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类型的检查与转换“is”与“as”

is!is 操作符

我们可以在运行时通过使用 is 操作符或其否定形式 !is 来检查对象是否符合给定类型:

if (obj is String) {
    print(obj.length)
}

if (obj !is String) { // 与 !(obj is String) 相同
    print("Not a String")
}
else {
    print(obj.length)
}

智能转换

在许多情况下,不需要在 Kotlin 中使用显式转换操作符,因为编译器跟踪不可变值的 is-检查以及显式转换,并在需要时自动插入(安全的)转换:

fun demo(x: Any) {
    if (x is String) {
        print(x.length) // x 自动转换为字符串
    }
}

编译器足够聪明,能够知道如果反向检查导致返回那么该转换是安全的:

    if (x !is String) return
    print(x.length) // x 自动转换为字符串

或者在 &&|| 的右侧:

    // `||` 右侧的 x 自动转换为字符串
    if (x !is String || x.length == 0) return

    // `&&` 右侧的 x 自动转换为字符串
    if (x is String && x.length > 0) {
        print(x.length) // x 自动转换为字符串
    }

这些 智能转换 用于 when-表达式while-循环 也一样:

when (x) {
    is Int -> print(x + 1)
    is String -> print(x.length + 1)
    is IntArray -> print(x.sum())
}

请注意,当编译器不能保证变量在检查和使用之间不可改变时,智能转换不能用。 更具体地,智能转换能否适用根据以下规则:

  • val 局部变量——总是可以,局部委托属性除外
  • val 属性——如果属性是 private 或 internal,或者该检查在声明属性的同一模块中执行。智能转换不适用于 open 的属性或者具有自定义 getter 的属性;
  • var 局部变量——如果变量在检查和使用之间没有修改、没有在会修改它的 lambda 中捕获、并且不是局部委托属性;
  • var 属性——决不可能(因为该变量可以随时被其他代码修改)。

“不安全的”转换操作符

通常,如果转换是不可能的,转换操作符会抛出一个异常。因此,我们称之为不安全的。 Kotlin 中的不安全转换由中缀操作符 as(参见operator precedence)完成:

val x: String = y as String

请注意,null 不能转换为 String 因该类型不是可空的, 即如果 y 为空,上面的代码会抛出一个异常。 为了匹配 Java 转换语义,我们必须在转换右边有可空类型,就像:

val x: String? = y as String?

“安全的”(可空)转换操作符

为了避免抛出异常,可以使用安全转换操作符 as?,它可以在失败时返回 null

val x: String? = y as? String

请注意,尽管事实上 as? 的右边是一个非空类型的 String,但是其转换的结果是可空的。

类型擦除与泛型检测

Kotlin 在编译时确保涉及泛型操作的类型安全性, 而在运行时,泛型类型的实例并无未带有关于它们实际类型参数的信息。例如, List<Foo> 会被擦除为 List<*>。通常,在运行时无法检测一个实例是否属于带有某个类型参数的泛型类型

为此,编译器会禁止由于类型擦除而无法执行的 is 检测,例如 ints is List<Int> 或者 list is T(类型参数)。当然,你可以对一个实例检测星投影的类型

if (something is List<*>) {
    something.forEach { println(it) } // 这些项的类型都是 `Any?`
}

类似地,当已经让一个实例的类型参数(在编译期)静态检测, 就可以对涉及非泛型部分做 is 检测或者类型转换。请注意, 在这种情况下,会省略尖括号:

fun handleStrings(list: List<String>) {
    if (list is ArrayList) {
        // `list` 会智能转换为 `ArrayList<String>`
    }
}

省略类型参数的这种语法可用于不考虑类型参数的类型转换:list as ArrayList

带有具体化的类型参数的内联函数使其类型实参在每个调用处内联,这就能够对类型参数进行 arg is T 检测,但是如果 arg 自身是一个泛型实例,类型参数还是会被擦除。例如:

//sampleStart
inline fun <reified A, reified B> Pair<*, *>.asPairOf(): Pair<A, B>? {
    if (first !is A || second !is B) return null
    return first as A to second as B
}

val somePair: Pair<Any?, Any?> = "items" to listOf(1, 2, 3)

val stringToSomething = somePair.asPairOf<String, Any>()
val stringToInt = somePair.asPairOf<String, Int>()
val stringToList = somePair.asPairOf<String, List<*>>()
val stringToStringList = somePair.asPairOf<String, List<String>>() // 破坏类型安全!
//sampleEnd

fun main(args: Array<String>) {
    println("stringToSomething = " + stringToSomething)
    println("stringToInt = " + stringToInt)
    println("stringToList = " + stringToList)
    println("stringToStringList = " + stringToStringList)
}

非受检类型转换

如上所述,类型擦除使运行时不可能对泛型类型实例的类型实参进行检测,并且代码中的泛型可能相互连接不够紧密,以致于编译器无法确保类型安全。

即便如此,有时候我们有高级的程序逻辑来暗示类型安全。例如:

fun readDictionary(file: File): Map<String, *> = file.inputStream().use { 
    TODO("Read a mapping of strings to arbitrary elements.")
}

// 我们已将存有一些 `Int` 的映射保存到该文件
val intsFile = File("ints.dictionary")

// Warning: Unchecked cast: `Map<String, *>` to `Map<String, Int>`
val intsDictionary: Map<String, Int> = readDictionary(intsFile) as Map<String, Int>

编译器会对最后一行的类型转换产生一个警告。该类型转换不能在运行时完全检测,并且不能保证映射中的值是“Int”。

为避免未受检类型转换,可以重新设计程序结构:在上例中,可以使用具有类型安全实现的不同接口 DictionaryReader<T>DictionaryWriter<T>。 可以引入合理的抽象,将未受检的类型转换从调用代码移动到实现细节中。 正确使用泛型型变也有帮助。

对于泛型函数,使用具体化的类型参数可以使诸如 arg as T 这样的类型转换受检,除非 arg 对应类型的自身类型参数已被擦除。

可以通过在产生警告的语句或声明上用注解 @Suppress("UNCHECKED_CAST") 标注来禁止未受检类型转换警告:

inline fun <reified T> List<*>.asListOfType(): List<T>? =
    if (all { it is T })
        @Suppress("UNCHECKED_CAST")
        this as List<T> else
        null

在 JVM 平台中,数组类型Array<Foo>)会保留关于其元素被擦除类型的信息,并且类型转换为一个数组类型可以部分受检: 元素类型的可空性与类型实参仍然会被擦除。例如, 如果 foo 是一个保存了任何 List<*>(无论可不可空)的数组的话,类型转换 foo as Array<List<String>?> 都会成功。