java/kotlin 泛型知识点汇总

泛型擦除

java 复制代码

Class c1 = new ArrayList<Integer>().getClass();  
Class c2 = new ArrayList<String>().getClass();  
System.out.println(c1 == c2); //true

ArrayList 和 ArrayList 在编译的时候是完全不同的类型，你无法在写代码时，把一个 String 类型的实例加到 ArrayList 中。但是在程序运行时，的确会输出true。这就是 Java 泛型的类型擦除造成的，因为不管是ArrayList 还是 ArrayList ，在编译时都会被编译器擦除成了 ArrayList。Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的，编译器在编译的时候去掉。我们所说的 Java 泛型在字节码中会被擦除，并不总是擦除为 Object 类型，而是擦除到上限类型。

泛型缺陷

基本类型无法作为泛型实参（因为编译时被擦除为Object类型），只能用包装类型，装箱开箱有开销
泛型类型无法当做真实的类型使用，因为编译后的泛型为Object类型
泛型类型无法用方法重载，因为编译后都是List list

java 复制代码

public void print(List<Integer> list){ }  
public void print(List<String> list){ }

静态方法无法引用类泛型参数（可以给静态方法单独加上泛型参数），因为只有类实例化的时候才会知道泛型参数，而静态方法不需要持有类的实例

泛型信息

泛型信息获取

附加的签名信息特定场景下反射可以获取。获取到泛型类型的条件

必须具有真实类型的存在
泛型的类型是明确的

第一个很好理解，如果连要获取的类都不存在，即未定义，那自然是获取不到的；

第二个条件，举个例子，假设存在User，那么List就是明确的，List是不明确的。

满足上面两点，就可以获取泛型的类型了。

因为类型擦除，创建子类才可以获取到父类的泛型信息。如果是继承基类而来的泛型，就用 getGenericSuperclass() , 转型为 ParameterizedType 来获得实际类型。如果是实现接口而来的泛型，就用 getGenericInterfaces() , 针对其中的元素转型为 ParameterizedType 来获得实际类型。可以看出都跟继承类/实现接口有关，因为在类或接口定义的类型参数（泛型）其实是不确定的，只有子类继承或接口实现才能确定类型参数的具体类型。比如：接口Service，类型参数T是不确定的，说白了其实就是个占位符，而实现类UserServiceImpl才能确定类型参数T是User。一般情况下为了获取泛型类型，会创建一个匿名对象来获取，参见下面 gson 的获取

kotlin 复制代码

val map: Map<String, Int> = object : HashMap<String, Int>() {}  
val type = map.javaClass.genericSuperclass as ParameterizedType  
val typeArguments: Array<Type> = type.actualTypeArguments  
  
for (typeArgument in typeArguments) {  
Log.d(TAG, "genericInfo: $typeArgument")  
}  
  
// class java.lang.String  
// class java.lang.Integer

获取方法中的泛型信息

java 复制代码

class SuperClass<T> {  
}  
  
class SubClass extends SuperClass<String> {  
public List<Map<String, String>> getValue() {  
return null;  
}  
}  
  
public void test4() throws NoSuchMethodException {  
Class<SubClass> aClass3 = SubClass.class;  
ParameterizedType genericSuperclass = (ParameterizedType)aClass3  
.getMethod("getValue")  
.getGenericReturnType();  
System.out.println(genericSuperclass.getActualTypeArguments()[0]);  
}  
//java.util.Map<java.lang.String, java.lang.String>

