再次深入解析Kotlin泛型-六虎

大众号「稀有猿诉」 原文链接 Kotlin Generics Revisited

在前面的文章中学习Kotlin泛型的基本知识，而且又用了一篇文章来复习了一下Java语言的泛型，有了这些根底咱们就能够持续深化的学习Kotlin的泛型了。看它是如何解决Java泛型的遗留问题，再学习一下它的高档特性，最终再总结泛型的最佳实践。

本文是作为前面文章的连续和深化，为了更好的阅览效果，主张先回忆一下Java泛型根底，和Kotlin泛型根底。

泛型类型参数边界（Upper bounds）

咱们在前面讲解Java泛型根底时提到了在声明泛型的时分是能够指定类型参数的边界的，比方用Caculator<T extends Number>能够指定在运用时能够传入的类型参数要是Number或许Number的子类。

在Kotlin中也是能够指定泛型类型参数的边界的，也是用承继符号:来表明，如：

class Calculator<T : Number> { ... }

与Java相同，也能够指定多个边界，要运用where关键字：

class Calculator<T> where T : Number, T : Runnable, T : Closable { ... }
fun <T> copyWhenGreater(list: List<T>, threshold: T): List<String>
    where T : CharSequence,
          T : Comparable<T> {
    return list.filter { it > threshold }.map { it.toString() }
}

留意：面向对象的承继体系是基类在上面，子类在下面，所以上界的意思是以某个类A为根的承继树，这颗树都能够当成A来运用；下界的意思是从根A到以某个类C为止的一个途径，这个途径上都是C的基类，C都能够当成它们来用。

更高雅的泛型改变(Variance)

与Java相同，Kotlin的泛型也是不可变的Invariant，比方尽管String是Any的子类，但List<String>并不是List<Any>的子类。泛型改变Variance的目的便是让两个泛型发生与类型参数协同的改变，比方类型C是类A的子类，那么运用它的泛型<C>也应该是<A>的子类，能运用<A>的方，传入<C>必定要是答应的，并要能够是安全的。

运用点改变（Use-site variance）

依据面向对象的基本特性，只要向上转型(Upcasting)是安全的。详细就分为两种场景，从一个生产者中读取对象时，只要生产者的输出声明的T是基类（T是一个上限），无论生产者输出的是T仍是它的子类，关于运用者来说（当T来用）便是安全的。这时生产者的泛型要能够进行协变，在Java顶用上界边界通配符<? extends T>来进行协变，详细运用时传入T的子类的泛型也是合法的；同理，向一个顾客中写数据时，顾客声明为T的某个基类（这时T是一个下限），向其传入T，关于运用者来说便是安全的。这时顾客的泛型要能进行逆变，在Java中运用下界边界通配符<? super T>来进行逆变，详细运用时传T的基类的泛型也是合法的。

Kotlin中提供了十分简略了解和运用的关键字out来进行协变（covariance）和in进行逆变（contravariance），能够实现Java中的边界通配符相同的成效。Java边界通配符的规则是PECS（Producer Extends Consumer Super），out正好能够更形象的描绘一个生产者，而in能够更形象的描绘一个顾客，所以Kotlin的关键字更简略了解和记忆。

open class Animal
class Dog : Animal()
class MyList<E> {
    fun addAll(from: MyList<out E>) {}
    fun getAll(to: MyList<in E>) {}
}
fun main() {
    val animals = MyList<Animal>()
    val dogs = MyList<Dog>()
    animals.addAll(dogs)
    dogs.getAll(animals)
}

这种泛型改变是发生在调用者调用时，因此也叫做『运用点改变』(Use-site variance)。在Kotlin中也被称作类型映射，由于相当所以用<out T>把T给映射成了一个T的生产者，只能调用其get办法；用<in T>映射成一个T的顾客，只能调用set办法。而且呢，关于同一个函数中既有生产者和顾客时，in和out只写一个就行了，如：

fun copy(from: Array<out Any>, to: Array<Any>) { ... }

声明点改变（Declaration-site variance）

Java边界通配符的一个大问题是只能用于办法的参数但不能是回来值，也便是只能是『Use-site variance』。但in和out没有这个约束，因此它们能够用于回来值。只要给类和接口的泛型声明为out或许in就能让类型参数在其所有的办法发生variance，这便是『declaration-site variance』。

但是要恪守out进行协变，也便是说out是用于生产者的，只能作为办法的回来值，或许确保不能set，如：

interface Source<out T> {
    fun nextT(): T
}
fun demo(strs: Source<String>) {
    val objects: Source<Any> = strs // This is OK, since T is an out-parameter
    // ...
}

同理，用in进行逆变，只能用于顾客，只能作为办法的参数，或许确保不get，如：

interface Comparable<in T> {
    operator fun compareTo(other: T): Int
}
fun demo(x: Comparable<Number>) {
    x.compareTo(1.0) // 1.0 has type Double, which is a subtype of Number
    // Thus, you can assign x to a variable of type Comparable<Double>
    val y: Comparable<Double> = x // OK!
}

