Kotlin 泛型

说起 kotlin 的泛型,就离不开 java 的泛型,首先来看下 java 的泛型,当然比较熟悉 java 泛型的同学可以跳过这一块的内容。

java 泛型

首先,java 提出泛型的概念,是为了解决能够存储各种对象的容器,同时希望这个容器尽可能的是类型安全的,当然这个类型安全,也就是参数类型化,可能只是编译期的类型安全,因为 java 的泛型,是对比 C# 等泛型,在运行期间是类型擦除的,什么是类型擦除,后面再说。

实际上 java 提出泛型,大概是为了增强以下场景的语言能力:

  • 类型安全的对象容器
  • 通过泛型类型,可以构建类型安全的方法或者接口

java 的泛型,对比 C# 只是在编译器层次的类型检测,帮助开发构建更安全的类型检测代码,同时减少类型强转和类型判断的代码,提高开发效率。

为什么说,java 的泛型是在编译器层次的类型检测,也就是类型擦除,我们看一个例子:

先来看一段 java 代码:

        ArrayList<String> list = new ArrayList();
        list.add("11");
        String str = list.get(0);

然后看下实际的字节码

  public test1()V
   L0
    LINENUMBER 9 L0
    NEW java/util/ArrayList
    DUP
    INVOKESPECIAL java/util/ArrayList.<init> ()V
    ASTORE 1
   L1
    LINENUMBER 10 L1
    ALOAD 1
    LDC "11"
    INVOKEVIRTUAL java/util/ArrayList.add (Ljava/lang/Object;)Z
    POP
   L2
    LINENUMBER 11 L2
    ALOAD 1
    ICONST_0
    INVOKEVIRTUAL java/util/ArrayList.get (I)Ljava/lang/Object;
    CHECKCAST java/lang/String
    ASTORE 2
   L3
    LINENUMBER 12 L3
    RETURN
   L4
    LOCALVARIABLE this Lcom/yy/yylite/kotlinshare/generics/JGTest; L0 L4 0
    LOCALVARIABLE list Ljava/util/ArrayList; L1 L4 1
    // signature Ljava/util/ArrayList<Ljava/lang/String;>;
    // declaration: list extends java.util.ArrayList<java.lang.String>
    LOCALVARIABLE str Ljava/lang/String; L3 L4 2
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 3

我们看到的是:

//实际存入的是 Object
INVOKEVIRTUAL java/util/ArrayList.add (Ljava/lang/Object;)Z
//取出来的时候,居然做了类型检测
  CHECKCAST java/lang/String

那么实际上,编译器看到的还是一个 Object,那么这样会有什么问题呢?比如说,我一旦在某个地方,失去编译器检查的约束,这里就会发生问题,如下:

private void test(){
    List list =getSomeList();//这里拿到的是之前那个 ArrayList<String> list = new ArrayList();
    list.add(9);//实际上add 进去的是一个 Integer
}

那么最终如果这个元素被 get 出来,并且当做 String 类型的话,就会报错。

所以到现在,基本知道类型擦除是怎么回事了吧;就是 java 的泛型,在编译期是可见的,但是实际运行期,是没有类型的。

所以在使用 Gson 过程中,我们序列化,需要传一个 Class 类型过去,然后根据 Class 的类型:

public <T> T fromJson(JsonElement json, Class<T> classOfT) throws JsonSyntaxException {
  Object object = fromJson(json, (Type) classOfT);
  return Primitives.wrap(classOfT).cast(object);
}

字节码使用工具查看 android studio 插件-查看java/kotlin 字节码

java 泛型参考文章:泛型:工作原理及其重要性

java 泛型的其它细节

有界类型

java 中的泛型可以指定上限和下界,也就是通过 extends 和 super 关键字指定类型语法如下:

<T extends UpperBoundType> 指定参数类型为 UpperBoundType类型或者其子类

<T super LowerBoundType> 指定参数类型为 UpperBoundType类型或者其父类

public <T extends String> void getG(T in) {
    Log.i("jh",in.getClass().toString());
}

但是最终在字节码里面,我们看到的是:

  public getG(Ljava/lang/String;)V
   L0
    LINENUMBER 16 L0
    LDC "jh"
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Object.getClass ()Ljava/lang/Class;
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Class.toString ()Ljava/lang/String;
    INVOKESTATIC android/util/Log.i (Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I
    POP
   L1
    LINENUMBER 17 L1
    RETURN
   L2
    LOCALVARIABLE this Lcom/yy/yylite/kotlinshare/generics/JGTest; L0 L2 0
    LOCALVARIABLE in Ljava/lang/String; L0 L2 1
    // signature TT;
    // declaration: in extends T
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 