Gson中泛型签名的应用

java 复制代码

Gson gson = new Gson();  
//反序列化（把字节序列恢复为Java对象的过程）  
List<User> userList = gson.fromJson(json,  
new TypeToken<List<User>>() {}.getType());  
System.out.println(userList);

gson 就是利用"创建子类才可以获取到父类的泛型信息"来获取泛型信息的。

gson用于反序列化时可能需要提供泛型参数，因为JAVA的这种泛型机制，运行时是获取不到真实的泛型参数的。这里 new TypeToken<Collection>(){}创建了一个继承自TypeToken的匿名内部类的实例,在它的内部通过以下代码就能获取父类的泛型参数。

ini 复制代码

Type superclass = getClass().getGenericSuperclass();  
ParameterizedType parameterized = (ParameterizedType)superclass;  
//parameterized.getActualTypeArguments()[0] 获取到的泛型参数

java 复制代码

public class TypeToken<T> {  
private final Class<? super T> rawType;  
private final Type type;  
private final int hashCode;  
  
protected TypeToken() { // protected  
this.type = getTypeTokenTypeArgument();  
this.rawType = (Class<? super T>) $Gson$Types.getRawType(type);  
this.hashCode = type.hashCode();  
}  
}

简而言之，TypeToken类的作用就是希望你直接使用 new TypeToken<Collection>(){}(而不是new TypeToken())来规避JAVA的类型擦除，这就是为什么 TypeToken 的构造函数为什么是 protected 的原因

泛型信息的保存

泛型擦除后是如何保存泛型信息的？

java 复制代码

public class Sign {  
public static void test(List<String> list) {//加了泛型信息  
System.out.println("test");  
}  
}

通过javac Sign.java后再通过javap -v Sign.class看下反编译后的class字节码。

java 复制代码

public static void test(java.util.List<java.lang.String>);  
descriptor: (Ljava/util/List;)V  
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC  
Code:  
stack=2, locals=1, args_size=1  
0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  
3: ldc #3 // String test  
5: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V  
8: return  
LineNumberTable:  
line 11: 0  
line 12: 8  
Signature: #14 // (Ljava/util/List<Ljava/lang/String;>;)V

1-12行字节码两者完全一样，但加了泛型后的字节码文件多了一个最后一行的签名Signature，保存到就是泛型的信息。泛型类型只会在类，字段，以及方法形参保存泛型信息，正是因为有了Signature对泛型信息的保存，我们才能获取他们。

泛型擦除后，类、字段和方法的形参泛型信息是会保存到Signature中的，另外可以通过匿名内部类的方式获取泛型的实参类型，比如Gson中的使用。

混淆事项

泛型混淆，签名问题，混淆后签名找不到了，导致反射后拿不到

保留签名信息：-keepattributes Signature
Kotlin中： -keep class kotlin.Metadata {*;}

协变、逆变

定义

如果A、B表示类型，f(⋅)表示类型转换，≤表示继承关系（比如，A≤B表示A是由B派生出来的子类）

当A≤B时有f(B)≤f(A)成立，f(⋅)是逆变（contravariant）的
当A≤B时有f(A)≤f(B)成立，f(⋅)是协变（covariant）的
当A≤B时上述两个式子均不成立，即f(A)与f(B)相互之间没有继承关，f(⋅)是不变（invariant）的

泛型是Java最基础的语法之一，众所周知：出于安全原因，泛型默认不能支持型变（否则会引入危险），因此Java提供了通配符上限和通配符下限来支持型变，其中通配符上限 extends 就泛型协变，通配符下限 super 就是泛型逆变。

数组是协变的

由于来自早期的设计，所以Java的数组默认就支持协变：只要A是B的子类，那么A[]就相当于B[]的子类，比如 Integer 是 Number 的子类，因此 Integer[] 就相当于 Number[] 的子类。

但数组的协变会导致潜在的问题，例如如下程序：

java 复制代码

Integer[] intArr = new Integer[5];  
// 数组默认就支持型变，因此下面代码是正确的  
Number[] numArr = intArr;  
// numArr只要求集合元素是Number，因此下面代码也可通过编译  
numArr[0] = 3.4; // ① 但运行时会出现异常

在向数组中放置异构类型时抛出异常 ArrayStoreException。

泛型是不变的

泛型默认不支持型变。为了避免重蹈Java数组的覆辙，Java泛型显然不能再继续支持默认的型变。这意味着：即使A是B的子类，那么 List<A> 也不是List<B>的子类，比如Integer是Number的子类，而List<Integer>却并不是List<Number>的子类。

java 复制代码

List<Fruit> flist = new ArrayList<Apple>(); // 编译错误  
List<Number> flist = new ArrayList<Integer>(); // 编译错误

