Kotlin泛型的上界与下界

Kotlin 的泛型系统支持定义上界和下界约束，包括协变和逆变。这些特性使得 Kotlin 的泛型类型系统更加灵活和强大。下面是对 Kotlin 泛型上界和下界的详细说明：

泛型的上界 (Upper Bounds)

上界用于限制泛型类型参数的类型范围。默认情况下，泛型类型参数具有一个隐式的上界 Any?。你可以通过显式声明上界来进一步限制类型参数的类型范围。

示例

默认隐式上界：

1	class Box<T>(val value: T) // T 的隐式上界是 Any?

显式上界：

1	class Box<T : Number>(val value: T) // T 的上界是 Number，因此只能接受 Number 的子类型

多重上界：如果需要使用多个上界，可以使用 where 子句来进行声明。

fun <T> ensureAllNonNull(vararg args: T) where T : Any, T : Comparable<T> {
    for (arg in args) {
        checkNotNull(arg)
        println(arg)
    }
}

泛型的下界 (Lower Bounds)

Kotlin 不直接提供显式声明下界的语法，但下界的概念可以通过协变和逆变来实现。协变和逆变是用于描述类型参数之间的子类型关系的概念，它们定义了类型参数在子类型化关系中的行为。

协变 (Covariance)

协变允许使用子类型来替代泛型类或接口的类型参数。在 Kotlin 中，协变使用关键字 out 来定义，表示泛型类型参数只能出现在输出位置（返回类型），不能出现在输入位置（函数参数）。

interface Source<out T> {
    fun nextT(): T
}

fun demo(source: Source<String>) {
    val anySource: Source<Any> = source // 协变，String 是 Any 的子类型，所以 Source<String> 可以赋值给 Source<Any>
}

逆变 (Contravariance)

逆变允许使用超类型来替代泛型类或接口的类型参数。在 Kotlin 中，逆变使用关键字 in 来定义，表示泛型类型参数只能出现在输入位置（函数参数），不能出现在输出位置（返回类型）。

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

fun demo(consumer: Consumer<Number>) {
    val intConsumer: Consumer<Int> = consumer // 逆变，Int 是 Number 的子类型，所以 Consumer<Number> 可以赋值给 Consumer<Int>
}

使用示例

以下是一个综合示例如 Box 类和函数如何利用泛型的上界和协变逆变：

// 定义一个具有上界的泛型类
class Box<T : Number>(val value: T)

fun <T : Number> sum(value1: T, value2: T): Double {
    return value1.toDouble() + value2.toDouble()
}

// 定义一个协变接口
interface Source<out T> {
    fun nextT(): T
}

// 定义一个逆变接口
interface Consumer<in T> {
    fun consume(item: T)
}

fun main() {
    // 使用具有上界的泛型类
    val intBox = Box(1)
    val doubleBox = Box(1.0)

    println(sum(1, 2))         // 输出: 3.0
    println(sum(1.0, 2.0))     // 输出: 3.0

    // 示例协变
    val stringSource: Source<String> = object : Source<String> {
        override fun nextT(): String {
            return "Hello"
        }
    }
    val anySource: Source<Any> = stringSource
    println(anySource.nextT())  // 输出: Hello

    // 示例逆变
    val numberConsumer: Consumer<Number> = object : Consumer<Number> {
        override fun consume(item: Number) {
            println("Consumed $item")
        }
    }
    val intConsumer: Consumer<Int> = numberConsumer
    intConsumer.consume(10)  // 输出: Consumed 10
}

总结

上界：限制泛型类型参数的类型范围，默认是 Any?，可以显式地使用 :<类型> 来指定。
下界：Kotlin 没有直接的下界语法，但可以通过协变（out）和逆变（in）来实现特定的行为。
协变：使用 out 关键字表示，只能用于返回类型，允许将子类型泛型对象赋值给超类型的变量。
逆变：使用 in 关键字表示，只能用于输入类型，允许将超类型泛型对象赋值给子类型的变量。