Kotlin 泛型详解及简单实例

 kotlin 泛型详解

概述

一般类和函数，只能使用具体的类型：要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码，这种刻板的约束对代码的限制很大。而oop的多态采用了一种泛化的机制，在se 5种，java引用了泛型。泛型，即“参数化类型”。一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，类似于方法中的变量参数，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。

在kotlin中，依然可以使用泛型，解耦类与函数与所用类型之间的约束，甚至是使用方法都与java一致。

泛型类

声明一个泛型类

class box<t>(t: t) {
  var value = t
}

通常, 要创建这样一个类的实例, 我们需要指定类型参数:

val box: box<int> = box<int>(1)

但是, 如果类型参数可以通过推断得到, 比如, 通过构造器参数类型, 或通过其他手段推断得到, 此时允许省略类型参数:

val box = box(1) // 1 的类型为 int, 因此编译器知道我们创建的实例是 box<int> 类型

泛型函数

泛型函数与其所在的类是否是泛型没有关系。泛型函数使得该函数能够独立于其所在类而产生变化。在<thinking in java>有这么一句话：无论何时只要你能做到，你就应该尽量使用泛型方法，也就是说如果使用泛型方法可以取代将整个类泛型化，那么就应该只使用泛型方法，因为它可以使事情更明白。这种泛型使用思想，在kotlin中依然可以延续。

下面我们声明了一个泛型函数doprintln，当t是一个int类型时，打印其个位的值；如果t是string类型，将字母全部大写输出；如果是其他类型，打印“t is not int and string”。

fun main(args: array<string>) {
  val age = 23
  val name = "jone"
  val person = true

  doprintln(age) // 打印：3
  doprintln(name) // 打印：jone
  doprintln(person) // 打印：t is not int and string
}

fun <t> doprintln(content: t) {

  when (content) {
    is int -> println(content % 10) 
    is string -> println(content.touppercase())
    else -> println("t is not int and string")
  }
}

注：

1. 类型参数放在函数名称之前。
   
2. 如果在调用处明确地传入了类型参数, 那么类型参数应该放在函数名称 之后。如果不传入参数类型，编译器会根据传入的值自动推断参数类型。

擦除的神秘之处

下面我们先看一段代码：

class box<t>(t : t) {
  var value = t
}


fun main(args: array<string>) {
  var boxint = box<int>(10)
  var boxstring = box<string>("jone")

  println(boxint.javaclass) // 打印：class com.teaphy.generic.box
  println(boxstring.javaclass) // 打印：class com.teaphy.generic.box
}

现声明了一个泛型类box<t>,在不同的类型的类型在行为方面肯定不一样，但是在我们获取其所在类时，我们只是得到了“class com.teaphy.generic.box”。在这里我们不得不面对一个残酷的现实：在泛型内部，无法获得任何有关泛型参数类型的信息。

不管是java还是kotlin，泛型都是使用擦除来实现的，这意味着当你在使用泛型时，任务具体的类型信息都被擦除的，你唯一知道的就是你再使用一个对象。比如，box<string>和box<int>在运行时是想的类型，都是box的实例。在使用泛型时，具体类型信息的擦除是我们不不懂得不面对的，在kotlin中也为我们提供了一些可供参考的解决方案：

• 类型协变
• 类型投射
• 泛型约束
  

类型协变

在类型声明时，使用协变注解修饰符(in或者out)。于这个注解出现在类型参数的声明处, 因此我们称之为声明处的类型变异。如果在使用泛型时，使用了该类型编译了会有什么效果呢？

假设我们有一个泛型接口source<in t, out r>, 其中t由协变注解in修饰，r由协变注解out修饰.

internal interface source<in t, out r> {
  fun mapt(t: t): unit
  fun nextr(): r
}

• in t: 来确保source的成员函数只能消费t类型，而不能返回t类型
• out r：来确保source的成员函数只能返回r类型，而不能消费r类型
  

从上面的解释中，我们可以清楚的知道了协变注解in和out的用意，其实际上是定义了类型参数在该类或者接口的用途，是用来消费的还是用来返回的，对其做了相应的限定。

类型投射

上面我们已经了解到了协变注解in和out的用意，下面我们将会用in和out，做一件有意义的事，看下面代码

fun copy(from: array<out string>, to: array<any>) {
  // ...
}

fun fill(dest: array<in string>, value: string) {
  // ...
}

对于copy函数中中，from的泛型参数使用了协变注解out修饰，意味着该参数不能在该函数中消费，也就是说在该函数中禁止对该参数进行任何操作。

对于fill函数中，dest的泛型参数使用了协变注解in修饰，array<in string>与java的 array<? super string> 相同, 也就是说, 你可以使用charsequence数组,或者 object 数组作为 fill() 函数的参数

这种声明在kotlin中称为类型投射(type projection)，类型投射的主要用于对参数做了相对因的限定，避免了对该参数类的不安全操作。

星号投射

有些时候, 你可能想表示你并不知道类型参数的任何信息, 但是仍然希望能够安全地使用它. 这里所谓”安全地使用”是指, 对泛型类型定义一个类型投射, 要求这个泛型类型的所有的实体实例, 都是这个投射的子类型.

对于这个问题, kotlin 提供了一种语法, 称为 星号投射(star-projection):

1. 假如类型定义为 foo<out t> , 其中 t 是一个协变的类型参数, 上界(upper bound)为 tupper ,foo<> 等价于 foo<out tupper> . 它表示, 当 t 未知时, 你可以安全地从 foo<> 中 读取tupper 类型的值.
2. 假如类型定义为 foo<in t> , 其中 t 是一个反向协变的类型参数, foo<> 等价于 foo<innothing> . 它表示, 当 t 未知时, 你不能安全地向 foo<> 写入 任何东西.
3. 假如类型定义为 foo<t> , 其中 t 是一个协变的类型参数, 上界(upper bound)为 tupper , 对于读取值的场合, foo<*> 等价于 foo<out tupper> , 对于写入值的场合, 等价于 foo<in nothing> .
   

如果一个泛型类型中存在多个类型参数, 那么每个类型参数都可以单独的投射. 比如, 如果类型定义为interface function<in t, out u> , 那么可以出现以下几种星号投射:

1. function<*, string> , 代表 function<in nothing, string> ;
2. function<int, *> , 代表 function<int, out any?> ;
3. function<, > , 代表 function<in nothing, out any?> .
   

注意: 星号投射与 java 的原生类型(raw type)非常类似, 但可以安全使用

泛型约束

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。

上界

最常见的约束是 上界(upper bound)：

fun <t : comparable<t>> sort(list: list<t>) {
  // ...
}

冒号之后指定的类型就是类型参数的 上界(upper bound): 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

如果没有指定, 则默认使用的上界是 any? . 在定义类型参数的尖括号内, 只允许定义唯一一个上界. 如果同一个类型参数需要指定多个上界, 这时就需要使用单独的 where 子句:

fun <t> clonewhengreater(list: list<t>, threshold: t): list<t> where t : comparable,
t : cloneable {
  return list.filter { it > threshold }.map { it.clone() }
}

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