Java泛型是不变的，可有时需要实现协变，在两个类型之间建立某种类型的向上转型关系，怎么办呢？这时，通配符派上了用场。

协变

协变：通配符上限 extends

为了让泛型支持协变，Java引入了通配符上限语法：如果A是B的子类，那么List<A>相当于是List<? extends B>的子类，比如Integer是Number的子类，List就相当于List<? extends Number>的子类。

对于支持协变的泛型集合，例如List<? extends Number>，Java编译器只知道该List集合的元素是Number的子类------但具体是哪个子类则无法确定。

因此对于协变的泛型集合，程序只能从集合中取出元素------取出的元素的类型肯定能保证是上限；但程序不能向集合添加元素------因此程序无法确定程序要求的集合元素具体是上限的哪个子类。还有一种说法就是：生产者适合用 <? extends T>，而消费者适合用 <? super T>，这里生产者指的是能用来读取的对象，消费者指的是用来写入的对象。例如如下程序：

java 复制代码

List<Integer> intList = new ArrayList<>();  
  
// List<? extends Number>支持协变，  
// 因此只要元素是Number子类的List集合，就可以赋值给numList集合  
List<? extends Number> numList = intList;  
// 取出的元素被当成Number处理  
Number n1 = numList.get(0);  
  
// 即使是Number类型也无法加入，因为虽然声明为Number但指向的可能是Number的子类。  
Number num = 2;  
numList.add(num); // 编译错误  
  
List<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();  
flist.add(new Apple()); // 编译错误  
flist.add(new Fruit()); // 编译错误  
flist.add(new Object()); // 编译错误

对于更通用的泛型来说，对于支持协变的泛型，程序只能调用以泛型为返回值类型的方法；不能调用形参为泛型的方法。

javascript 复制代码

class Apple<T> {  
private T info;  
public Apple(T info) {  
this.info = info;  
}  
public void setInfo(T info) {  
this.info = info;  
}  
public T getInfo() {  
return this.info;  
}  
}  
public class GenericCovariance {  
public static void main(String[] args) {  
// 指定泛型T为Integer类型  
Apple<Integer> intApp = new Apple<>(2);  
  
// 协变  
Apple<? extends Number> numApp = intApp;  
  
// 协变的泛型，调用以泛型为返回值的方法，正确。  
// 该方法的返回值是T，该T总是Number类或其子类  
Number n = numApp.getInfo();  
  
// 协变的泛型，不能调用以泛型为参数的方法，编译报错  
// 因此编译器只能确定T必须是Number的子类，但具体是哪个子类则无法确定，因此编译出错  
numApp.setInfo(3); // 编译报错  
}  
}

逆变

逆变：通配符下限

如果A是B的父类，那么List<A>反而相当于是List<? super B>的子类，比如Number是Integer的父类，List反而相当于List<? super Integer>的子类------这种型变方式被称为逆变。

对于支持逆变的泛型集合，例如List<? super Integer>，Java编译器只知道该List集合的元素是Integer的父类------但具体是哪个父类则无法确定。因此对于逆变的泛型集合，程序只能向集合中添加元素；但程序不能从集合中取出元素------因为编译器无法确定集合元素具体是下限的哪个父类------除非你把取出的集合元素总是当成Object处理（众生皆Object）

javascript 复制代码

List<Number> numList = new ArrayList<>();  
numList.add(2);  
numList.add(4.3);  
  
List<Object> objList = new ArrayList<>();  
objList.add("Java");  
objList.add(3.5f);  
  
// List<? super Integer>支持逆变，  
// 因此只要元素是Integer父类的List集合，就可以赋值给intList1集合  
List<? super Integer> intList1 = numList; // ①  
// 逆变的集合添加元素完全没问题------集合元素肯定是Integer的父类（此处为Number）  
intList1.add(20); // ②  
System.out.println(intList1);  
  