这里实际的类型,就是 String。

通配符

java 中使用 ? 作为泛型的通配符,表示未知类型比如这样子的:

private void test3(List<?> list) {
    Object obj = list.get(0);
}

实际上,字节码里的类型,也是 Object 类型。

kotlin 泛型

kotlin 的泛型和 java 的泛型基本是一样的,但是会有一些更好的特性。

Kotlin 中没有通配符,如果你要声明一个接受任何类型,可以用 Any 作为类型;

kotlin 协变和逆变

先来了解下协型变和逆变的概念,根据维基百科描述:

在一门程序设计语言的类型系统中,一个类型规则或者类型构造器是:

  • 协变(covariant),如果它保持了子类型序关系≦。该序关系是:子类型≦基类型。
  • 逆变(contravariant),如果它逆转了子类型序关系。
  • 不变(invariant),如果上述两种均不适用。

协变与逆变

java 中使用这样的语法,表示可以容纳某个子类及其类型:

boolean addAll(Collection<? extends E> c);

这里实际是 Collection 接口里面的 addAll() 方法,表示该容器可以存储类型E及其子类。

在kotlin 中,提供了类似的功能,就是型变和协变。

在 java 代码中:

//这是一个泛型接口
public interface JSource<T extends Object> {
    T next();
}
//然后某处调用
 private void test5(JSource<String> strs){
    JSource<Object> objectSource = strs;//但是这里是不行的提示报错,require JSource<Object>,Found JSource<String>
}

所以java 不是协变的,也就是Java 的容器类的类构造器是不变的,String 是 Object 的子类,但是JSource<String> 和 JSource<Object> 并没有任何关系。

然而 Java 的数组是协变的,也就是存在这样一种情况,代码如下:

private void test6() {
    Animal[] animals = new Animal[3];
    animals = new Dog[5];
}

所以这里 Dog 是 Animal 的子类,但是 Animal[] 可以接受子类数组 Dog[] 的赋值,所以这里 java 的数组就是协变的。再来看下这里的字节码:

  private test6()V
   L0
    LINENUMBER 39 L0
    ICONST_3
    ANEWARRAY com/yy/yylite/kotlinshare/generics/Animal
    ASTORE 1
   L1
    LINENUMBER 40 L1
    ICONST_5
    ANEWARRAY com/yy/yylite/kotlinshare/generics/Dog
    ASTORE 1
   L2
    LINENUMBER 41 L2
    RETURN
   L3
    LOCALVARIABLE this Lcom/yy/yylite/kotlinshare/generics/JGTest; L0 L3 0
    LOCALVARIABLE animals [Lcom/yy/yylite/kotlinshare/generics/Animal; L1 L3 1
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 2

在 kotlin 中提供了协变和逆变声明来补充 java 数据容器不变的特性,使用关键字 out 和 in。

例如在 Collection 接口中:

public interface Collection<out E> : Iterable<E> {
    override fun iterator(): Iterator<E>
  
    public fun containsAll(elements: Collection<@UnsafeVariance E>): Boolean
}

<out E> 则声明该集合的元素型变的,也就是协变,意味着如果Dog 是 Animal 的子类,则Collection<Dog> 是 Collection<Animal> 的子类。

所以通过 out 关键来声明 kotlin 的某个集合是协变的,那么你也可以使用 in 作为逆变符号说明,如下:

interface KGTest<in Dog> {
    fun getDogInfo()
}

@UnsafeVariance

我们可以通过这个 @unsafeVariance 来忽略编译器的类型坚持,直接使用泛型, UnsafeVariance 的声明如下:

/**
 * Suppresses errors about variance conflict
 */
@Target(TYPE)
@Retention(SOURCE)
@MustBeDocumented
public annotation class UnsafeVariance

泛型边界

在 java 中,通过 extend 去限定泛型边界,如下:

    boolean addAll(Collection<? extends E> c);

表示该元素都是继承自 E 的,在 kotlin 中,也可以支持这类边界,如下:

fun <T : Animal> addAnimal()

当然如果是多个边界,你可以用 where 语句:

interface TWhere<T> where T : Number, T : Cloneable {
}

则便是说明,需要多个边界同时满足。

reified 具体化的类型参数

使用反射的时候,我们需要传一个 Class 类型进去,在 kotlin 中,有这样个操作,先看例子:

class GsonExtension {
    fun testRefied() {
        val jsonStr = "{\n" +
            "\tid:\"7788\",\n" +
            "\tname:\"kslsl\",\n" +
            "\tdistict:99\n" +
            "}"

        val dInfo = Gson().fromEasyJson<ForDInfo>(jsonStr)
    }
}

inline fun <reified T> Gson.fromEasyJson(json: String): T {
    return fromJson(json, T::class.java)
}

data class ForDInfo(
    val distict: Int,
    val id: String,
    val name: String
)

我们通常在 java 中使用 Gson 去反射生成对象,都需要传一个 Class 对象,但是在 kotlin 中,你使用 inline 和 reified,则可以不用传这个 Class 对象。

参考地址:具体化的类型参数

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