 来确保 Source<T> 的成员函数只会返回T 类型, 而绝不会消费 T 类型. 为了实现这个目的, 我们可以对 T 添加 out 修饰符:

abstract class Source<out T> {
  abstract fun nextT(): T
}
fun demo(strs: Source<String>) {
  val objects: Source<Any> = strs // 这是 OK 的, 因为 T 是一个 out 类型参数
  // ...
}

一般规则是: 当 C 类的类型参数 T 声明为 out 时, 那么在 C 的成员函数中, T 类型只允许出现在输出位置, 这样的限制带来的回报就是, C<Base> 可以安全地用作 C<Derived> 的父类型。

除了 out 之外, Kotlin 还提供了另一种类型变异注解: in. 这个注解导致类型参数反向类型变异(contravariant): 这个类型将只能被消费, 而不能被生产. 反向类型变异的一个很好的例子是 Comparable :

abstract class Comparable<in T> {
  abstract fun compareTo(other: T): Int
}

fun demo(x: Comparable<Number>) {
  x.compareTo(1.0) // 1.0 类型为 Double, 是 Number 的子类型
  // 因此, 我们可以将 x 赋值给 Comparable<Double> 类型的变量
  val y: Comparable<Double> = x // OK!
}

类型投射(Type projection)

class Array<T>(val size: Int) {
  fun get(index: Int): T { /* ... */ }
  fun set(index: Int, value: T) { /* ... */ }
}

这个类对于类型参数 T 既不能协变, 也不能反向协变. 这就带来很大的不便。

fun copy(from: Array<Any>, to: Array<Any>) {
  assert(from.size == to.size)
  for (i in from.indices)
    to[i] = from[i]
}

val ints: Array<Int> = arrayOf(1, 2, 3)
val any = Array<Any>(3)
copy(ints, any) // 错误: 期待的参数类型是 (Array<Any>, Array<Any>)

我们需要确保的就是 copy() 函数不会做这类不安全的操作. 我们希望禁止这个函数向 from 数组
写入数据, 我们可以这样声明:

fun copy(from: Array<out Any>, to: Array<Any>) {
  // ...
}

这种声明在 Kotlin 中称为类型投射(type projection): 我们声明的含义是, from 不是一个单纯的数组, 而是
一个被限制(投射)的数组: 我们只能对这个数组调用那些返回值为类型参数 T 的方法。

也可以使用 in 关键字来投射一个类型。

fun fill(dest: Array<in String>, value: String) {
  // ...
}

星号投射(Star-projection)
泛型约束(Generic constraint)

对于一个给定的类型参数, 所允许使用的类型, 可以通过泛型约束(generic constraint) 来限制。

最常见的约束是上界(upper bound), 与 Java 中的 extends 关键字相同:

fun <T : Comparable<T>> sort(list: List<T>) {
  // ...
}

对于类型参数 T , 只允许使用 Comparable<T> 的子类型. 比如:

sort(listOf(1, 2, 3)) // 正确: Int 是 Comparable<Int> 的子类型
sort(listOf(HashMap<Int, String>())) // 错误: HashMap<Int, String> 不是
    // Comparable<HashMap<Int, String>> 的子类型

泛型类型

Java 里面的泛型不支持类型，比如 T.class这样的代码获取不到类型。Kotlin 泛型函数通过内联函数可以获取泛型的类型，比如：

inline fun <reified T>runtimeType(): Unit {
  println("My type parameter is " + T::class.qualifiedName)
}

inline fun <reified T>List<Any>.collect(): List<T> {
  return this.filter { it is T }.map { it as T }
}

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