面试题：Kotlin中泛型类型约束的理解与应用

Question

请解释Kotlin中泛型类型约束的作用，并举例说明如何使用上界（`where`关键字、`:`符号）和下界（`in`关键字）来限制泛型类型。同时，阐述在实际开发场景中，这些类型约束可能会在哪些情况下被用到。

Answer 1

泛型类型约束的作用

在Kotlin中，泛型类型约束用于限制泛型参数可以接受的类型。通过类型约束，可以确保在泛型代码中使用的类型具有特定的属性或行为，从而提高代码的安全性和可维护性。

上界约束

使用:符号

使用:符号可以指定泛型类型的上界，表示泛型参数必须是指定类型或其子类型。

fun <T : Number> printDoubleValue(t: T) {
    println(t.toDouble())
}

在上述代码中，T被约束为Number类型或Number的子类型，所以可以调用toDouble()方法。

使用where关键字

where关键字用于在泛型声明中对多个泛型参数添加多个约束条件。

fun <T> printIfNotNull(t: T?) where T : CharSequence, T : Comparable<T> {
    if (t != null) {
        println(t.length)
        println(t.compareTo(""))
    }
}

这里T必须同时满足是CharSequence类型和Comparable<T>类型。

下界约束

使用in关键字指定泛型类型的下界，表示泛型参数必须是指定类型或其超类型。

fun <T : Number> addNumbers(numbers: List<T>) {
    var sum = 0.0
    for (number in numbers) {
        sum += number.toDouble()
    }
    println(sum)
}

fun main() {
    val intList: List<Int> = listOf(1, 2, 3)
    addNumbers(intList)
}

在addNumbers函数中，List<T>的T是Number的子类型，通过in关键字，可以接受Number的超类型列表，如List<Int>，因为Int是Number的子类型。

实际开发场景中的应用

1. 集合操作：在处理集合时，通过类型约束可以确保集合中的元素具有特定的行为，例如排序、比较等。如上述addNumbers函数，确保集合中的元素可以转换为Double类型进行求和。
2. 依赖注入：在依赖注入框架中，通过类型约束可以确保注入的依赖对象具有所需的接口或基类，从而保证代码的兼容性和一致性。
3. 通用算法实现：当实现通用算法时，通过类型约束可以限制算法适用的类型范围，确保算法在运行时不会因为类型不匹配而出现错误。例如，实现一个排序算法，要求元素必须实现Comparable接口。