Kotlin 泛型

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2023-03-14

泛型，即 "参数化类型"，将类型参数化，可以用在类，接口，方法上。

与 Java 一样，Kotlin 也提供泛型，为类型安全提供保证，消除类型强转的烦恼。

声明一个泛型类:

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

创建类的实例时我们需要指定类型参数:

val box: Box<Int> = Box<Int>(1)
// 或者
val box = Box(1) // 编译器会进行类型推断，1 类型 Int，所以编译器知道我们说的是 Box<Int>。

以下实例向泛型类 Box 传入整型数据和字符串：

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

fun main(args: Array<String>) {
    var boxInt = Box<Int>(10)
    var boxString = Box<String>("Xnip")

    println(boxInt.value)
    println(boxString.value)
}

输出结果为：

10
Xnip

定义泛型类型变量，可以完整地写明类型参数，如果编译器可以自动推定类型参数，也可以省略类型参数。

Kotlin 泛型函数的声明与 Java 相同，类型参数要放在函数名的前面：

fun <T> boxIn(value: T) = Box(value)

// 以下都是合法语句
val box4 = boxIn<Int>(1)
val box5 = boxIn(1)     // 编译器会进行类型推断

在调用泛型函数时，如果可以推断出类型参数，可以省略泛型参数。

以下实例创建了泛型函数 doPrintln，函数根据传入的不同类型做相应处理：

fun main(args: Array<String>) {
    val age = 23
    val name = "xnip"
    val bool = true

    doPrintln(age)    // 整型
    doPrintln(name)   // 字符串
    doPrintln(bool)   // 布尔型
}

fun <T> doPrintln(content: T) {

    when (content) {
        is Int -> println("整型数字为 $content")
        is String -> println("字符串转换为大写：${content.toUpperCase()}")
        else -> println("T 不是整型，也不是字符串")
    }
}

输出结果为：

整型数字为 23
字符串转换为大写：XNIP
T 不是整型，也不是字符串

泛型约束

我们可以使用泛型约束来设定一个给定参数允许使用的类型。

Kotlin 中使用 : 对泛型的类型上限进行约束。

最常见的约束是上界(upper bound)：

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

Comparable 的子类型可以替代 T。例如:

sort(listOf(1, 2, 3)) // OK。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

默认的上界是 Any?。

对于多个上界约束条件，可以用 where 子句：

fun <T> copyWhenGreater(list: List<T>, threshold: T): List<String>
    where T : CharSequence,
          T : Comparable<T> {
    return list.filter { it > threshold }.map { it.toString() }
}

型变

Kotlin 中没有通配符类型，它有两个其他的东西：声明处型变（declaration-site variance）与类型投影（type projections）。

声明处型变

声明处的类型变异使用协变注解修饰符：in、out，消费者 in, 生产者 out。

使用 out 使得一个类型参数协变，协变类型参数只能用作输出，可以作为返回值类型但是无法作为入参的类型：

// 定义一个支持协变的类
class Xnip<out A>(val a: A) {
    fun foo(): A {
        return a
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    var strCo: Xnip<String> = Xnip("a")
    var anyCo: Xnip<Any> = Xnip<Any>("b")
    anyCo = strCo
    println(anyCo.foo())   // 输出 a
}

in 使得一个类型参数逆变，逆变类型参数只能用作输入，可以作为入参的类型但是无法作为返回值的类型：

// 定义一个支持逆变的类
class Xnip<in A>(a: A) {
    fun foo(a: A) {
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    var strDCo = Xnip("a")
    var anyDCo = Xnip<Any>("b")
    strDCo = anyDCo
}

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):

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.
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.
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:

Function<*, String> , 代表 Function<in Nothing, String> ;
Function<Int, *> , 代表 Function<Int, out Any?> ;
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