Kotlin | 浅谈 Reified 与泛型的三两事

Petterp

发布于 2022-09-28 01:41:48

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代码可运行

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背景

在业务中，或者要写某个技术组件时，我们无可避免会经常使用到 泛型 ，从而让代码更具复用性与健壮性。

但相应的，由于Java泛型存在 类型擦除 的实现机制，所以某些情况下就会显得力不从心。而在 Kotlin 中，由于最终也会被编译为java字节码，所以无可避免也存在这上述问题🙂。

什么是类型擦除?

如下例所示:

Class c1=new ArrayList<Integer>().getClass();
Class c2=new ArrayList<String>().getClass();
// 输出为true
System.out.println(c1==c2);

上述输出结果为什么会true呢？

因为泛型从底层上说是一种语法糖，它只存在于 编译期 。在代码运行期间，jvm会将泛型的相关信息擦除，成功编译后的 class文件 不会包含任何泛型信息。所以在运行时，c1与c2存储的类型都为Object,而 Integer 与 String 已经被擦除。

正是由于类型被擦除，所以就导致一些相关问题，比如不安全的类型转换,模版方法的增多等。

比如下面例子所示：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add(1);
list.add("@");

reified

为了解决上述类型擦除问题，以及更好的使用体验。Kotlin 中存在名为 reified 的关键字,它可以被作用于函数上, 以此做到类型擦除后的再生，便于开发者优雅的使用泛型以及获取方法的泛型类型。

在 Java 中，如果我们要获取函数的泛型类型，一般会通过给函数中传递类型参数的方式，如下所示：

public <T extends Activity> void startActivity(Context context, Class<T> c) {
     context.startActivity(new Intent(context, c));
 }

如果上述代码使用 kotlin 来写呢？如下所示:

inline fun <reified C : Activity> Context.startActivityKtx() {
    startActivity(Intent(this, C::class.java))
}

我们利用 扩展函数 + reified 关键字的方式，减少了模版代码，增强了使用体验。从而让本该在编译阶段被擦除的Activity类型，能够在运行时获取到。

但需要注意的是，reified 关键字必须和 inline 关键字一起使用(下面会提到为什么)。

inline 关键字是什么呢？

简单理解为：当一个函数被标记为 inline 时，kotlin编译器 会在所有调用这个函数的位置，将方法函数替换为具体的函数体。

解析

通过查看 kotlin 字节码，我们可以得知 reified 的底层实现。

例如下面示例与其对应的字节码:

inline fun <reified C : Activity> Context.toAct() {
    startActivity(Intent(this, C::class.java))
}

fun test(context: Context) {
    context.toAct<MainActivity>()
}

// $FF: synthetic method
public static final void toAct(Context $this$toAct) {
   int $i$f$toAct = 0;
   Intrinsics.checkNotNullParameter($this$toAct, "$this$toAct");
   Intrinsics.reifiedOperationMarker(4, "C");
   $this$toAct.startActivity(new Intent($this$toAct, Activity.class));
}

public static final void test(@NotNull Context context) {
   Intrinsics.checkNotNullParameter(context, "context");
   int $i$f$toAct = false;
   context.startActivity(new Intent(context, MainActivity.class));
}

我们在 test() 方法中调用toAct(),不难发现,toAct()的逻辑已经被移动到了 test() 中,而我们的泛型类型也被替换为实际使用的类型，从而我们可以在方法函数中直接获取相应的泛型类型。

这也就是为什么 reified 必须要增加 inline ,因为其必须内联才能知道具体类型，从而将我们的实际泛型类型更新到具体的调用代码中,从而完成泛型类型再生。

小提示

Java中无法调用

需要注意的是,reified 无法在java中进行调用，为什么呢？

因为 Java 并没有内联的特性，我们使用的 inline 方法在 Java 中会被当做普通方法，而 reified 正是需要内联才可以保证泛型再生，所以自然无法调用。

从源码上来说，对于reified 关键字的方法,相应的字节码生成时会增加 // $FF: synthetic method 的标记。

如下示例所示：

inline fun <reified C : Activity> Context.toAct() {
   ...
}

// $FF: synthetic method
public static final void toAct(Context $this$toAct) {
   ...
}

// $FF: synthetic method

如果你经常写组件，肯定见过这段注释。你可以理解这只是一个标记，其作用为告诉编译器 禁止java代码在编译期访问该方法 。

比如我们在写 kotlin 组件，而且要同时满足 java 调用时,经常会免不了使用 internal ,即 模块可见 。但相应的，该关键字修饰的方法或者字段在Java中却依然可以被调用，甚是让java调用者费解与不优雅。所以相应的，对于方法，我们可以增加 @JvmSynthetic ,从而避免java代码编译期调用。而 reified 也是正是采用了该思路。