Kotlin学习(十一): 泛型(Generics)
2017-10-08 18:07
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泛型,即“参数化类型”,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)。
接下来学习Kotlin中的泛型,Kotlin的泛型为类型安全提供保证,相比与Java更安全。
泛型
在Java中经常会用到泛型:class Box<T>{ private T var ; } // 使用 Box<String> box = new Box<String>();
与Java一样,Kotlin中也用到了泛型:
class Box<T>(t: T) { var value = t } // 使用 val box: Box<Int> = Box<Int>(1)
与Java不一样的是,Kotlin在可以推断出参数的情况下,如在构造函数参数上推测出等等,可是省去类型,如上面创建的实例传入的1是
Int类型:
val box = Box(1)
而在Java中是不能这样做。
变异(Variance)
在这里我们先来了解下Java泛型中的通配符,在Effective Java中Item 28中写到: Use bounded wildcards to increase API flexibility,意思是使用通配符为了提高API的使用灵活性。Java中使用
?来表示通配符:
public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) { Object[] array = list.toArray(); Arrays.sort(array); int i = 0; ListIterator<T> it = list.listIterator(); while (it.hasNext()) { it.next(); it.set((T) array[i++]); } }
在Java中,泛型是不可变的,如
List<String>不是
List<Object>的子类:
List<String> strs = new ArrayList<String>(); List<Object> objs = strs; // 这是错误的,类型不匹配
如果上面的操作是正确的,那么会在使用时造成类型不匹配的问题:
objs.add(1); // 添加一个int类型到String的List里面 String s = strs.get(0); // 会报ClassCastException: Cannot cast Integer to String的错误
所以Java的泛型会被设计成不可变的类型,就是为了确保运行时类型安全,但是这样同样会带来一些影响。
举个例子,定义一个泛型接口
Collection,里面有
addAll()方法:
interface Collection<E> ... { void addAll(Collection<E> items); }
由于Java的泛型是不可变的,所以下面的代码是做不到的:
void copyAll(Collection<Object> to, Collection<String> from) { to.addAll(from); // 这是错误的,Collection<String>不是Collection<Object>的子类 }
为了解决上面的问题,Java中使用了类型通配符方式,如
? extends T表示
T及
T的子类参数都可以使用,所以
Collection的
addAll()方法是这样写的:
interface Collection<E> ... { void addAll(Collection<? extends E> items); }
同样的原理,在上面的代码可以改成这样:
List<String> strs = new ArrayList<String>(); strs.add("0"); objs.add("1"); List<? extends Object> objs = strs; // OK
PECS
PECS stands for Producer-Extends,Consumer-Super,具体的可以参考PECS。- 通配符上界,只能从中读取元素,不能添加元素,称为生产者(Producers),用
<? extends T>表示。
- 通配符下界,只能添加元素,不能直接读取下界类型的元素,称为消费者(Consumers),用
<? super T>表示。
通配符上界
<? extends T>(
T表示通配符的上界),表示可以接收
T以及
T的子类参数,也就是说可以安全的读取到
T的实例,事实上所有的集合元素都是
T的子类的实例,但不能向其添加元素,因为没法确定添加的实例类型跟定义的类型是否匹配,举个栗子:
List<String> strs = new ArrayList<String>(); strs.add("0"); strs.add("1"); List<? extends Object> objs = strs; // 上面说过这样是可以 objs.get(0); // 可以获取
// 但是再添加一个int类型的话 objs.add(1); // 报错
// 再添加一个String类型 objs.add("1"); // 同样会报错
上面的例子说明了
objs可以读取值,但是再往
objs里面添加值的时候,就会出错,没法确定添加的实例类型跟定义的类型是否匹配。
这种
wildcard是通过继承一个范围类(extends-bound),也就是通配符上界(upper bound)来实现类型协变。
通配符下界
那么有通配符上界<? extends T>,自然就会有下界,
<? super T>,其中
T就表示通配符的下界。
举个栗子:
Collection<? super String>是
Collection<String>的父类型,所以可以直接
