干货 | Kotlin超棒的语言特性

作者简介

 

何伦，携程度假BU移动端资深研发经理，负责iOS、Android平台上跟团游产品预订流程的前端页面的研发工作。对新技术有着浓厚的兴趣。

自从2017年Google宣布Kotlin成为Android官方开发语言之后，Kotlin受到广大Android开发者的追捧。其强大的安全性，简洁性和与Java的互操作性，为开发者带来了耳目一新的开发体验，也极大提升了Android原生代码的开发效率。

不过大部分开发者对Kotlin的使用，仍然局限于把Java代码逻辑按照Kotlin语法进行转换的层面，其实Kotlin和Java虽然具有很强的互操作性，但本质上还是两种完全不同设计思想的语言。

本文在假定读者有一定Kotlin开发基础的前提下，详细讲解一些具有Kotlin特色的实用的语言特性，帮助开发者能够写出更加“具有Kotlin风格”的代码。这些语言特性包括空安全、Elvis表达式、简洁字符串等等。

01

更加安全的指针操作

在Kotlin中，一切皆是对象。不存在int, double等关键字，只存在Int, Double等类。

所有的对象都通过一个指针所持有，而指针只有两种类型：var 表示指针可变，val表示指针不可变。为了获得更好的空安全，Kotlin中所有的对象都明确指明可空或者非空属性，即这个对象是否可能为null。

对于可空类型的对象，直接调用其方法，在编译阶段就会报错。这样就杜绝了空指针异常NullPointerException的可能性。

如上图，编译器会报错

Error:Only safe (?.) or non-null asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type String

02

？表达式和Elvis表达式

Kotlin特有的？表达式和Elvis表达式可以在确保安全的情况下，写出更加简洁的代码。比如我们在Android页面开发中常见的删除子控件操作，用Java来写是这样的：

为了获得更加安全的代码，我们不得不加上很多if else 判断语句，来确保不会产生空指针异常。但Kotlin的？操作符可以非常简洁地实现上述逻辑：

那么这个？表达式的内在逻辑是什么呢？以上述代码为例，若view == null，则后续调用均不会走到，整个表达式直接返回null，也不会抛出异常。也就是说，？表达式中，只要某个操作对象为null，则整个表达式直接返回null。

除了？表达式，Kotlin还有个大杀器叫Elvis表达式，即？： 表达式，这两个表达式加在一起可以以超简洁的形式表述一个复杂逻辑。

以上面表达式为例，我们以红线把它划分成两个部分。若前面部分为null，则整个表达式返回值等于c的值，否则等于前面部分的值。把它翻译成Java代码，是这样的

同样等同于这样

即Elvis表达式的含义在于为整个 ？表达式托底，即若整个表达式已经为null的情况下，Elvis表达式能够让这个表达式有个自定义的默认值。这样进一步保证了空安全，同时代码也不失简洁性。

03

更简洁的字符串

同Java一样，Kotlin也可以用字面量对字符串对象进行初始化，但Kotlin有个特别的地方是使用了三引号”””来方便长篇字符串的书写。而且这种方法还不需要使用转义符。做到了字符串的所见即所得。

同时，Kotlin还引入了字符串模板，可以在字符串中直接访问变量和使用表达式：

04

强大的when语句

Kotlin中没有switch操作符，而是使用when语句来替代。同样的，when 将它的参数和所有的分支条件顺序比较，直到某个分支满足条件。如果其他分支都不满足条件将会进入 else 分支。

但功能上when语句要强大得多。首先第一点是，我们可以用任意表达式（而不只是常量）作为分支条件，这点switch就做不到。如下述代码，前面三个分支条件分别是：１、变量在[1, 10]区间内， 2、变量x不在[10, 20]区间内，3、变量x是一个字符串。这个表达式用switch语句基本无法实现，只能用if else 链来实现。

说起if else 链，我们可以直接用when语句把它给替换掉：

05

对象比较

Java的 == 操作符是比较引用值，但Kotlin 的 == 操作符是比较内容， === 才是比较引用值。基于这点，我们可以写出逻辑更简洁合理的代码：

上述代码可以直接用when语句实现

06

Nullable Receiver

NullableReceiver我将其翻译成“可空接收者”，要理解接收者这个概念，我们先了解一下Kotlin中一个重要特性：扩展。Kotlin能够扩展一个类的新功能，这个扩展是无痕的，即我们无需继承该类或使用像装饰者的设计模式，同时这个扩展对使用者来说也是透明的，即使用者在使用该类扩展功能时，就像使用这个类自身的功能一样的。

声明一个扩展函数，我们需要用一个接收者类型，也就是被扩展的类型来作为他的前缀，以下述代码为例：

上述代码为 MutableList<Int> 添加一个swap 函数， 我们可以对任意 MutableList<Int> 调用该函数了：

其中MutableList<Int>就是这个扩展函数的接收者。值得注意的是，Kotlin允许这个接收者为null，这样我们可以写出一些在Java里面看似不可思议的代码。比如我们要把一个对象转换成字符串，在Kotlin中可以直接这么写：

上述代码先定义了一个空指针对象，然后调用toString方法，会不会Crash？其实不会发生Crash，答案就在“可空接收者”，也就是Nullable Receiver，我们可以看下这个扩展函数的定义：

扩展函数是可以拿到接收者对象的指针的，即this指针。从这个方法的定义我们可以看到，这个方法是对Any类进行扩展，而接收者类型后面加了个?号，所以准确来说，是对Any?类进行扩展。我们看到，扩展函数一开始就对接收者进行判空，若为null，则直接返回 “null” 字符串。所以无论对于什么对象，调用toString方法不会发生Crash.

