泛型 · Kotin知識點難點歸納總結

# 泛型 [TOC] **泛型是一種編譯時的安全檢測機制，它允許在定義類、接口、方法時使用類型參數，聲明的類型參數在使用時用具體的類型來替換**。泛型的本質是參數化類型，也就是說所操作的數據類型被指定為一個參數。在本章我們將對泛型進行詳細講解。 **參考文章**： [泛型](http://www.hmoore.net/alex_wsc/android_kotlin/1318308) ## 泛型定義現實生活中，我們在整理物品時，會把各種各樣的物品放在一個收納盒中，如剪刀、火機、梳子、頭繩等，這個收納盒相當于是一個容器，該容器中可以放各種物品。如果有一個空的收納盒，想要知道收納盒中放什么物品，只有當收納盒中放了物品之后才會知道放的是什么物品。收納盒這個容器的概念與JDK系統中的List集合比較類似，List集合也是一個容器，這個容器中也可以放置各種數據類型，如String、Int、Object等。如果想要知道List集合中存放的是什么類型的對象，則必須在該集合存放完對象之后才能知道。當創建一個空的List集合時，調用List集合中的add()方法，該方法中傳遞的參數是一個“某種類型”的對象，由于這個“某種類型”是一個不確定的類型，因此可以通過泛型來表示。泛型即“參數化類型”，就是將具體的類型變成參數化類型，在聲明一個泛型時，傳遞的是一個類型形參，在調用時傳遞的是一個類型實參。 * 當定義泛型時，泛型是在類型名之后、主構造函數之前用尖括號“＜＞”括起來的大寫字母類型參數。 * 當定義泛型類型變量時，可以完整地寫明類型參數，如果編譯器可以自動推斷類型參數，則可以省略類型參數。 ``` class ArrayList<E> ``` 上述代碼中**E表示某種類型，定義時是一個未知類型**，稱為**類型形參**。E這個類型類似一個參數，當創建ArrayList實例時，需要傳入具體的類型。具體示例代碼如下： ``` var list1 = arrayListOf<String>("aa","bb","cc") var list2 = arrayListOf<Long>(111,222,333) var list3 = arrayListOf<Int>(1,2) ``` 上述代碼中傳入的參數String、Long、Int都是類型實參。接下來我們通過一個例子來了解可以省略的泛型類型參數，具體示例代碼如下： ``` class Box<T>(t: T) { var value = t } ``` 上述代碼中T表示泛型的類型參數，如果要創建這個類的實例，則需要提供具體的類型參數。具體示例代碼如下： ``` val box: Box<Int> = Box<Int>(1) ``` **如果類型參數可以推斷出來，則可以省略類型參數**。具體示例代碼如下： ``` val box = Box(1) //參數1 是Int 類型 ``` 由于傳遞到構造函數中的參數是1，這個參數是一個Int類型的參數，編譯器可以推斷出泛型的類型是Int類型，因此在創建類的實例時可以省略類型參數。 ## 泛型：類型安全的利刃眾所周知，Java 1.5引入泛型。那么我們來思考一個問題，為什么Java一開始沒有引入泛型，而1.5版本卻引入泛型？先來看一個場景： ``` List stringList = new ArrayList(); stringList.add(new Double(2.0)); String str = (String)stringList.get(0); 執行結果： >>> java.lang.ClassCastException: java.lang.Double cannot be cast to java.lang.String at javat.Rectangle.main(Rectangle.java:29) ``` 因為ArrayList底層是用一個Object類型的數組實現的，這種實現雖然能讓ArrayList變得更通用，但也會帶來弊端。比如上面例子中，我們不小心向原本應作為String類型的List中添加了一個Double類型的對象，理想的情況下編譯器應該能夠提示錯誤，但事實上這段代碼能編譯通過，在運行時卻會報錯。這是一個非常糟糕的體驗，我們真正需要的是在代碼編譯的時候就能發現錯誤，而不是讓錯誤的代碼發布到生產環境中。這便是泛型誕生的一個重要的原因。有了泛型后，我們可以這么做： ``` List<String> stringList = new ArrayList<String>(); stringList.add(new Double(2.0)); //編譯時報錯，add(java.lang.String)無法適配add (java.lang.Double) ``` 利用泛型代碼在編譯時期就能發現錯誤，防止在真正運行的時候出現ClassCastException。