Kotlin之泛型和委托

1、泛型

一般情况下我们需要给任何一个变量指定一个具体的类型，而泛型允许我们不指定具体类型，这也使得我们的代码会拥有更好的扩展性。
比如List是一个存放数据的列表，但是其并未限定存放数据的类型，而是使用泛型来实现的，所以我们才可以使用List<String>,List<Int>之类的语法来构建具体类型的列表。
泛型的定义一般有2种使用方式：

  • 1、定义泛型类
  • 2、定义泛型方法

1.1、定义泛型类

如果我们要定义一个泛型类，就可以这么写：

class TestClass<T> {
    fun test(t: T): T {
        return t
    }
}

此时TestClass类就是一个泛型类了，我们可以在TestClass类中使用T类型的参数和返回值了。
在调用TestClass类和test方法时就需要将泛型指定成具体的类型。

 val testClass = TestClass<String>()
 val result = testClass.test("hello world")

1.2、定义泛型方法

如果我们不想定义泛型类，只想定义泛型方法，其实也很简单。

class TestClass {
    fun <T> method(t: T): T {
        return t
    }
}

此时method方法就是泛型方法了，使用该方法依然需要指定具体的类型

val testClass = TestClass()
val result = testClass.method<String>("hello world")

由于Kotlin拥有非常强大的类型推导机制，我们传入"hello world"字符串类型的参数，那么泛型的类型就是字符串类型的，因此这里可以省略泛型的指定：

val testClass = TestClass()
val result = testClass.method("hello world")

1.3、泛型的限制

Kotlin允许我们对泛型的类型进行限制，如果我们只想接收数字的类型的，那么我们可以指定泛型的上界对泛型进行约束。

fun <B : Number> method(b: B): B {
        return b
    }

此时再调用method方法时指定的泛型类型必须是数字类型，否则会报错。

image.png

从上面报错可以看出我们指定的泛型类型必须是Number类型的，另外，默认情况下，所有泛型都可以指定成可空类型的，这是因为不手动指定上界的时候，默认上界为Any?，如果想让泛型的类型不可为空，则手动指定泛型的上界为Any即可。

2、类委托和委托属性

委托是一种设计模式，它的基本原理是：**操作对象自己不会处理某段逻辑，而是把工作委托给另外一个辅助对象去处理。在Java中，对于委托并没有语言层级的实现。
Kotlin中也是支持委托模式的，并且将委托分为了类委托和委托属性。

2.1、类委托

类委托的核心思想是：将一个类的具体实现委托给另一个类实现。Set是一个接口，如果想使用它必须使用它的实现类，比如HashSet。而借助委托模式，我们可以轻松实现一个自己的实现类，比如创建一个MySet类实现Set接口，代码如下：

class MySet<T>(val helepSet: HashSet<T>) : Set<T> {
    
    override val size: Int = helepSet.size

    override fun contains(element: T): Boolean = helepSet.contains(element)

    override fun containsAll(elements: Collection<T>): Boolean =helepSet.containsAll(elements)

    override fun isEmpty(): Boolean=helepSet.isEmpty()

    override fun iterator(): Iterator<T> =helepSet.iterator()
}

可以看到MySet构造函数中接收了一个helepSet参数，这就相当于一个辅助对象，然后在Set接口中的所有方法实现中，我们并没有具体的实现，而是调用了辅助对象相应的方法，这就是委托模式。
既然所有的实现都是调用辅助对象相应的方法，那么还不如直接使用辅助对象得了。但是如果我们只想让大部分实现调用辅助对象的方法，少部分方法由自己实现，甚至加入一些自己独有的方法，这就是委托模式的意义所在。但是如果实现的接口中有特别多的方法，那岂不是要写死，好在Kotlin中有比较好的解决方案，Kotlin中提供了关键字by，只需要在实现的接口后加上by并后接辅助对象，就可以不用写一大堆模板式的代码。

class MySet<T>(val helepSet: HashSet<T>) : Set<T> by helepSet{
}

这段代码实现效果和上述代码完全一致，如果我们想对某个方法进行重写，只需要重写相应的方法即可，而且我们还可以定义自己独有的方法

class MySet<T>(val helepSet: HashSet<T>) : Set<T> by helepSet{

    override fun isEmpty(): Boolean =false
    
    fun test(){
        Log.e("log","test")
    }
}

我们这里重写了isEmpty方法，并自定义了test()方法，其他方法和HashSet接口中的方法保持一致。

2.2、委托属性

委托属性的核心思想：将一个属性的具体实现委托给另一个类去完成。
我们看下委托属性的语法结构：

class MyClass {
    var p by Delegate()
}

可以看到使用by关键字连接了左边的属性p和右边的Delegate的实例，这就代表了将属性p委托给Delegate类去完成。当调用属性p的时候会自动调用Delegate类的getValue()，当给属性p赋值时就调用Delegate类的setValue()方法。
因此我们还要对Delegate进行具体的实现才行：

