Kotlin(2) 泛型与集合

前言

以一个java老鸟的角度，如何去看 kotlin。 Java源代码应该如何用Kotlin重构。 如何正确学习kotlin并且应用到实际开发中。本文将会探究。

本文分两大块，重难点和潜规则。

重难点：Kotlin中可以独立出来讲解的大块知识点。提供单独Demo。这部分大多数是Kotlin开创的新概念（相比于Java）。

潜规则：Kotlin是谷歌用来替换Java的，它和java百分百完全兼容，但是实际上java转成kotlin之后，需要我们手动修改很多东西，甚至某些部分必须打散重构来达到最优编码。其中，kotlin的某些特性和java不同，甚至完全反转。这部分知识点比较零碎，单独Demo不方便提供，就以小例子的形式来写。

正文大纲

• 重难点

  • lambda以及操作符
  • 高阶函数以及操作符
  • Kotlin泛型
  • 集合操作
  • 协程
  • 操作符重载

• 潜规则

  • Kotlin文件和类不存在一对一关系

  • 共生体

  • 继承

  • 修饰符

  • 空指针问题

正文

重难点

Kotlin泛型

类型擦除

我们在编码java的时候，写一个泛型类，可能是这样的

class Plate<T>{
    T t;
 
	Plate(T t){
        this.t = t;
    }
    
    T get(){
        return t;
    }
    
    void set(T t){
        this.t =
            t;
    }
}

以上是java代码。

Java泛型是伪泛型，在编译之后，所有的泛型写法都会被移除，而会用实际的类型去替换。

mian函数运行的时候， 被移除。而原来的T，就变成了Object。

所以，Plate的字节码反编译过来就应该是

class Plate{
    Object t;
 
	Plate(Object t){
        this.t = t;
    }
    
    Object get(){
        return t;
    }
    
    void set(Object t){
        this.t = t;
    }
}

那么既然运行的时候，泛型限制全都没有了。那么怎么保证 泛型的作用呢？

答案：编码的时候，编译器帮我们进行校验。

strList.add(123);//报错

PECS 法则 和 上下边界的问题

public class Panzi<T> {
    T mT;
    public Panzi(T t) { mT = t;}
    public T get() { return mT; }
    public void set(T t) {  mT = t; }
}

class Fruit {}
class Banana extends Fruit {}
class Apple extends Fruit {}

 Panzi<Apple> applePanzi = new Panzi<>(new Apple());
 Panzi<Fruit> fruitPanzi = new Panzi<>(new Fruit());
 fruitPanzi = applePanzi;

虽然 Apple和Fruit是父子继承关系。但是Panzi 和 Panzi是半毛钱关系都没有，如果你想fruitPanzi = applePanzi ,把后者赋值给前者，是会报编译错误的。

如果想让装水果的盘子和 装 苹果的盘子发生一点关系，能够后者赋值给前者.

Panzi<Apple> applePanzi = new Panzi<>(new Apple());
Panzi<? extends Fruit> fruitPanzi = new Panzi<>(new Fruit());
fruitPanzi = applePanzi;

那就必须使用到上下边界的关键字 extends

extends 在泛型中表示指定上界，也就是说，实际类型都必须在Fruit之下（包括Fruit自己）。那么既然apple也是Fruit的子类，那么赋值就可以做到。

• PECS法则

  刚才说到了上边界 extends。而下边界是 super关键字

  Panzi<? extends Fruit> extendsFruit = new Panzi<>(new Apple());
  Panzi<? super Fruit> superFruit = new Panzi<>(new Fruit());
  

  super关键字，在泛型中表示定义下界，实际类型必须在Fruit之上，同时也在Object之下（包括Fruit和Object）

  所以会出现这么一个情况：

  Panzi<? extends Fruit> extendsFruit = new Panzi<>(new Apple());
  Panzi<? super Fruit> superFruit = new Panzi<>(new Object());
  