當然，泛型除了能幫助我們在編譯時期進行類型檢查外，還有很多其他好處，比如自動類型轉換。繼續來看第一段代碼，在獲取List中的值的時候，我們進行了以下操作： ``` String str = (String)stringList.get(0); ``` 是不是感覺異常的煩瑣，明明知道里面存的是String類型的值，取值的時候還要進行類型強制轉換。但有了泛型之后，就可以利用下面這種方式實現： ``` List<String> stringList = new ArrayList<String>(); stringList.add("test"); String str = stringList.get(0); ``` 有了泛型之后，不僅在編譯的時候能進行類型檢查，在運行時還會自動進行類型轉換。而且通過引入泛型，增強上述功能的同時并沒有增加代碼的冗余性。比如我們無須為聲明一個類型安全的List而去創建StringList、DoubleList等類，只需在聲明List的同時指定參數類型即可。總的來說，泛型有以下幾點優勢： * 類型檢查，能在編譯時就幫你檢查出錯誤； * 更加語義化，比如我們聲明一個`List<String>`，便可以知道里面存儲的是String對象，而不是其他對象； * 自動類型轉換，獲取數據時不需要進行類型強制轉換； * 能寫出更加通用化的代碼。 ## 如何在Kotlin中使用泛型假設現在我們有一個需求，定義一個find方法，傳入一個對象，若列表中存在該對象，則返回該對象，不存在則返回空。由于原有的集合類不存在這個方法，所以可以定義一個新的集合類，同樣也要聲明泛型。我們可以這么做： ``` class SmartList<T> : ArrayList<T> () { fun find(t: T): T? { val index = super.indexOf(t) return if (index >= 0) super.get(index) else null } } fun main(args: Array<String>) { val smartList = SmartList<String>() smartList.add("one") println(smartList.find("one"))//輸出one println(smartList.find("two").isNullOrEmpty())//輸出true } ``` 發現，Kotlin定義泛型類的方式與我們在Java中所看到的類似。另外泛型類同樣還可以繼承另一個類，這樣我們就可以使用ArrayList中的屬性和方法了。當然，除了定義一個新的泛型集合類外，我們還可以利用擴展函數來實現這種需求。由于擴展函數支持泛型的情況，所以我們可以這么做： ``` fun <T> ArrayList<T>.find(t: T): T? { val index = this.indexOf(t) return if (index >= 0) this.get(index) else null } fun main(args: Array<String>) { val arrayList = ArrayList<String>() arrayList.add("one") println(arrayList.find("one"))//輸出one println(arrayList.find("two").isNullOrEmpty())//輸出true } ``` 利用擴展函數這種方式也非常簡潔，所以，當你只是需要對一個集合擴展功能的時候，使用擴展函數非常合適。 ### 使用泛型時是否需要主動指定類型？在Kotlin中，以下的方式不被允許： ``` val arrayList = ArrayList() ``` 而在Java中卻可以這么做，這主要是因為泛型是Java 1.5版本才引入的，而集合類在Java早期版本中就已經有了。各種系統中已經存在大量的類似代碼： ``` List list = new ArrayList(); ``` 所以，為了保證兼容老版本的代碼，Java允許聲明沒有具體類型參數的泛型類。而Kotlin是基于Java 6版本的，一開始就有泛型，不存在需要兼容老版本代碼的問題。所以，**當你聲明一個空列表時，Kotlin需要你顯式地聲明具體的類型參數。當然，因為Kotlin具有類型推導的能力，所以以下這種方式也是可行的**： ``` val arrayList = arrayListOf("one", "two") ``` 總的來說，使用泛型可以讓我們的代碼變得更加通用化，更加靈活。但有時過于通用靈活并不是一個好的選擇，比如現在我們創建一個類型，只允許添加指定類型的對象。接下來我們就來看看如何在Kotlin中約束類型參數。