第15章 泛型
使用泛型可以最大限度地重用代码、保护类型的安全以及提高性能。泛型特性对Kotlin影响最大是在集合中使用泛型。本章详细介绍使用泛型。
15.1 泛型函数
泛型可以应用于函数声明、属性声明、泛型类和泛型接口，本节介绍泛型函数。
15.1.1 声明泛型函数
首先考虑一个问题，怎样声明一个函数来判断两个参数是否相等呢？如果参数是Int类型，则函数声明如下：
private fun isEqualsInt(a: Int, b: Int): Boolean {
return (a == b)
}
这个函数参数列表是两个Int类型，它只能比较两个Int类型参数是否相等。如果想比较两个Double类型是否相等，可以修改上面声明的函数如下：
private fun isEqualsDouble(a: Double, b: Double): Boolean
{
return (a == b)
}
这个函数参数列表是两个Double类型，它只能比较两个Double类型参数是否相等。如果想比较两个String类型是否相等，可以修改上面声明的函数如下：
private fun isEqualsString(a: String, b: String): Boolean
{
return (a == b)
}
以上分别对3种类型的两个参数进行了比较，声明了类似的3个函数。那么是否可以声明一个函数使之能够比较3种类型呢？合并后的代码：
private fun isEquals(a: T, b: T): Boolean {
return (a == b)
}
在函数名isEquals前面添加这就是泛型函数了，是声明类型参数，T是类型参数，函数中参数类型也被声明为T，在调用函数时T会用实际的类型替代。
调用泛型函数代码如下：
fun main(args: Array) {
println(isEquals(1, 5))
println(isEquals(1.0, 5.0))
}
isEquals(1, 5)调用函数时类型参数T替换为Int类型，而isEquals(1.0, 5.0)调用函数时类型参数T替换为Double类型。
15.1.2 多类型参数
上一节泛型函数示例中只是使用了一种类型参数，事实上可以同时声明使用多个类型参数，它们之间用逗号“,”分隔，示例如下：
fun <T, U> addRectangle(a: T, b: U): Boolean {…}
类型参数不仅可以声明函数参数类型，还可以声明函数的返回类型，示例代码如下：
fun <T, U> rectangleEquals(a: T, b: U): U {…}
15.1.3 泛型约束
在15.1.1节声明的fun
isEquals(a: T, b: T): Boolean函数事实上还有一点问题，这是因为并不是所有的类型参数T都具有“可比性”，必须限定T的类型，如果只是数字类型比较可以限定为Number，因为Int和Double等数字类型都继承Number，是Number的子类型。声明类型参数时在T后面添加冒号（:）和限定类型，这种表示方式称为“泛型约束”，泛型约束主要应用于泛型函数和泛型类的声明。
示例代码如下：
//代码文件：chapter15/src/com/a51work6/section1/ch15.1.3.kt
package com.a51work6.section1
private fun isEquals(a: T, b: T):Boolean { ①
return (a == b)
}
fun main(args: Array) {
println(isEquals(1, 5)) //false ②
println(isEquals(1.0, 1.0)) //true ③
}
上述代码第①行是声明泛型函数，其中是带有约束的类型参数。代码第②行是比较两个Int整数是否相等，代码第③行是比较两个Double浮点数是否相等。
代码第①行的isEquals函数只能比较Number类型的参数，不能比较String等其他数据类型，为此也可以将类型参数限定为Comparable接口类型，所有可比较的对象都实现Comparable接口，Comparable本身也是泛型类型。
修改代码如下：
//代码文件：chapter15/src/com/a51work6/section1/ch15.1.3.kt
package com.a51work6.section1
import java.util.*
fun <T : Comparable> isEquals(a: T, b: T): Boolean {
return (a == b)
}
fun main(args: Array) {
println(isEquals(1, 5)) //false
println(isEquals(1.0, 1.0)) //true
println(isEquals(“a”,“a”)) //true ①
val d1 = Date()
val d2 = Date()
println(isEquals(d1, d2)) //true ②
}
代码第①行是比较两个字符串是否相等，代码第②行是比较两个日期是否相等。
15.1.4 可空类型参数
在泛型函数声明中，类型参数没有泛型约束，函数可以接收任何类型的参数，包括可空和非空数据。例如fun isEquals(a: T, b: T): Boolean函数调用时可以传递可空或非空数据，代码如下：
println(isEquals(null, 5)) //false
所有没有泛型约束的类型参数，事实上也是有限定类型的，只不过是Any?，Any?可以任何可空类型的根类，也兼容非空类型。
如果不想接收任何可空类型数据，可以采用Any作为约束类型，Any是任何非空类型的父类，代码如下：
private fun isEquals(a: T, b: T): Boolean
{ ①
return (a == b)
}
fun main(args: Array) {
println(isEquals(null, 5)) //编译错误 ②
println(isEquals(1.0, null)) //编译错误 ③
}
在代码第①行的isEquals函数中声明泛型约束类型限定为Any，所以代码第②行和第③行试图传递空值时发生编译错误。
15.2泛型属性
在Kotlin中还可以声明泛型属性，但是这种属性一定是扩展属性，不是能是普通属性。
示例代码如下：
//代码文件：chapter15/src/com/a51work6/section2/ch15.2.kt
package com.a51work6.section2
val ArrayList.first: T? //获得第一个元素 ①
get() = if (this.size > 1) this[0] else null
val ArrayList.second: T? //获得第二个元素 ②
get() = if (this.size > 2) this[1]else null
fun main(args: Array) {