add和
set,但是
get的时候获取到的类型是Object而不是String类型。
List<String> strs = new ArrayList<String>(); strs.add("0"); strs.add("1"); List<? super String> objs = strs; objs.add("1"); objs.set(0, "2"); Object s = objs.get(0);
在Kotlin中,并没有上面的机制,而是通过
Declaration-site variance和
Type projections来执行的。
声明位置变异(Declaration-site variance)
声明位置变异:通过将参数T注解成只能作为返回值,不能作为传入参数;使用
out关键字标识。
首先我们来看一下,在Java中,
interface Source<T> { public T nextT(); } public void demo(Source<String> strs){ Source<Object> objs = strs; // 在Java中是不允许的 // 正确方式为 // Source<? extends Object> objs = strs; }
在Kotlin中,使用声明位置变异来解决这种问题:
abstract class Source<out T> { // 使用out的话,T只能作为返回值 abstract fun nextT(): T // 不能作为传入参数,下面会报错 // abstract fun add(value: T) } fun demo(strs: Source<String>) { val objects: Source<Any> = strs }
有
out就有
in,
in与
out互补,它使类型参数逆变
contravariant,只能作为传入参数,不能作为返回值:
abstract class Source<in T> { // 使用in的话,只能作为传入参数,不能作为返回值 // abstract fun nextT(): T abstract fun add(value: T) } fun demo(strs: Source<Number>) { val objects: Source<Double> = strs // Double是Number的子类型 }
总结一下,当一个泛型类
C,包含
out关键字的时候,等同于Java的
extends,将类
C称为
T的协变类,
T只能作为该类中函数的返回类型,不能作为参数传递进来,也可以称类
C为
T的生产者(Producer)。
同理,当包含
in关键字的时候,等同于Java的
super,将类
C称为
T的逆变类,
T只能作为该类中函数的参数传递进来,不能作为返回类型,也可以称类
C为T的消费者(Consumer)。
可以将上面两段话总结成:
Consumer in, Producer out!
fun copy(from: Array<out String>, to: Array<in String>) { assert(from.size == to.size) for (i in from.indices) to[i] = from[i] } // 等同于 public void copy(List<? extends String> from, List<? super String> to) { ... }
Star-projections
在Kotlin中,定义一个该泛型类型的推测projection类型,使泛型类型的每一个具体实例应该是推测
projection类型的子类型,称之为Star-projections,语法为:
- 对于
Foo<out T>:
T是一个协变类型参数,可以知道
Foo<*>是与之相等的,当
T不可知时,可以安全的读取到
T,可以通过
Foo<*>得到
T。
- 对于
Foo<In T>:
T是一个逆变类型参数,可以知道
Foo<*>等同于
Foo<in Nothing>,当
T不可知时,不能在
Foo<*>里面添加元素。
- 对于
Foo<T>:
T是一个不变类型参数,当从中读取数据时
Foo<*>同等于
Foo<out T>;当向其添加数据时,
Foo<*>等同于
Foo<in Nothing>。
举个栗子,一个泛型定义
interface Function<in T, out U>:
1.
Function<*, String>等同于什么?
等同于
Function<in Nothing, String>
2.
Function<Int, *>等同于什么?
等同于
Function<Int, out Any?>
3.
Function<*, *>等同于什么?
等同于
Function<in Nothing, out Any?>
泛型函数(Generic functions)
Kotlin同样支持泛型函数:fun <T> singletonList(item: T): List<T> { // ... } fun <T> T.basicToString() : String { // extension function // ... }
使用的时候,在函数名称后面指定具体的类型参数:
val l = singletonList<Int>(1)
泛型约束(Generic constraints)
Upper bounds
Kotlin的泛型约束和类的继承一样,使用:代替
extends对泛型的的类型上界进行约束:
class SwipeRefreshableView<T : View>{}
同时Kotlin支持多个类型的上界约束,,使用
where关键字:
class SwipeRefreshableView<T> where T : View, T : Refreshable { }
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