class Delegate {
    var properValue: Any? = null

    operator fun getValue(myClass: MyClass, property: KProperty<*>): Any? {
        return properValue
    }

    operator fun setValue(myClass: MyClass, property: KProperty<*>, any: Any) {
        properValue = any
    }
}

这是一种标准的模板代码，在Delegate 中必须实现getValue()和setValue()这两个方法，并且都要使用operator关键字进行声明。

  • getValue()
    getValue()接收两个参数：
  1. 第一个参数用于声明该Delegate类的委托功能可以在什么类中使用，这里写成MyClass表示仅可以在MyClass中使用；
  2. 第二个参数KProperty<*>是Kotlin中一个属性操作类，可用于获取各种属性相关的值，在当前场景下用不着，但是必须在方法的参数上进行声明。
  3. 另外<*>这种泛型写法表示不关心泛型的具体类型，就类似Java的<?>。
  4. 至于返回值类型可以声明成任意类型，可以根据具体的逻辑去实现，上面只是一种实例写法。
  • setValue()
    setValue()接收三个参数，前两个参数的含义和getValue()中相同，第三个参数表示具体要赋值给委托属性的值，这个参数的类型必须要和getValue()的返回值类型一致。
    其实还有一种情况下，当我们使用val声明属性p时，是不需要在Delegate 中实现setValue()方法的，这点也很好理解，当属性p声明为val则不能被重新赋值，所以Delegate中实现setValue()也就失去了意义。

3、自己实现一个lazy函数

先看下如何使用lazy函数实现懒加载

var uriMathcer by lazy{
}

只有首次调用属性uriMathcer时才会执行lazy代码块中的代码，并且代码块中最后一行的返回值赋值给uriMathcer，结合委托属性上面的代码就很好理解了，by lazy并不是连在一起的关键字，by是实现委托属性的关键字，而lazy{}是一个高阶函数，在lazy函数中会创建并返回一个Delegate对象，当我们调用属性uriMathcer时会调用Delegate对象的getValue()方法，然后getValue()又会调用lazy函数传入的Lambda表达式，这样表达式中的代码就能执行了，并且调用属性uriMathcer后得到的值就是Lambda表达式最后一行代码的返回值。
熟悉了懒加载的原理，我们也可以创建自己的lazy函数，新建一个Later.kt文件，并编写如下代码：

class Later<T>(val block: () -> T) {}

这里我们定义了一个泛型类，构造函数接收一个函数类型的参数，并返回Later类指定的泛型。
接着在Later类中实现getValue()方法

class Later<T>(val block: () -> T) {

    var value: T? = null

    operator fun getValue(any: Any, property: KProperty<*>): T {
        if (value == null)
            value = block()
        return value!!
    }

}

getValue()第一个参数我们指定成了Any类型，表示委托属性在任何类中使用，然后使用了一个value对值进行缓存，如果value为空就调用构造函数中传入的函数型参数去获取值，否则就直接返回。由于每次调用属性uriMathcer时都会调用Later类的getValue()方法，所以使用value进行缓存判断，防止多次创建。
由于懒加载是不需要对属性进行赋值的，所以使用val进行属性声明，并且不需实现setValue()方法。
到这里委托属性功能已经完成，不过为了模仿lazy的实现，我们创建一个顶层方法（不定义在任何类中的函数才是顶层函数），代码如下：

fun <T> later(block: () -> T) =Later<T>(block)

我们将这个顶层函数定义为泛型函数，并且接收一个函数类型的参数，这个顶层函数的作用很简单：创建Later类的实例，并将接收的函数类型参数传递给Later类的构造函数。
现在我们创建的later懒加载函数已经完成，下面看下它的使用：

val p by later<UriMatcher> {
   val uriMatcher= UriMatcher(UriMatcher.NO_MATCH)
    uriMatcher.addURI(authority,"Book",1)
    uriMatcher
}

可以看到这里用法和Kotlin内置的lazy函数是一致的，这里只不过为了学习下委托属性的用法，并没有对同步、空值等方面进行严谨的处理，懒加载当然还是使用Kotlin内置的lazy函数比较稳妥。

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