07

关键字object

前面说过，Kotlin中一切皆为对象，object在Kotlin中是一个关键字，笼统来说是代表“对象”，在不同场景中有不同用法。

第一个是对象表达式，可以直接创建一个继承自某个（或某些）类型的匿名类的对象，而无须先创建这个对象的类。这一点跟Java是类似的：

第二，对象字面量。这个特性将数字字面量，字符串字面量扩展到一般性对象中了。对应的场景是如果我们只需要“一个对象而已”，并不需要特殊超类型。典型的场景是在某些地方，比如函数内部，我们需要零碎地使用一些一次性的对象时，非常有用。

第三，对象声明。这个特性类似于Java中的单例模式，但我们不需要写单例模式的样板代码即可以实现。

请注意上述代码是声明了一个对象，而不是类，而我们想要使用这个对象，直接引用其名称即可：

08

有趣的冒号

从语法上来看，Kotlin大量使用了冒号（：）这一符号，我们可以总结一下，这个冒号在Kotlin中究竟代表什么。

考虑下面四种场景：

• 在变量定义中，代表变量的类型

• 在类定义中，代表基类的类型

• 在函数定义中，代表函数返回值的类型

• 在匿名对象中，代表对象的类型

笼统来说，Kotlin的设计者应该就是想用冒号来笼统表示类型这一概念。

09

可观察属性

可观察属性，本质就是观察者模式，在Java中也可以实现这个设计模式，但Kotlin实现观察者模式不需要样板代码。在谈Kotlin的可观察属性前，先看下Kotlin里面的委托。同样的，委托也是一种设计模式，它的结构如下图所示：

Kotlin在语言级别支持它，不需要任何样板代码。Kotlin可以使用by关键字把子类的所有公有成员都委托给指定对象来实现基类的接口：

上述代码中，Base是一个接口，BaseImpl是它的一个实现类，通过by b语句就可以把Derived类中的所有公有成员全部委托给b对象来实现。我们在创建Derived类时，在构造器中直接传入一个BaseImpl的实例，那么调用Derived的方法等同于调用BaseImpl的实例的方法，访问Derived的属性也等同于访问BaseImpl的实例的属性。

回到可观察属性这个概念，Kotlin通过 Delegates.observable()实现可观察属性：

上述代码中，name是一个属性，改变它的值都会自动回调{ kProperty,  oldName,  newName -> }这个lambda表达式。简单来说，我们可以监听name这个属性的变化。

可观察属性有什么用处呢？ListView中有一个经典的Crash：在数据长度与Adapter中的Cell的长度不一致时，会报IllegalStateException异常。这个异常的根本原因是修改了数据之后，没有调用notifyDataSetChanged，导致ListView没有及时刷新。如果我们把数据做成可观察属性，在观察回调方法中直接刷新ListView，可以杜绝这个问题。

10

函数类型

Kotlin中一切皆是对象，函数也不例外。在Kotlin中，函数本身也是对象，可以拥有类型并实例化。Kotlin 使用类似 (Int) -> String 的一系列函数类型来处理函数的声明，比如我们常见的点击回调函数：

箭头表示法是右结合的，(Int) -> (Int) -> Unit 等价于(Int) ->((Int) -> Unit)，但不等于 ((Int) -> (Int)) -> Unit。可以通过使用类型别名给函数类型起一个别称：

函数对象最大的作用是可以轻易地实现回调，而不需要像Java那样通过代理类才可以做到。我们以ScrollView滑动的回调为例，看一下使用Java编写一份Callback需要花费多大成本。对于主调方，即MyScrollView类而言，首先我们需要一个Callback的接口（OnScrollCallback），这个接口里面有一个待实现的onScroll方法。然后需要一个属性来保存回调对象。最后在View滑动的时候，我们调用这个回调对象的onScroll以实现回调。

对于被调方，即MyScrollView的使用者而言，我们需要一个实现OnScrollCallback接口的对象。然后设置成MyScrollView的回调对象，才能够实现滑动回调。

我们只是实现一个简单的回调而已，为什么还要这么复杂呢？本质上是因为Java里面函数并不是对象，所以要实现回调，必须要实现一个代理类来包装这个函数，否则我们无法传递这个函数给主调方。

Kotlin实现回调就是完全不一样的方式了，因为Kotlin的函数也是对象，所以我们直接把函数对象传递给主调方即可。

看一下上面的代码，就是这么简单！

再介绍下如何将函数类型实例化，有几种常见方式：

一是使用函数字面值的代码块，比如lambda 表达式   { a, b -> a + b }，或者匿名函数fun(s: String): Int { return s.toIntOrNull()?: 0 }

二是使用已有声明的可调用引用，包括顶层、局部、成员、扩展函数 ::isOdd    String::toInt，或者顶层、成员、扩展属性 List<Int>::size，或者是构造函数 ::Regex

三是使用实现函数类型接口的自定义类的实例

四是编译器推断

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工具

对于初学Kotlin的开发者而言，编译器提供了贴心的小工具，甚至可以直接把Java代码转换成Kotlin代码。直接把Java代码拷贝到.kt文件中，编译器会弹出如下提示：

Kotlin与Java是100%兼容的，因为它最终会编译成Java字节码，我们可以通过 Android Studio工具看到编译的bytecode：

我们还可以把编译出来的Java字节码反编译成Java代码，这样可以窥探Kotlin的实现机理：

事实上，Kotlin优秀的语言特性绝对不止本文提到的这几种，还有很多，比如函数默认参数、扩展属性、懒初始化、局部函数、数据类，等等。欢迎大家在学习的过程中一起交流。

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