// List<? super Integer>支持逆变，  
// 因此只要元素是Integer父类的List集合，就可以赋值给intList2集合  
List<? super Integer> intList2 = objList; // ①  
// 逆变的集合添加元素完全没问题------集合元素肯定是Integer的父类（此处为Object）  
intList2.add(30); // ②  
System.out.println(intList2);  
  
// 取出集合元素时，集合元素只能被当成Object处理  
Object ob1 = intList1.get(0); // 只能用 object 类型接收  
Object ob2 = intList2.get(0); // 只能用 object 类型接收

总结来说，支持逆变的集合只能添加元素，不能取出元素（除非取出元素都当成Object）。

对于更通用的泛型来说，对于支持逆变的泛型，程序只能调用以泛型为形参的方法；不能调用形参为返回值类型的方法（除非将返回值当成Object处理）。

javascript 复制代码

class Apple<T> {  
private T info;  
public Apple(T info) {  
this.info = info;  
}  
public void setInfo(T info) {  
this.info = info;  
}  
public T getInfo() {  
return this.info;  
}  
}  
public class GenericContravariance2 {  
public static void main(String[] args) {  
// 指定泛型T为Object类型  
Apple<Object> objApp = new Apple<>("疯狂Java");  
  
// 逆变  
Apple<? super Integer> intApp = objApp;  
  
// 逆变的泛型，调用以泛型为形参的方法，正确。  
// 该方法的Integer参数总符合下限，下限一定派生自父类  
intApp.setInfo(3);  
  
// 逆变的泛型，调用以泛型为返回值的方法，该返回值只能被当成Object处理  
Object o = intApp.getInfo(); // 只能 Object 类型接收  
}  
}

生产者、消费者

什么使用extends，什么时候使用super。《Effective Java》给出精炼的描述：producer-extends, consumer-super（PECS）。

说直白点就是，从数据流来看，extends是限制数据来源的（生产者），而super是限制数据流入的（消费者）。<? extends Apple>限制了get方法返回的类型必须是Apple及其父类型。

csharp 复制代码

static void readFrom(List<? extends Apple> apples) { // 限制读  
Apple apple = apples.get(0);  
Jonathan jonathan = apples.get(0); // 编译错误  
Fruit fruit = apples.get(0);  
}  
  
static void writeTo(List<? super Apple> apples) { // 限制写入  
apples.add(new Apple());  
apples.add(new Jonathan());  
apples.add(new Fruit()); // 编译错误  
}

Kotlin 的泛型

与 java 的不同

在 Kotlin 中 out 相当于 <? extends T>，in 相当于 <? super T>，那么会不会哪里有所不同呢？
使用处型变

在 Java 中，通配符 只能用在_参数、属性、变量或者返回值_中，不能在泛型声明处使用，所以才叫做使用处型变 。

所以 Java 和 Kotlin 都提供使用处型变 。
声明处型变

但不同的是，Kotlin 还提供 Java 所不具备的声明处型变。 out 和 in 两个型变关键字还可以用于泛型声明的时候。

kotlin 复制代码

public interface Collection<out E> : Iterable<E> {  
...  
}  
  
// 错误，这里只能用val，不能用var  
class Source<out T>(var t: T) {  
...  
}

reified

Java 在用泛型时不能够直接地使用类型，通常解决方法是以函数参数形式传递类，这使得代码更复杂。 kotlin 如果不使用 reified 时，也跟 java 实现一样：

kotlin 复制代码

// Function  
fun <T : Activity> Activity.startActivity(context: Context, clazz: Class<T>) {  
startActivity(Intent(context, clazz))  
}  
  
// Caller  
startActivity(context, NewActivity::class.java)

reified 能在用泛型时直接地使用类型 T，以 reified 修饰类型后就能够在函数内部使用相关类型了。reified 必须用在 inline 泛型方法上，这是为什么能够使用 T::class 的关键。

kotlin 复制代码

inline fun <reified T : Activity> Activity.startActivity(context: Context) {  
startActivity(Intent(context, T::class.java))  
}  
  
startActivity<NewActivity>(context)

github.com/ccnio/Wareh...