小结一下，Kotlin运用关键字in和out让泛型的协变和逆变变得简略了解得多了，由于它们能够十分清楚的表达出顾客和生产者，只需求记住一个泛型的生产者要用out来润饰，而一个泛型的顾客要用in来润饰就不会出错，这比Java中的边界通配符简略太多了。

星号映射(Star projections)

除了use-site variance是一种类型映射外，还有星号映射。首要来说星号是无界泛型，也便是说不指定详细的类型参数，意思是恣意类型的泛型，换句话说Foo<*>是任何其他泛型的基类（Foo<String>, Foo<Number>等）。但依据不同的上下文，Foo<*>会映射为不同的详细意义的泛型类型：

关于Foo<out T : TUpper>，这儿的T是一个受上界TUpper约束的协变类型参数，那么Foo<*>就等同于Foo<out TUpper>。
关于Foo<in T>，这儿T是逆变类型参数，Foo<*>等同于Foo<in Nothing>。这意思是无法向Foo<*>中写。
关于Foot<T : TUpper>，这儿T是一个被上界TUpper限定的不可变类型参数，那么Foo<*>，在读时（作为生产者）等同于Foo<out TUpper>，在写时（作为顾客）等同于Foo<in Nothing>。

假如泛型是多元的，那么每个类型参数能够进行不同的映射。比方说假如一个类型是这样声明的interface Function<in T, out U>，那么会有这样的映射：

Function<*, String> 意思是Function<in Nothing, String>
Function<Int, *> 意思是Function<Int, out Any?>
Function<*, *> 意思是Function<in Nothing, out Any?>

换句话来了解，便是当不指定详细的类型参数，用星星就代表着不知道详细的类型参数，那么视详细的上下文不同星号会被解释不同的意思。不过这玩意儿可读性较差，除非必不得已，否则仍是能不用就用它。

留意：在Kotlin中，根基类是Any它是所有其他类的基类（the root of Kotlin class hierarchy）。而Nothing是不能有实例的类，能够用它来表明不存在的对象（a value that never exists）。比方说，假如一个函数回来值类型声明为Nothing，那它就不会回来（always throws an exception），留意是不会回来（never returns），并不是没有回来值，没有回来值要声明为类型Unit。

绝不为空类型（Definitely non-null type）

为了坚持对Java的互通性，Kotlin还支持把泛型类型参数声明为『绝不为空类型』definitely non-null type。能够用& Any来声明，如<T & Any>来声明T是『绝不为空类型』。

这是为了坚持与Java的彼此调用，有些Java的类和接口是用注解@NonNull润饰的，如：

public interface Game<T> {
    public T save(T x) {}
    @NotNull
    public T load(@NotNull T x) {}
}

这时在Kotlin里边就要用到**『绝不为空类型』& Any来声明泛型**：

interface ArcadeGame<T1> : Game<T1> {
    override fun save(x: T1): T1
    // T1 is definitely non-nullable
    override fun load(x: T1 & Any): T1 & Any
}

留意，在纯Kotlin代码中是用不到这个特性的。只要当触及Java的@ NonNull时才需求『绝不为空类型』。

下划线操作符

当编译器能揣度出泛型的类型参数时是能够省掉掉类型参数的，比方val names = listOf(“James”, “Kevin”)，这儿得到的类型是List<String>，但咱们并没有显示的指定类型参数，这是由于编译器从listOf的参数中就能揣度出类型参数是String，所以listOf的回来便是List<String>。

但有些时分，泛型类型太复杂了，没有办法揣度出所有的类型，比方有多元泛型参数时。但依据指定的某一个参数，能够揣度出剩余的参数时，这时就没有办法彻底省掉类型参数，剩余的参数却又能够揣度出来，写了又浪费。这时就能够用下划线操作符来代表那些能够揣度出来的参数。这儿的下划线用法跟在lambda中，用下划线代替不运用的参数是相同的。

abstract class SomeClass<T> {
    abstract fun execute() : T
}
class SomeImplementation : SomeClass<String>() {
    override fun execute(): String = "Test"
}
class OtherImplementation : SomeClass<Int>() {
    override fun execute(): Int = 42
}
object Runner {
    inline fun <reified S: SomeClass<T>, T> run() : T {
        return S::class.java.getDeclaredConstructor().newInstance().execute()
    }
}
fun main() {
    // T is inferred as String because SomeImplementation derives from SomeClass<String>
    val s = Runner.run<SomeImplementation, _>()
    assert(s == "Test")
    // T is inferred as Int because OtherImplementation derives from SomeClass<Int>
    val n = Runner.run<OtherImplementation, _>()
    assert(n == 42)
}

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泛型类型参数边界（Upper bounds）

更高雅的泛型改变(Variance)

运用点改变（Use-site variance）

声明点改变（Declaration-site variance）

星号映射(Star projections)

绝不为空类型（Definitely non-null type）

下划线操作符

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