val array1 = ArrayList<Int>()//等同于arrayListOf<Int>() ③
println(array1.first) //null
println(array1.second) //null
val array2 = arrayListOf ("A","B", "C", "D") ④
println(array2.first) //A
println(array2.second) //B
}
上述代码第①行和第②行是声明ArrayList集合的扩展属性first和second，其中使用了泛型。集合中的元素类型采用类型参数T表示，返回类型是T?表示可能有返回空值的情况。
代码第③行是实例化，Int类型的ArrayList集合，使用ArrayList构造函数创建一个空元素的集合对象。也可以使用arrayListOf()函数创建集合对象。代码是④行是创建String类型ArrayList集合对象，这里使用arrayListOf(“A”,
“B”, “C”, “D”)函数创建并初始化该集合。
15.3 泛型类
根据自己的需要也可以自定义泛型类和泛型接口。下面通过一个示例介绍一下泛型类。数据结构中有一种“队列”（queue）数据结构（如图15-1所示），它的特点是遵守“先入先出”（FIFO）规则。
本节通过自定义队列集合介绍任何实现泛型类。具体实现代码如下：
//代码文件：chapter15/src/com/a51work6/section3/Queue.kt
package com.a51work6.section3
import java.util.ArrayList
class Queue { ①
// 声明保存队列元素集合items
private val items:MutableList ②
// init初始化代码中实例化集合items
init {
this.items = ArrayList() ③
}
fun queue(item: T) { ④
this.items.add(item)
}
fun dequeue(): T? { ⑤
return if (items.isEmpty()) {
null
} else {
this.items.removeAt(0) ⑥
}
}
override fun toString(): String {
return items.toString()
}
}
上述代码第①行声明了Queue泛型类型的队列，是声明类型参数。代码第②行是声明一个MutableList泛型集合成员属性items，MutableList是可变数组接口，用来保存队列中的元素。代码第③行是init初始化代码，实例化ArrayList对象赋值给items属性。
代码第④行的queue是队列入队函数，其中参数item是要入队的元素，类型参数使用T表示。代码第⑤行的dequeue是出队函数，返回出队的那个元素，返回类型是T表示。在dequeue函数中首先判断集合是否有元素，如果没有元素返回空值；如果有元素则通过第⑥行this.items.remove(0)函数删除队列的第一个元素，并把删除的元素返回，以达到出队的目的。
调用队列示例代码如下：
//代码文件：chapter15/src/com/a51work6/section3/ch15.3.kt
package com.a51work6.section3
fun main(args: Array) {
val genericQueue =Queue<String>() ①
genericQueue.queue("A")
genericQueue.queue("C")
genericQueue.queue("B")
genericQueue.queue("D")
//genericQueue.queue(1);//编译错误 ②
println(genericQueue)
genericQueue.dequeue() ③
println(genericQueue)
}
输出结果如下：
[A, C, B, D]
[C, B, D]
上述代码在使用了刚刚自定义的支持泛型的队列Queue集合。首先在代码第①行实例化Queue对象，通过尖括号指定限定的类型是String，这个队列中只能存放String类型数据。代码第②行试图向队列中添加整数1，则会发生编译错误。
代码第③行出队后操作，通过运行的结果可见，出队后第一个元素"A"，会从中队列中删除。
在声明泛型类时也可以有多个类型参数，类似于泛型函数可以使用多个不同的字母声明不同的类型参数。另外，在泛型类中也可以使用泛型约束，如下代码所示：
class Queue {…}
15.4 泛型接口
不仅可以自定义泛型类还可以自定义泛型接口，泛型接口与泛型类声明的方式完全一样。下面将15.3节的示例修改称为队列接口，代码如下：
//代码文件：chapter15/src/com/a51work6/section4/IQueue.kt
package com.a51work6.section4
interface IQueue { ①
fun queue(item: T) ②
fun dequeue(): T? ③
}
上述代码声明了支持泛型的接口。代码第①行声明了IQueue泛型接口，T是类型参数。该接口中声明两个函数，代码第②行的queue函数是入队函数，类型参数使用T表示。代码第③行的dequeue函数是出队函数，返回类型是T表示的类型。
实现接口IQueue具体方式有很多，可以是List（列表结构）、Set（集结构）或Hash（散列结构）等多种不同方式，下面笔者给出一个基于List实现方式，代码如下：
//代码文件：chapter15/src/com/a51work6/section4/ListQueue.kt
package com.a51work6.section4
import java.util.ArrayList
class ListQueue : IQueue {
// 声明保存队列元素集合items
private val items:MutableList
// init代码块初始化是集合items
init {
this.items = ArrayList()
}
override fun queue(item: T) {
this.items.add(item)
}
override fun dequeue(): T? {
return if (items.isEmpty()) {
null
} else {
this.items.removeAt(0)
}
}
override fun toString(): String {
return items.toString()
}
}
上述实现代码与上一节Queue类很相似，只是实现了IQueue接口不同。读者需要注意的实现泛型接口的具体类也应该支持泛型，所以Queue中类型参数名要与IQueue接口中的类型参数名一致。
本章小结
本章介绍了Kotlin中的泛型技术，包括泛型概念、泛型函数、泛型属性、泛型类和泛型接口等。广大读者通过本章的学习应该使用泛型的优势。