Kotlin笔记(五):泛型基础,委托

1. 泛型

 Java自1.5版本引入了泛型的概念, Kotlin自然也支持泛型,Kotlin的泛型跟Java的泛型有相同之处,也有一些特别之处.

1.1 泛型类和泛型方法

 在一般的编程模式下，我们需要给任何一个变量指定一个具体的类型，而泛型允许我们在不指定具体类型的情况下进行编程，这样编写出来的代码将会拥有更好的扩展性。

 举个例子，List是一个可以存放数据的列表，但是List并没有限制我们只能存放整型数据或字符串数据，因为它没有指定一个具体的类型，而是使用泛型来实现的。也正是如此，我们才可以使用List< Int>、List< String>之类的语法来构建具体类型的列表。

 泛型主要有两种定义方式：一种是定义泛型类，另一种是定义泛型方法，使用的语法结构都是< T>。当然括号内的T并不是固定要求的，事实上你使用任何英文字母或单词都可以，但是通常情况下，T是一种约定俗成的泛型写法。如果我们要定义一个泛型类，就可以这么写：

class MyClass {
 	fun method(param: T): T {
 		return param
 	}
}

 而如果我们不想定义一个泛型类，只是想定义一个泛型方法，应该要怎么写呢？也很简单，只需要将定义泛型的语法结构写在方法上面就可以了，如下所示：

class MyClass {
 	fun  method(param: T): T {
	   return param
 	}
}

 Kotlin还允许我们对泛型的类型进行限制。目前你可以将method()方法的泛型指定成任意类型，但是如果这并不是你想要的话，还可以通过指定上界的方式来对泛型的类型进行约束，比如这里将method()方法的泛型上界设置为Number类型，如下所示：

class MyClass {
 	fun  method(param: T): T {
 		return param
 	}
}

 这种写法就表明，我们只能将method()方法的泛型指定成数字类型，比如Int、Float、Double等。但是如果你指定成字符串类型，就肯定会报错，因为它不是一个数字。

 在默认情况下，所有的泛型都是可以指定成可空类型的，这是因为在不手动指定上界的时候，泛型的上界默认是Any?。而如果想要让泛型的类型不可为空，只需要将泛型的上界手动指定成Any就可以了。

 我们可以定义一个build()方法并通过使用泛型来实现类似apply函数一样的功能.

fun StringBuilder.build(block: StringBuilder.() -> Unit): StringBuilder {
 	block()
 	return this
}

 只需要使用将build函数定义成泛型函数，再将原来所有强制指定StringBuilder的地方都替换成T就可以了。新建一个build.kt文件，并编写如下代码：

fun  T.build(block: T.() -> Unit): T {
 	block()
 	return this
}

1.2 类委托和委托属性

 委托是一种设计模式，它的基本理念是：操作对象自己不会去处理某段逻辑，而是会把工作委托给另外一个辅助对象去处理。这个概念对于Java程序员来讲可能相对比较陌生，因为Java对于委托并没有语言层级的实现，而像C#等语言就对委托进行了原生的支持。

 Kotlin中也是支持委托功能的，并且将委托功能分为了两种：类委托和委托属性。

 类委托，它的核心思想在于将一个类的具体实现委托给另一个类去完成。类似于代理模式. 我们用HashSet来实现一个自定义的Set类.

class MySet(val helperSet: HashSet) : Set {
 	override val size: Int
 	get() = helperSet.size
 	override fun contains(element: T) = helperSet.contains(element)
 	override fun containsAll(elements: Collection) = helperSet.containsAll(elements)
 	override fun isEmpty() = helperSet.isEmpty()
 	override fun iterator() = helperSet.iterator()
}

 可以看到，MySet的构造函数中接收了一个HashSet参数，这就相当于一个辅助对象。然后在
Set接口所有的方法实现中，我们都没有进行自己的实现，而是调用了辅助对象中相应的方法实
现，这其实就是一种委托模式。

 那么，这种写法的好处是什么呢？既然都是调用辅助对象的方法实现，那还不如直接使用辅助
对象得了。这么说确实没错，但如果我们只是让大部分的方法实现调用辅助对象中的方法，少
部分的方法实现由自己来重写，甚至加入一些自己独有的方法，那么MySet就会成为一个全新
的数据结构类，这就是委托模式的意义所在。

 但是这种写法也有一定的弊端，如果接口中的待实现方法比较少还好，要是有几十甚至上百个
方法的话，每个都去这样调用辅助对象中的相应方法实现，那可真是要写哭了。那么这个问题
有没有什么解决方案呢？在Java中确实没有，但是在Kotlin中可以通过类委托的功能来解决。

 Kotlin中委托使用的关键字是by，我们只需要在接口声明的后面使用by关键字，再接上受委托的辅助对象，就可以免去之前所写的一大堆模板式的代码了，如下所示：

class MySet(val helperSet: HashSet) : Set by helperSet {
}

 另外，如果我们要对某个方法进行重新实现，只需要单独重写那一个方法就可以了，其他的方法仍然可以享受类委托所带来的便利，如下所示：

class MySet(val helperSet: HashSet) : Set by helperSet {
 	fun helloWorld() = println("Hello World")
 	override fun isEmpty() = false
}

