Kotlin 的 Generics

Kotlin 的 Generics（泛型）本质上是参数化类型（parametric polymorphism），用于在类型层面抽象算法或数据结构，使其具备类型安全（type safety）与复用性（reusability）。

一、基本语法

1️⃣ 泛型类

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class Box<T>(val value: T)

T 是类型参数（type parameter）
使用时指定具体类型：

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val intBox = Box<Int>(10)
val strBox = Box<String>("hello")

2️⃣ 泛型函数

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fun <T> printValue(value: T) {
    println(value)
}

<T> 写在函数名前
调用时通常可以类型推断：

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printValue(123)     // T = Int
printValue("abc")   // T = String

二、类型约束（Upper Bound）

泛型默认是 T : Any?

如果你想限制类型：

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fun <T : Number> sum(a: T, b: T): Double {
    return a.toDouble() + b.toDouble()
}

这里表示：

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T 必须是 Number 或其子类

多重约束

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fun <T> example(value: T)
where T : Number, T : Comparable<T> {
}

表示：

必须是 Number
必须可比较

三、变型（Variance）------核心重点

这是 Kotlin 泛型最关键的部分。

1️⃣ 不变（Invariant）

默认情况下：

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class Box<T>

那么：

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Box<Int> ≠ Box<Number>

即使 Int 是 Number 的子类，也不能赋值。

2️⃣ 协变（Covariant）------ out

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class Box<out T>(val value: T)

含义：

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Box<Int> 是 Box<Number> 的子类型

原则：

只读生产者（Producer）用 out

例子：

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val intBox: Box<Int> = Box(10)
val numberBox: Box<Number> = intBox   // 合法

为什么安全？

因为它只能"输出"T，不能接收T。

协变的限制

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class Box<out T>(val value: T) {
    fun setValue(value: T) { }  // ❌ 错误
}

因为如果允许写入，就可能破坏类型安全。

3️⃣ 逆变（Contravariant）------ in

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interface Consumer<in T> {
    fun consume(item: T)
}

含义：

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Consumer<Number> 是 Consumer<Int> 的子类型

原则：

只写消费者（Consumer）用 in

4️⃣ 记忆口诀

Producer out

Consumer in

简称 PECS原则（和Java一样）

四、使用点变型（use-site variance）

Kotlin 支持：

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

这里 out 是在使用时声明的。

五、星投影（Star Projection）

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val list: List<*> = listOf(1, 2, 3)

等价于：

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List<out Any?>

你可以读，但读出来类型是 Any?

不能写入。

六、类型擦除（Type Erasure）

和 Java 一样：

泛型在运行时会被擦除

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if (value is List<Int>) { }   // ❌ 编译错误

因为运行时不知道泛型参数。

七、reified ------ 解决类型擦除

Kotlin 的重大优势。

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inline fun <reified T> isType(value: Any): Boolean {
    return value is T
}

必须：

inline
reified

使用：

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isType<String>("abc")

这在 Java 是做不到的。

八、泛型 + 扩展函数

例如你之前问过：

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fun <T> List<T>.second(): T {
    return this[1]
}

T 来自调用对象。

九、泛型与 sealed / enum 区别

你之前问过 sealed interface。

泛型是：

类型抽象

sealed 是：

类型层级封闭

两个解决的问题不同。

十、常见坑

1️⃣ MutableList 是不协变的

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val ints: MutableList<Int> = mutableListOf(1,2)
val numbers: MutableList<Number> = ints   // ❌

因为可以写入。

2️⃣ List 是协变的

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val ints: List<Int> = listOf(1,2)
val numbers: List<Number> = ints   // ✅

因为它是：

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interface List<out E>

十一、本质理解

泛型本质是：

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在类型系统层面对算法进行抽象

而变型本质是：

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控制子类型关系在泛型中的传播方式

Kotlin 泛型 =

编译期类型安全
支持协变/逆变
支持 reified
运行时类型擦除