Kotlin 中的泛型：如何不再害怕尖括号并编写干净代码

引言：为什么泛型不可怕，反而很方便

想象一下，你正在编写一个“盒子”类。里面可以放任何东西：书、苹果、手机。但如果你把它设计成针对 Object，那么每次取出时都不得不做 as? Book 转换，并祈祷不要遇到 ClassCastException。熟悉吗？

这时 泛型（generics） 就派上用场了——它是 Kotlin 中一种强大的类型化机制，让你能够编写灵活的代码，同时又不牺牲类型安全性。在本文中，我们将由浅入深地讲解 Kotlin 中的泛型：基础类、函数、变型（in/out）、具体化类型和星投影。你将学会如何让代码更整洁，让编译器成为你最重要的盟友。

本文为教育门户网站 pythonlib.ru 编写——它是你通往现代编程语言世界的向导。

1. 基础：什么是 Kotlin 中的泛型？

泛型（泛型类型） 允许将类、接口和函数参数化为在使用时指定的类型。这避免了代码重复，并在编译阶段提供了对类型的控制。

来看一个最简单的例子：

class Box<T>(val item: T)\n\nfun main() {\n    val bookBox = Box<String>("Kotlin in Action")\n    val intBox = Box<Int>(42)\n    // 编译器知道类型！\n    val title: String = bookBox.item\n}

关键点：

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• <T> — 类型参数（可以是任何字母，但按惯例使用 T、R、E、K、V）。
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• 类型在创建对象时固定——运行时无需任何强制转换。
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• 泛型仅在编译阶段工作（类型擦除），但 Kotlin 添加了“具体化”（稍后介绍）。
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泛型函数

Kotlin 中的类型化也适用于函数。例如，一个返回列表第一个元素的函数：

fun <T> firstItem(list: List<T>): T? = list.firstOrNull()\n\nfun main() {\n    val numbers = listOf(1, 2, 3)\n    val first: Int? = firstItem(numbers) // T = Int\n    println(first) // 1\n}

请注意：Kotlin 能够根据上下文推断类型——不必写成 firstItem<Int>(numbers)。

2. 变型：in 和 out —— 如何不破坏类型安全

对于初学者来说，最复杂的主题是 变型（variance）。它回答的问题是：List<String> 能否是 List<Any> 的子类型？

在 Java 中，这通过通配符（? extends / ? super）解决。在 Kotlin 中，则是 out 和 in。

out（协变）—— 只读

标记 out 意味着泛型类型只能被“产出”（从方法中返回）。例如 List<out T>。

interface Source<out T> {\n    fun next(): T  // 正确：T 在输出位置\n    // fun add(item: T) // 错误！T 在输入位置被禁止\n}\n\nfun demo(source: Source<String>) {\n    val anySource: Source<Any> = source // out 允许这样做\n}

为什么这是安全的？如果我们只能从源中读取 String，那么可以将其视为 Any 的源。

in（逆变）—— 只写

in 则相反：类型只能出现在输入位置。经典例子是 Comparable。

interface Comparable<in T> {\n    operator fun compareTo(other: T): Int\n}\n\nfun demo(comp: Comparable<Number>) {\n    val intComp: Comparable<Int> = comp // in 允许这样做\n}

如果 Comparable<Number> 能够比较任何数字，那么它当然也能比较 Int。

in out（不变）—— 默认情况

如果既没有指定 in 也没有指定 out，那么类型是不变的（invariant）。这意味着 Box<String> 既不是 Box<Any> 的子类型也不是其父类型。这是最严格的模式，也是默认模式。