为什么 kotlin 不允许协变 mutablemap 成为委托？

Question

我是 Kotlin 的新手。 当我学习Storing Properties in a Map。我尝试以下用法。

class User(val map: MutableMap<String, String>) {
    val name: String by map
}

class User(val map: MutableMap<String, in String>) {
    val name: String by map
}

class User(val map: MutableMap<String, out String>) {
    val name: String by map
}

前两个都可以，最后一个失败。 加上out修饰符，getName的字节码是这样的：

  public final java.lang.String getName();
     0  aload_0 [this]
     1  getfield kotl.User.name$delegate : java.util.Map [11]
     4  astore_1
     5  aload_0 [this]
     6  astore_2
     7  getstatic kotl.User.$$delegatedProperties : kotlin.reflect.KProperty[] [15]
    10  iconst_0
    11  aaload
    12  astore_3
    13  aload_1
    14  aload_3
    15  invokeinterface kotlin.reflect.KProperty.getName() : java.lang.String [19] [nargs: 1]
    20  invokestatic kotlin.collections.MapsKt.getOrImplicitDefaultNullable(java.util.Map, java.lang.Object) : java.lang.Object [25]
    23  checkcast java.lang.Object [4]
    26  aconst_null
    27  athrow
      Local variable table:
        [pc: 0, pc: 28] local: this index: 0 type: kotl.User

正如我们所见，它会导致NullPointerException。

为什么地图委托上不允许逆变？

为什么 kotlin 没有给我编译错误？

Answer 1

简短回答：这不是编译器中的错误，而是operator getValue() 的签名如何为MutableMap 声明的不幸结果。

长答案： delegating properties 映射是可能的，因为标准库中有以下三个运算符函数：

// for delegating val to read-only map
operator fun <V, V1: V> Map<in String, @Exact V>.getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): V1

// for delegating var to mutable map
operator fun <V> MutableMap<in String, in V>.getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): V

operator fun <V> MutableMap<in String, in V>.setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: V)

这里选择了MutableMap 接收器的使用站点差异，以便可以将某种类型的属性委托给可以存储其超类型的映射：

class Sample(val map: MutableMap<String, Any>) {
    var stringValue: String by map
    var intValue: Int by map
}

不幸的是，当您尝试使用投影出的MutableMap<String, out String> 作为val 属性的代表并因此作为getValue 运算符的接收者时，会发生以下情况：

• 选择MutableMap<in String, in V>.getValue 重载，因为它具有更具体的接收器类型。
• 由于接收器映射具有out String 类型参数投影，因此不知道它的实际类型参数是什么（它可以是MutableMap<..., String> 或MutableMap<..., SubTypeOfString>），所以唯一安全的选择是假设它是Nothing ，它是所有可能类型的子类型。
• 此函数的返回类型声明为V，已推断为Nothing，编译器插入一个检查，确认实际返回值的类型为Nothing，这应该总是失败，因为不能'不是Nothing 类型的值。此检查在字节码中类似于 throw null。

我已经打开了一个问题 KT-18789 来看看我们可以用这个操作符函数的签名来做什么。

UPD：签名已在 Kotlin 1.2.20 中修复

同时，您可以将MutableMap 强制转换为Map，以便选择getValue 的第一个重载：

class User(val map: MutableMap<String, out String>) {
    val name: String by map as Map<String, String>
}

Answer 2

是的...编译器在这里肯定是错误的。 （使用 Kotlin 版本 1.1.2-5 进行测试）

首先，在将属性委托给映射的情况下，您可以使用属性的名称在映射中为其查找值。

使用MutableMap<String, in String>，相当于Java 的Map<String, ? super String>，它使用逆变。

使用MutableMap<String, out String>，相当于使用协方差的Java的Map<String, ? extends String>。

（你把两者混在一起了）

协变类型可以用作生产者。逆变类型可以用作消费者。 （请参阅PECS。抱歉，我没有 Kotlin 特定链接，但原则仍然适用）。

Delegation by map 使用第二种通用​​类型的地图作为生产者（您可以从地图中得到 out 的东西），因此不应使用 MutableMap<String, in String>，因为它的第二个参数是一个消费者（把东西放进去）。

由于某种原因，编译器会在 MutableMap<String, in String> 的情况下生成 MutableMap<String, out String> 所需的代码，这是错误的，如您在此示例中所见：

class User(val map: MutableMap<String, in String>) {
    val name: String by map
}

fun main(args:Array<String>){
    val m: MutableMap<String, CharSequence> = mutableMapOf("name" to StringBuilder())
    val a = User(m)

    val s: String = a.name
}

您将得到一个类转换异常，因为 VM 试图将 StringBuilder 视为 String。但是您不使用任何显式强制转换，因此它应该是安全的。

不幸的是，它在out的有效用例中生成了垃圾（throw null）。

在 String 的情况下，使用协方差 (out) 并没有什么意义，因为 String 是最终的，但在不同类型层次结构的情况下，我能想到的唯一解决方法of 就是手动修补字节码，简直是噩梦。

我不知道是否有现有的错误报告。我想我们只能等到这个问题得到解决。