Kotlin 泛型之类型擦除

一. Java 泛型的优点

泛型是 Java 5 的重要特性之一。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

Java 泛型的优点包括：

• 类型安全
• 消除强制类型转换
• 避免了不必要的装箱、拆箱操作，提高程序性能
• 提高代码的重用性

下面，以我的缓存框架 RxCache 中 Memory 接口为例：

package com.safframework.rxcache.memory;

import com.safframework.rxcache.domain.CacheStatistics;
import com.safframework.rxcache.domain.Record;

import java.util.Set;

/**
 * Created by tony on 2018/9/29.
 */
public interface Memory {

    <T> Record<T> getIfPresent(String key);

    <T> void put(String key, T value);

    <T> void put(String key, T value, long expireTime);

    Set<String> keySet();

    boolean containsKey(String key);

    void evict(String key);

    void evictAll();

    CacheStatistics getCacheStatistics();
}

通过该接口的定义，能够看到使用泛型提高了代码的重用性。

二. Kotlin 泛型

Kotlin 基于 Java 6，因此 Kotlin 天生支持泛型。但是 Kotlin 的泛型有自己的特点。

例如，对于扩展函数涉及到泛型的类，需要指定泛型参数：

fun <T : View> T.longClick(block: (T) -> Boolean) = setOnLongClickListener { block(it as T) }

三. Java 通过类型擦除支持泛型

Java 为了兼容性的考虑，采用类型擦除的机制来支持泛型。

泛型信息只存在于代码编译阶段，在进入 JVM 之前，与泛型相关的信息会被擦除掉，这个过程被称为类型擦除。

3.1 类型擦除

由于类型擦除，List 和 List 在编译后都会变成 List。

例如：

        List<String> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add("kotlin");

        List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add(1);

通过 javap -c 命令对代码进行反汇编：

    Code:
       0: new           #2                  // class java/util/ArrayList
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: ldc           #4                  // String kotlin
      11: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
      16: pop
      17: new           #2                  // class java/util/ArrayList
      20: dup
      21: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
      24: astore_2
      25: aload_2
      26: iconst_1
      27: invokestatic  #6                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      30: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
      35: pop
      36: return

再对上述代码分别打印 list1、list2 的类型，再次验证一下类型擦除。

        System.out.println(list1.getClass());
        System.out.println(list2.getClass());

执行结果：

class java.util.ArrayList
class java.util.ArrayList

因此，List 在运行时并不知道泛型参数的类型。

3.2 Java 数组并没有受到类型擦除的影响

例如：

        String[] array1 = new String[5];
        array1[0] = "kotlin";

        Integer[] array2 = new Integer[5];
        array2[0] = 1;

通过 javap -c 命令对代码进行反汇编：

    Code:
       0: iconst_5
       1: anewarray     #2                  // class java/lang/String
       4: astore_1
       5: aload_1
       6: iconst_0
       7: ldc           #3                  // String kotlin
       9: aastore
      10: iconst_5
      11: anewarray     #4                  // class java/lang/Integer
      14: astore_2
      15: aload_2
      16: iconst_0
      17: iconst_1
      18: invokestatic  #5                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      21: aastore
      22: return

从反汇编的角度可以看出，Java 数组并没有受到类型擦除的影响。

再对上述代码分别打印 array1、array2 的类型，

        System.out.println(array1.getClass());
        System.out.println(array2.getClass());

执行结果：

class [Ljava.lang.String;
class [Ljava.lang.Integer;

由此可见，数组在运行时可以获得它的类型。因为，Java 数组是协变的，所以 Java 数组不支持泛型。

协变是在计算机科学中，描述具有父/子型别关系的多个型别通过型别构造器、构造出的多个复杂型别之间是否有父/子型别关系的用语。

四. Kotlin 如何获得声明的泛型类型

跟 Java 一样，Kotlin 也是通过类型擦除支持泛型。

但是 Kotlin 的数组支持泛型，因此它们并不会协变。例如：

    val array1 = arrayOf<Int>(1, 2, 3, 4)
    val array2 = arrayOf<String>("1", "2", "3", "4")

Kotlin的泛型在运行时被擦除了，会带来一些影响。如何解决 Kotlin 类型擦除带来的影响呢？办法肯定是有的。

4.1 声明内联函数，使其类型不被擦除

刚才定义的两个数组使用了 arrayOf ，通过查看 arrayOf 的源码：

/**
 * Returns an array containing the specified elements.
 */
public inline fun <reified @PureReifiable T> arrayOf(vararg elements: T): Array<T>

它使用inline, 并且使用reified标记类型参数。

打印 array1、array2 的类型：

    println(array1.javaClass)
    println(array2.javaClass)

执行结果：

class [Ljava.lang.Integer;
class [Ljava.lang.String;

4.2 实例化类型参数代替类引用

再举一个 Kotlin 使用 Gson 的反序列化的例子，可以使用实例化类型参数 T::class.java

inline fun <reified T : Any> Gson.fromJson(json: String): T = Gson().fromJson(json, T::class.java)

总结：

本文介绍了 Java 和 Kotlin 的泛型以及类型擦除，并介绍了如何获得声明的泛型类型。

Kotlin 的泛型远不止这些，后续的文章会进一步介绍泛型的协变和逆变