  我们有这么两个Panzi，前者是 Fruit作为泛型上界，一个是Fruit作为下界。

  现在，我们从Panzi中去调用get/set方法。会发现。

  PE:

   extendsFruit.set(new Apple()); // 编译报错！
   Fruit fruit2 = extendsFruit.get();// 编译正常
  

  为何？因为 Fruit作为上界，我get出来的类型可以确定一定是Fruit类型的。但是我set进去的时候，JVM无法判定实际类型（因为泛型被擦除，JVM只人为set(Object t) 的参数是一个Object），JVM要求是Object，但是你却给了一个Apple，编译器无法处理。所以干脆 java的泛型，? extends 定义了上界，只允许get，不允许set。这就是PECS中的PE，意思就是 Pruducer Extends ，生产者 Extends，只取不存。

  相对应：

  CS： 则是 Cunsumer super 消费者只存不取。

  Object object = superFruit.get(); //get，get出来虽然不报错，但是没有任何意义。因为不能确定类型，只知道是一个Object，无法调用API
  superFruit.set(new Fruit());// 但是set进去的时候，可以确定一定是一个Fruit的
  

  这就是java泛型的 PECS法则.

kotlin泛型使用实例

java泛型里面比较纠结的难点就是类型擦除和PECS法则了。

那么kotlin泛型，原理上和java泛型和没有区别。只是写法上有了区别。

open class Fruit
class Apple : Fruit()
class Banana : Fruit()
class Panzi<T>(t: T) {
    var t: T = t
    fun get(): T {
        return t
    }
    fun set(t: T) {
        this.t = t
    }
}

    fun test1() {
        // 试试能不能相互赋值
        var fruitPanzi: Panzi<Fruit> = Panzi(Fruit()) //一个水果盘子
        var applePanzi: Panzi<Apple> = Panzi(Apple()) //一个苹果盘子
        //试试相互赋值
		//        fruitPanzi = applePanzi  // 编译报错
		//        applePanzi = fruitPanzi  // 编译报错
        //双方完全是不相干的类，不能相互赋值 ,
    }

    /**
     * 加边界之后再赋值
     */
    fun test2() {
        //如果你非要认为苹果盘子归属于水果盘子，那么可以这样
        var fruitPanzi2: Panzi<out Fruit> = Panzi(Fruit()) //一个水果盘子
        var applePanzi2: Panzi<Apple> = Panzi(Apple()) //一个苹果盘子

        fruitPanzi2 = applePanzi2  //那么这就是out决定泛型上边界的案例
    }

    /**
     * PECS法则，OUT表示 ? extends 决定上界，上界生产者只取不存
     */
    fun test3() {
        //看一下get set方法
        // 决定上界之后的泛型，只取不存
        var fruitPanzi2: Panzi<out Fruit> = Panzi(Fruit())
        fruitPanzi2.get()
		//        fruitPanzi2.set(Apple())  // 这里编译报错，和java泛型的表现一样
    }

    /**
     * PECS法则，IN表示 ? super 决定下界，下界消费者，只存不取
     */
    fun test4() {
        //试试泛型下界 in
        var fruitPanzi: Panzi<in Fruit> = Panzi(Fruit())
        fruitPanzi.set(Fruit())//可以set，但是看看get
        val get = fruitPanzi.get()//不会报错，get出来的类型就完全不能确定了，只知道是 顶级类Any? 的子类,获得它也没有意义

    }

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集合操作

Kotlin的集合，并没有重新开创一套规则，它的底层依然是java的Collection。Kotlin提供了可变集合和不可变集合的接口。

• 不可变集合：List，Set，Map （内部元素不可以 增减 或者 修改，在定义的时候就已经将容量和内部元素定死）

• 不可变集合: MutableList , MutableSet , MutableMap (声明的时候可以随意指定初始值，后续可以随意增删和修改内部元素)

集合操作分为：对象的创建和 api的调用

对象的创建

方式有多种，以不可变集合 List 为例，kotlin的List底层和Java的List一致，底层数据结构是数组。

静态指定元素值

fun main() {
    val listOf = listOf<String>("str1", "str2", "str3")
    listOf.forEach { print("$it ") }
}