 类委托的核心思想是将一个类的具体实现委托给另一个类去完成，而委托属性的核心思想是将一个属性（字段）的具体实现委托给另一个类去完成。

 委托属性的语法结构，如下所示：

class MyClass {
      var p by Delegate()
}

 这里使用by关键字连接了左边的p属性和右边的Delegate实例，这种写法就代表着将p属性的具体实现委托给了Delegate类去完成。当调用p属性的时候会自动调用Delegate类的getValue()方法，当给p属性赋值的时候会自动调用Delegate类的setValue()方法。

 因此，我们还得对Delegate类进行具体的实现才行，代码如下所示：

class Delegate {
 	var propValue: Any? = null
 	operator fun getValue(myClass: MyClass, prop: KProperty<*>): Any? {
 		return propValue
 	}
 	operator fun setValue(myClass: MyClass, prop: KProperty<*>, value: Any?) {
 		propValue = value
 	}
}

 这是一种标准的代码实现模板，在Delegate类中我们必须实现getValue()和setValue()这两个方法，并且都要使用operator关键字进行声明。

 getValue()方法要接收两个参数：第一个参数用于声明该Delegate类的委托功能可以在什么类中使用，这里写成MyClass表示仅可在MyClass类中使用；第二个参数KProperty<>是Kotlin中的一个属性操作类，可用于获取各种属性相关的值，在当前场景下用不着，但是必须在方法参数上进行声明。另外，<>这种泛型的写法表示你不知道或者不关心泛型的具体类型，只是为了通过语法编译而已，有点类似于Java中的写法。至于返回值可以声明成任何类型，根据具体的实现逻辑去写就行了，上述代码只是一种示例写法。

 setValue()方法也是相似的，只不过它要接收3个参数。前两个参数和getValue()方法是相同的，最后一个参数表示具体要赋值给委托属性的值，这个参数的类型必须和getValue()方法返回值的类型保持一致。

 整个委托属性的工作流程就是这样实现的，现在当我们给MyClass的p属性赋值时，就会调用Delegate类的setValue()方法，当获取MyClass中p属性的值时，就会调用Delegate类的getValue()方法。是不是很好理解？

 不过，其实还存在一种情况可以不用在Delegate类中实现setValue()方法，那就是MyClass中的p属性是使用val关键字声明的。这一点也很好理解，如果p属性是使用val关键字声明的，那么就意味着p属性是无法在初始化之后被重新赋值的，因此也就没有必要实现setValue()方法，只需要实现getValue()方法就可以了。

 委托功能本身不难理解，真正的难点在于如何灵活地进行应用。

 学习了Kotlin的委托功能之后，我们就可以对by lazy的工作原理进行解密了，它的基本语法结构如下：

val p by lazy { ... }

 现在再来看这段代码，是不是觉得更有头绪了呢？实际上，by lazy并不是连在一起的关键字，只有by才是Kotlin中的关键字，lazy在这里只是一个高阶函数而已。在lazy函数中会创建并返回一个Delegate对象，当我们调用p属性的时候，其实调用的是Delegate对象的getValue()方法，然后getValue()方法中又会调用lazy函数传入的Lambda表达式，这样表达式中的代码就可以得到执行了，并且调用p属性后得到的值就是Lambda表达式中最后一行代码的返回值。

 这样看来，Kotlin的懒加载技术也并没有那么神秘，掌握了它的实现原理之后，我们也可以实现
一个自己的lazy函数。

 我们首先定义了一个Later类，并将它指定成泛型类。Later的构造函数中接收一个函数类型参数，这个函数类型参数不接收任何参数，并且返回值类型就是Later类指定的泛型。接着我们在Later类中实现getValue()方法，代码如下所示：

class Later(val block: () -> T) {
 	var value: Any? = null
 	operator fun getValue(any: Any?, prop: KProperty<*>): T {
 		if (value == null) {
 			value = block()
 		}
 		return value as T
 	}
}

 由于懒加载技术是不会对属性进行赋值的，因此这里我们就不用实现setValue()方法了。

 代码写到这里，委托属性的功能就已经完成了。虽然我们可以立刻使用它，不过为了让它的用法更加类似于lazy函数，最好再定义一个顶层函数。这个函数直接写在Later.kt文件中就可以了，但是要定义在Later类的外面，因为只有不定义在任何类当中的函数才是顶层函数。代码如下所示：

fun  later(block: () -> T) = Later(block)

 我们将这个顶层函数也定义成了泛型函数，并且它也接收一个函数类型参数。这个顶层函数的作用很简单：创建Later类的实例，并将接收的函数类型参数传给Later类的构造函数。现在，我们自己编写的later懒加载函数就已经完成了，你可以直接使用它来替代之前的lazy函数，如下所示：

val uriMatcher by later {
 	val matcher = UriMatcher(UriMatcher.NO_MATCH)
 	matcher.addURI(authority, "book", bookDir)
 	matcher.addURI(authority, "book/#", bookItem)
 	matcher.addURI(authority, "category", categoryDir)
 	matcher.addURI(authority, "category/#", categoryItem)
 	matcher
}

 虽然我们编写了一个自己的懒加载函数，但由于简单起见，这里只是大致还原了lazy函数的基本实现原理，在一些诸如同步、空值处理等方面并没有实现得很严谨。因此，在正式的项目中，使用Kotlin内置的lazy函数才是最佳的选择。