Kotlin 泛型约束

泛型约束的必要性

泛型约束是对类或者方法中的类型变量进行约束。当创建一个泛型List＜E＞时，类型变量E理论上是可以被替换为任意的引用类型，但是有时候需要约束泛型实参的类型，例如想对E类型变量求和，则E应该是Int类型、Long类型、Double类型或者Float类型等，而不应该是String类型，因此在特殊情况下，需要对类型变量E进行限制。接下来我们通过一个案例来学习泛型约束的相关知识，具体代码如下所示。

package com.coolcou.chapter07
fun <T : Number> List<T>.sum(): Double? {
    var sum: Double? = 0.0                    //定义一个Double 类型的变量sum
    for (i in this.indices) {                 //遍历传递过来的集合中的数据
        sum = sum?.plus(this[i].toDouble())   //转化为Double 类型再与sum 相加
    }
    return sum
}
fun main(args: Array<String>) {
   var list = arrayListOf(1, 2, 3, 4, 5)     //创建一个集合变量list
   println(" 求和：${list.sum()}")
}

运行结果：

求和：15.0

上述代码中，创建了一个泛型方法sum()，该方法的返回值为Double类型，泛型为List＜T＞，其中对类型变量T的约束为Number类型，也就是调用sum()方法的集合中的类型必须是Number类型。在main()方法中可以看到，创建了一个list集合，这个集合中的数据设置的都是Int类型，Int类型属于Number类型，因此在该程序中可以通过list集合来调用sum()方法实现求和功能。如果传入的类型不属于Number类型则会抛出类型不匹配异常。

泛型约束＜T:类或接口＞

泛型约束＜T:类或接口＞与Java中的＜? extends类或接口＞类似，这个约束也可以理解为泛型的上界。例如泛型约束＜T:BoundingType＞，其中BoundingType可以称为绑定类型，绑定类型可以是类或者接口。如果绑定类型是一个类，则类型参数T必须是BoundingType的子类。如果绑定类型是一个接口，则类型参数T必须是BoundingType接口的实现类。接下来我们来针对如何调用泛型上界类中的方法与泛型约束＜T:Any?＞与＜T:Any＞进行详细讲解。

1. 调用泛型上界类中的方法
   如果泛型约束中指定了类型参数的上界，则可以调用定义在上界类中的方法。接下来我们通过一个案例来调用上界类中的方法，具体代码如下所示。

package com.coolcou.chapter07
fun <T : Number> twice(value: T): Double {
    return value.toDouble()  *  2
}
fun main(args: Array<String>) {
    println("4.0 的两倍：${twice(4.0f)}")// 将4.0f 传递到twice()中并打印结果
    println("4 的两倍：${twice(4)}")  //将4 传递到twice()中并打印结果
}

运行结果：

4.0的两倍：8.0
4的两倍：8.0

在上述代码的twice()方法中，参数value调用的toDouble()方法是在Number类中定义的。由于在泛型约束＜T:Number＞中已经指定类型参数的上界为Number，因此twice()方法中传递的参数value可以调用定义在上界类Number中的方法。
如果上界约束需要多个约束，则可以通过where语句来完成。接下来我们通过where关键字来实现上界约束的多个约束，具体示例代码如下：

fun <T> manyConstraints(value: T) where T : CharSequence, T : Appendable 
{ 
    if (!value.endsWith('.')) { 
        value.append('.') 
    } 
}

从上述代码中可以看到，通过where关键字实现了上界约束的多个约束，每个约束中间用逗号分隔，并且传递的参数value可以调用第1个约束CharSequence类中的endsWith()方法，同时也可以调用第2个约束Appendable类中的append()方法。

2. 泛型约束＜T:Any?＞与＜T:Any＞
   在泛型＜T:类或者接口＞中，有两种特别的形式，分别是＜T:Any?＞和＜T:Any＞，其中＜T:Any?＞表示类型实参是Any的子类，且类型实参可以为null。＜T:Any＞表示类型实参是Any的子类，且类型实参不可以为null。在Kotlin中，Any类型是任意类型的父类型，类似Java中的Object类，因此声明的＜T:Any？＞等同于＜T＞。接下来我们通过一个案例来演示如何使用泛型＜T:Any?＞，具体代码如下所示。

package com.coolcou.chapter07
// 声明<T : Any?>等同于<T>
fun <T : Any?> nullAbleProcessor(value: T) {
    value?.hashCode()
}
fun <T : Any> nullDisableProcessor(value: T) {
    value.hashCode()  //编译通过
}
fun main(args: Array<String>) {
   nullAbleProcessor(null)
   // nullDisableProcessor(null)   编译错误
}

上述代码中，nullAbleProcessor()方法中的类型参数T使用的是＜T:Any?＞进行约束的，＜T:Any?＞表示可以接收任意类型的类型参数，这个任意类型中包含null，因此在main()方法中调用nullAbleProcessor()方法时，这个方法中可以传递null。nullDisableProcessor()方法中传递的类型参数T使用的是＜T:Any＞进行约束的，＜T:Any＞表示可以接收任意类型的类型参数，这个任意类型中不包含null，因此在main()方法中调用nullDisableProcessor()方法，且这个方法中传递null时，编译器会自动提示“is not satisfied:inferred type Nothing? is not a subtype of Any”，也就是“类型匹配不成功，传递的null不是Any的子类型”。

如果想在上述代码的nullDisableProcessor()方法中传递null，则可以将传递的参数类型T改为T？，编译就可以通过了。修改后的代码如下所示。

package com.coolcou.chapter07
// 声明<T : Any?>等同于<T>
fun <T : Any?> nullAbleProcessor(value: T) {
    value?.hashCode()
}
fun <T : Any> nullDisableProcessor(value: T?) {
    value?.hashCode()  // 编译通过
}
fun main(args: Array<String>) {
   nullAbleProcessor(null)
   nullDisableProcessor(null)
}

上述代码中，将nullDisableProcessor()方法中传递的参数类型T改为T？，第7行代码从上面代码中的“value.hashCode()”改为了“value?.hashCode()”，这样修改后即使使用＜T:Any＞进行约束传递的参数类型，也可以允许该方法中传递null值。

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