执行结果：

str1 str2 str3

通过动态创建过程来指定元素值

fun main() {

    val list = List(3) {
        "str$it"
    }
    list.forEach { print("$it ") }
}

执行结果：

str0 str1 str2 

api的调用

对象已经创建，我们要利用kotlin提供的方法来完成业务代码。

一级难度api（all，any，count，find，groupBy）

fun testCollectionFun() {
    val ages = listOf<Int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 100, 200)
    //那么是不是所有的元素都大于10

    ages.apply { print("all:") }.all { it > 10 }.apply { println(this) } //结果是false

    //是不是存在任意一个元素大于10
    ages.apply { print("any:") }.any { it > 10 }.apply { println(this) }

    // 符合指定条件的元素个数
    ages.apply { print("count:") }.count { it < 10 }.apply { println(this) }

    //找到第一个符合条件的元素
    ages.apply { print("find:") }.find { it > 10 }.apply { println(this) }

    // 按照条件进行分组
    val groupBy = ages.apply { print("groupBy:") }.groupBy { it > 10 }
    groupBy[false].apply { println(this) }
    groupBy[true].apply { println(this) }

}

fun main() {
    testCollectionFun()
}

针对数组元素的简单判断，上述提供了简明的示例代码，用List为例，至于Set和Map类似。可以自主去推断写法。

执行结果：

all:false
any:true
count:7
find:100
groupBy:[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
[100, 200]

二级难度api (filter,map,flatMap,flatten)

• filter和map

fun testCollectionFun2() {
    //二级难度api
    val ages = listOf<Int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 100, 200)
    // 只保留大于10的元素,并返回一个新数组
    ages.filter { it > 10 }.apply { println(this) }
    //遍历List的所有元素，根据条件返回值，创建新的元素内容并放到新List中返回出来
    ages.map { if (it > 10) "大于10" else "小于等于10" }.apply { println(this) }
}
fun main() {
    testCollectionFun2()
}

执行结果：

[100, 200]
[小于等于10, 小于等于10, 小于等于10, 小于等于10, 小于等于10, 小于等于10, 小于等于10, 大于10, 大于10]

• flatMap，因为稍复杂

// 比如一个学生，作为一个实体
class Student(name: String, math: Int, chinese: Int) {
    val name: String = name
    val score = Score(math, chinese)
}

//学生的成绩分数作为一个主体
class Score(math: Int, chinese: Int) {
    val math: Int = math
    val chinese: Int = chinese
}

fun testFlatMap() {
    val students = listOf(
            Student("zero", 100, 80),
            Student("alvin", 70, 70),
            Student("lance", 90, 60)
    )
    //我只想统计所有的数学成绩的总分和平均分,怎么办
    students.flatMap { listOf(it.score.math) }.apply {
        var total = 0
        this.forEach {
            total += it
        }
        println("数学成绩的总分是：$total  平均分是：${total / this.size}")
    }
}

fun main() {
    testFlatMap()
}

执行结果：

数学成绩的总分是：260  平均分是：86

当面对复杂数据结构时，我们想要提炼出其中的某一层数据，并不关心其他无关字段。就适合使用 flatMap 进行扁平化提炼。

• flatten

意味:“平铺”

fun testFlatten(){
    val list = listOf(listOf("Str1","Str3"), listOf("Str4","Str2"))
    val listsOfList = list.flatten()
    println("平铺之前：$list \n平铺之后$listsOfList")
}

fun main() {
    testFlatten()
}

执行结果：

平铺之前：[[Str1, Str3], [Str4, Str2]] 
平铺之后[Str1, Str3, Str4, Str2]

在存在List嵌套的情况下，flatten可以把复合式的数据结构 变成 扁平式的。它和flatMap不同，flatMap适合在复杂数据结构中在指定的层级形成一个集合，方便统计和计算。而flatten则更适用于类型相似的集合嵌套扁平化操作。适用场景还是有差别的。

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