Kotlin中的函数式编程(3):泛型

和Java一样,Kotlin也提供了对泛型的支持,即允许定义类型形参。在执行的过程中,类型形参将会转变为类型实参的具体类型。

在Kotlin中声明泛型函数

如果想编写一个对于任何类型都有效的函数,可以声明泛型函数。其步骤为先申明类型形参,然后在接收者或者返回类型中使用类型形参


声明泛型函数

可以看到,当类型形参用于接收者的时候,接收者的类名后面有泛型标志(途中的<E>),这种类后面加上尖括号的类称为泛型类

在Kotlin中声明泛型类/接口


可以看到,Fixed接口定义了类型参数T,在这一点上,Kotlin似乎和Java保持一样。

和Java一样,也可以为泛型指定上界,进行定义约束,例如:


类型参数的上界约束


在这里,T : Animal 等于Java中的 T extends Animal,值得一提的是,当我们指定上界了以后,就可以调用上界类的方法了(例如sleep)

需要注意的是,Kotlin也是基于Jvm的语言,因此,在运行时也会发生类型擦除,这意味者泛型类实例不会携带用于创建它的类型实参的信息。比如,在运行时,程序并不知道List<String>和List<Int>的区别,只知道它们都是List:


类型擦除的后果

可以看到,系统在编译期是知道其携带的类型实参的,它阻止了往list1中添加String集合的操作。但是,如果我们采用欺骗手段绕过编译器的检查,则程序会尝试将list2的元素加入list1中,在运行时发生错误。Java的类型擦除其原意是为了使应用程序的内存容量减少(因为需要保存在内存的类型信息更少)。因此,对于泛型类的处理,应该尽量在编译期发现问题并进行处理。

但是编译期无法处理的问题怎么办?例如,我们想在一个集合中筛选出我们所需要的类的实例:


为什么无法通过编译呢,因为在运行时,R这个泛型的信息已经被擦除了,程序并不知道Class这个泛型类的类型实参,自然也无法检查集合中的元素是否为R类型。

这就是很矛盾的地方了,我们在调用这个函数的时候,肯定已经显式地传入了泛型参数R的类型,但是由于类型擦除,使得这些信息丢失了。因此,我们必须在每一次调用发生的地方获取这些信息。而内联函数,恰好会在生成的字节码中引用具体类。

使用内联函数申明带实化类型的函数

如果用inline标记一个函数,则编译器会把每一次函数调用都换成函数实际的代码实现,因此,内联函数可以在调用发生的时候获取类型实参,在函数定义时用reified 标记需要获取类型参数


在内联函数中获取类型实参

基于这个特性,内联函数常常用于一些接收Class类型参数的函数,比如,以下函数对startActivity进行了简化:


泛型的变形

在Java中有一个经典的问题,即List<Integer>和List<Number>之间有什么关联。在Java中我们已经很明确了,List<Integer> 不是 List<Number>,反过来List<Number>也不是List<Integer>,如果你的函数以List<Number>作为参数,则不能把一个List<Integer>对象作为参数传入。

从表面上看,一个函数如果能处理List<Number>,那么它也应该能处理List<Integer>,例如,一个函数对List<Number>内的所有元素进行求和运算,那么它也应该对List<Integer>有效,因为它会读取并使用所有的元素。咋眼一看,似乎用List<Integer>代替List<Number>并无不妥之处,反正都可以读取、求和嘛。

但是真的是这样么?如果一个函数需要把其他元素(Number)添加进来,如果添加的Number不是Integer类型的,显然,List<Integer>在这种场合就不能替代List<Number>)了,但是List<Number>取代List<Integer>倒是很安全的,因为它也能存储int。

因此可以看出,泛型类之间的替代关系是存在一定条件的,为了讨论类型之间的关系,需要引入一个新的概念-子类型

如果需要使用类型A的值,你都能够使用类型B的值(当做A使用),则B为A的子类型

注意,子类型并不等于子类

泛型的协变与逆变

如果B是A的子类B类型又是A类型的子类型的话,这意味着子类型化关系得到了保留,称为协变

要声明某个类/接口在某个类型参数上是可以协变的,在类型前面参数加上out即可


显然,把一个子类然后转换成父类是绝对安全的,可以看到,接口接收一个类型形参(它是T的子类),函数返回了T类型,我们称作生产了T,因此用out标识

如果B是A的子类A类型又是B类型的子类型的话,这意味着子类型化关系逆转称为逆变


例如,一个能比较基类的比较器显然可以适用于这个基类的子类之间的比较,在这种情况下,E被当作函数的参数,称作消费了T,用in标识

如果你的接口/类中 既把类型形参作为函数的参数使用,又作为了参数返回,那就不能使用in或者out了(即消费并生产对象,例如可变列表MutableList等)

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