Kotlin类与对象篇(7)--泛型(1)


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跟Java一样,在Kotlin中的类也可以拥有泛型参数:

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

通常,为了创建这样一个类的实例,我们需要提供类型参数:

val box: Box<Int> = Box<Int>(1)

但是如果这个参数是可以被推断出来的,我们就可以忽略类型:

  val box = Box(1) // 1 has type Int, so the compiler figures out that we are talking
  about Box<Int>

泛型之可变性

Java类型系统最复杂的特性之一,就是通配符。但是Kotlin中一个都没有,取而代之的是两种其他实现:: declaration-site可变类型预测(type projections)

首先,让我们想一下,为什么Java需要如此难以理解的通配符。这个问题在Effective Java的第28节有解释:利用有限制的通配符来提高API的灵活性。首先,Java中泛型的参数化类型是不可变的(invariant),这意味着List<String>并不是List<Object>的子类型。为什么会这样? 如果List是不可变的,那么它对比于Java中数组(arrays)就没有任何优势了,下面这段代码将会带来编译异常以及运行时异常:

// Java
List<String> strs = new ArrayList<String>();
List<Object> objs = strs; // !!! 这就是即将引入的问题的原因。Java禁止这样!
objs.add(1); // 我们向一个包含`String`的列表添加了一个`Integer` 
String s = strs.get(0); // !!! ClassCastException: Cannot cast Integer to String

所以,Java禁止这样做其实是为了保证运行时安全。但是它有这样的一些启示,比如,考虑一下Collection接口的addAll()方法,这个方法的签名是什么呢?直观来看觉得可能会是这样的:

// Java
interface Collection<E> ... {
    void addAll(Collection<E> items);
}

但是,我们却不能做下面这件很简单的事(尽管它看起来已经相当安全了):

// Java
void copyAll(Collection<Object> to, Collection<String> from) {
    to.addAll(from); // !!! Would not compile with the naive declaration of addAll:
                     // Collection<String> is not a subtype of Collection<Object>
}

(在Java中, 我们学习这一节非常之不容易, 参见Effective Java, 第25节:列表优先于数组( Prefer lists to arrays))

这就是为什么addAll()的实际的签名函数会变成下面这个样子:

// Java
interface Collection<E> ... {
    void addAll(Collection<? extends E> items);
}

通配符类型参数(wildcard type argument)? extends T表明这个方法接受 T子类型的对象集合,并非T本身。这意味着,可以从列表中安全的读取T(集合中所有的元素都是T的一个子类),但是我们无法写入因为我们并不知道哪些类是T的子类。因为有了这种限制,我们渴望这种行为: Collection<String>Collection<? extends Object>的子类。从表面意义来看,通过extends-bound(向上限制)修饰的通配符使得类型可协变

理解这个技巧什么能工作的关键其实很简单:如果你仅仅是从一个集合中取元素, 比如使用一个String集合并且从中读取Object是工作正常的。相反的,如果你需要向集合中添加元素,比如使用一个Object的集合并且向其中添加String,你可以利用Java中的另一个通配符 List<? super String>List<Object>的超类。

这被成为 逆变(contravariance),你只能使用String作为参数在List<? super String>上调用方法( 你可以调用add(String)或者 set(int, String)),然而,如果当你调用List<T>的一些函数来返回T的话,你将会得到一个Object,而不是String

Joshua Bloch称:这些对象你只能从生产者(Producers)中读取,只能在消费者(Consumers)中写入,他如此推荐:“为了最大程度的灵活性,在输入参数时使用通配符类型来表示生产者或者消费者”,可以使用下面的方法来提高记忆:

PECS stands for Producer-Extends, Consumer-Super.

注意:如果你使用一个Object生产者,List<? extends Foo>,你将不会被允许在这个对象上调用add()set(),但是这并不意味着这个对象是不可变得(immutable):比如,没有什么可以阻止你调用clear()来移除这个list的所有item,因为clear()并不需要任何参数。通配符唯一保证的事情就是类型安全(type safety)。不可变性(Immutability)完全是另外一件事。


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