Kotlin | 浅谈 reified 与泛型 那些事

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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着上述问题🙂。

什么是类型擦除?

如下例所示:

kotlin 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。

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。

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:

java 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:

kotlin 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:

```kotlin inline fun Context.toAct() { startActivity(Intent(this, C::class.java)) }

fun test(context: Context) { context.toAct() } ```

```java // $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:

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

kotlin // $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。

当然也可以采用 @JvmName(name=" xxx") 等方式避免java调用,但其并不是很优雅。

性能方面

使用 reified 不会带来任何性能损失,相反还会增强性能(源于inline)。

之所以这里还要提到,主要是因为如果 内联函数过于复杂,则可能会导致性能问题。所以 reified 的使用其实也需要遵循内联函数的最佳实践。

如果查看Kotlin的标准内联函数,你会发现,代码行数大部分只有1-3行,因为inline会增加代码量的生成,内联函数越复杂,相应的代码量也越高,具体的使用方面,可以参见这篇 Kotlin Vocabulary | 内联函数的原理与应用

参考

Kotlin Vocabulary | Reified: 类型擦除后再生计划

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