面试题：Kotlin类与对象基础之类型系统及继承关系深入理解

Question

深入探讨Kotlin的类型系统，结合类与对象的继承关系，说明在多重继承场景下Kotlin是如何通过接口解决冲突的，以及`is`关键字和`as`关键字在处理类型转换和类型检查时的底层原理和注意事项。请给出复杂的代码示例，包含多层继承、接口实现以及类型转换操作，并分析代码执行过程中的类型变化。

Answer 1

Kotlin类型系统与多重继承

1. Kotlin解决多重继承冲突的方式

在Kotlin中，类只能继承一个父类，但可以实现多个接口。当一个类实现多个接口，且这些接口有相同的方法签名时，Kotlin通过以下方式解决冲突：

• 显式实现：实现类必须显式重写该方法，明确指定使用哪个接口的方法实现。
• 接口默认方法：接口可以提供默认方法实现，当实现类没有显式重写冲突方法时，会使用接口的默认实现。

2. is关键字和as关键字

• is关键字：用于类型检查，判断一个对象是否属于某个类型。底层原理是在运行时检查对象的实际类型是否与指定类型匹配。例如：

val num: Any = 10
if (num is Int) {
    println("It's an integer")
}

• as关键字：用于类型转换。它尝试将对象转换为指定类型，如果转换失败会抛出ClassCastException。底层原理同样是在运行时检查对象类型兼容性。例如：

val obj: Any = "Hello"
val str = obj as String // 成功，因为obj实际是String类型
val num = obj as Int // 抛出ClassCastException，因为obj不是Int类型

• 注意事项：
  • 使用as时要确保对象实际类型与目标类型兼容，否则会导致运行时异常。
  • 配合is使用as可以避免异常，如if (obj is String) { val str = obj as String }。

复杂代码示例

// 定义接口1
interface Interface1 {
    fun commonMethod(): String {
        return "From Interface1"
    }
}

// 定义接口2
interface Interface2 {
    fun commonMethod(): String {
        return "From Interface2"
    }
}

// 定义父类
open class ParentClass {
    open fun parentMethod(): String {
        return "From ParentClass"
    }
}

// 定义子类，继承ParentClass并实现Interface1和Interface2
class ChildClass : ParentClass(), Interface1, Interface2 {
    override fun commonMethod(): String {
        // 显式指定使用Interface1的实现
        return super<Interface1>.commonMethod()
    }

    override fun parentMethod(): String {
        return "Overridden in ChildClass"
    }
}

fun main() {
    val obj: Any = ChildClass()

    // 类型检查
    if (obj is ChildClass) {
        println("It's a ChildClass instance")
        // 类型转换
        val child = obj as ChildClass
        println(child.commonMethod())
        println(child.parentMethod())
    }

    // 尝试不兼容的类型转换
    try {
        val num = obj as Int
    } catch (e: ClassCastException) {
        println("Type cast failed: $e")
    }
}

代码执行过程中的类型变化分析

1. 定义阶段：定义了Interface1、Interface2、ParentClass和ChildClass，ChildClass继承ParentClass并实现Interface1和Interface2。
2. 实例化阶段：val obj: Any = ChildClass()将ChildClass实例赋值给Any类型变量obj，此时obj在编译时类型为Any，运行时实际类型为ChildClass。
3. 类型检查与转换阶段：if (obj is ChildClass)检查obj是否为ChildClass类型，返回true。val child = obj as ChildClass将obj转换为ChildClass类型，此时child变量可以调用ChildClass及其父类和接口的方法。
4. 方法调用阶段：child.commonMethod()调用ChildClass中重写的commonMethod，返回Interface1中commonMethod的实现。child.parentMethod()调用ChildClass中重写的parentMethod。
5. 异常处理阶段：val num = obj as Int尝试将obj转换为Int类型，由于obj实际类型为ChildClass，不兼容，抛出ClassCastException，通过try - catch捕获并打印异常信息。