Kotlin入门

bigdevil
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这篇文章会列出我认为入门需要掌握的特性，如果要想应用到项目中去的话可以先去GitHub上找一些优秀的Kotlin项目学习一下Kotlin的编程思想。

Kotlin中文站：里面有一些参考资料以及一些推荐书籍。

如何在IDE中查看Kotlin编译过后的Java代码

很多时候直接看下编译后的Java代码比看别人的解释容易得多。 以Android Studio为例：Tools -> Kotlin -> Show Kotlin Bytecode -> 会出现一个小窗口，点击Decompile

基本语法

基本语法可以看这个java-to-kotlin（这个很重要，一定要先看一下，内容并不多），里面是关于Java与Kotlin语法上的不同，当然只看这些是不够的

Lambda 表达式

在Kotlin中大家基本上都会用lambda表达式去写代码，这里不建议直接去看Kotlin lambda表达式的语法，自己刚开始写Demo的时候编译器会给出一些警告，指出某些代码可以被转换成lambda表达式，然后让编译器去帮你转换，有了这些基本印象后再去看语法会感觉比较友好，具体的语法这里就不说了，内容还是比较多的，可以自行查找。

访问修饰符

private ：类内部可见

protected：类内部及其子类可见

internal：Module内可见

public ：全局可见

变量

  • var表示可变变量（variable），val表示不可变变量（value），也就是后者是被final修饰的
  • 变量类型不是必须的，编译器可以自动识别，比如val name = "xiaoming"编译器会自动识别为String类型
  • Kotlin是空安全的，对象默认是不能为null的，如果想要赋值为null在声明对象类型时需要加上?，且可空类型不能直接调用其方法，需要使用?.或!!，如果为null前者会返回null后者会抛出空指针异常，具体如下：
var str1: String = "abc"
str1 = null // 编译器会报错
var str2: String? = "abc"
str2 = null // 没问题

str1.length // 没问题
str2.length // 编译器会报错

val out = str2?.length //没问题
println(out) // 这里输出null

str2!!.length // 这里运行时抛出空指针

if (str2 != null )  {
    str2.length // 没问题
}
  • var和val都是private的（就算显式声明了public也会被编译成private），编译器会自动生成getter/setter方法（val只有getter），在Kotlin中可以直接使用.来调用，编译器会自己去调用它的getter/setter方法，如user.id = 1会去调用user对象的setId(1) 如果不想让成员变量被外部访问，可以显示声明变量为private，如private val id = 1，这样编译器就不会生成getter/setter 当然getter/setter方法是可以被修改的，操作如下：
class User{
    var id = 0
        get() = field - 1
        set(value) {
            field = value + 1
        }
}

其中field被称为”幕后字段“指的就是当前变量，像下面这种写法是错误的，因为id = value + 1会继续调用id的setId(value + 1)方法，就会产生死循环。

class User{
    var id = 0
        set(value) {
            id = value + 1
        }
}

字符串模板

在Kotlin中不需要使用+来拼接字符串，一个字符串中可以通过$来获取变量值，如下

    val name = "xiaoming"
    println("name is $name") // 获取变量值
    println("length is ${name.length}") // 使用表达式
    println("${'$'}29.18") // 打印 $ 符号

上面的代码分别会输出

name is xiaoming

length is 8

$29.18

函数

  • 所有函数默认是public的
  • 所有函数默认是final的（抽象函数和接口函数除外），想要不final需要加上open关键字修饰
    // 可以被重写
    open fun canOverride() {}

    // 无法被重写
    fun cannotOverride() {}
  • 重写父类函数需要在函数声明前加上overrider关键字
    override fun toString() = "kotlin"
  • 如果函数只有一个语句可以直接用赋值的形式
    fun plus(x: Int,y: Int) : Int = x + y // 此处返回类型可以省略
    fun sout(s: String) = print(s)
  • Kotlin中函数的参数是可以有默认值的，这样就不用写重载函数了
    fun userInfo(id: Int, name: String = "xiaoming", sex: String = "male") {
        println("id: $id, name: $name, sex: $sex")
    }

    fun test() {
        userInfo(1) // 输出：id: 1, name: xiaoming, sex: male
        userInfo(2, "xiaohong") // 输出：id: 2, name: xiaohong, sex: male
        userInfo(1, sex = "female") // 输出：id: 1, name: xiaoming, sex: female
    }

如果想要提供给Java使用可以加上@JvmOverloads，这样编译成Java代码时就会生成对应重载函数

    @JvmOverloads
    fun userInfo(id: Int, name: String = "xiaoming", sex: String = "male") {
        println("id: $id, name: $name, sex: $sex")
    }
  • 无返回类型的函数会返回一个Unit对象，Unit可以理解成Java的Void，可以作为泛型对象，如果将Unit类型的函数赋值给一个变量，编译器会给变量赋值一个Unit单例
    val a = test()

编译为Java之后就是这样的

    Unit a = Unit.INSTANCE;

Unit直接继承于Any类（即Java中的Object类），只重写了toString方法

    override fun toString() = "kotlin.Unit"

嵌套函数

在Kotlin中函数是可以嵌套的，内部函数可以访问到外部函数的局部变量，且其本身只能被外部函数访问。

    fun outFun(name: String) {
        fun nestFun() {
            print(name)
        }
        nestFun()
    }

扩展函数

这是Kotlin的一个非常好用的特性，它可以为一个类添加函数，在这个函数中可以访问到对象的公有属性和方法，声明完扩展函数之后，该类及其子类的对象就可以直接通过.来调用这个函数，比如为CharSequence类添加一个toList方法，将字符逐个添加到一个列表中然后返回

fun CharSequence.toList(): List<Char> {
    val list = ArrayList<Char>()
    for (char in this) {
        list.add(char)
    }
    return list
}

声明完上面这段代码之后，就可以直接调用了

    val s = "asdf"
    val list = s.toList()

除了扩展函数之外，Kotlin还支持扩展属性，但是扩展属性不能直接赋值，只能设置它的getter/setter方法，实际上编译成Java代码后还是扩展了两个方法

var StringBuilder.lastChar: Char
    get() = get(length - 1)
    set(value) = setCharAt(length - 1, value)

高阶函数

在Kotlin中函数可以作为参数传入到另一个函数中

    fun run(block: () -> Unit) {
        block()
    }

上面就是一个简单的高阶函数，可以这样使用，运行之后就会输出run，这里用到了Lambda 表达式，不懂的可以再去看下

    run {
        print("run")
    }

通过::来获取某个对象的方法来传入（::也可以用来获取变量）

    val runnable = Runnable {
        print("run")
    }
    run(runnable::run)

内联函数

通过inline修饰的函数为内联函数

当我们使用高阶函数时，传入的函数对象会被编译成一个对象，然后再调用该对象的方法，这样会增加内存和性能的开销，而如果使用内联函数的话就可以将方法的调用转换为语句的调用

    fun run(block: () -> Unit) {
        block()
    }

    fun testRun() {
        run {
            print("run")
        }
    }

上面的代码编译成Java代码大致是这样的，可以看到在testRun方法中，直接被编译成了语句调用

   public final void run(@NotNull Function0 block) {
      block.invoke();
   }

   public final void testRun() {
      String var = "run";
      System.out.print(var);
   }

使用内联函数可以避免产生多余的对象，但是会增加编译后代码量，所以要避免内联代码块过大的函数，如果一个函数中有包含多个函数参数，可以通过noinline关键字来避免内联

inline fun foo(inlined: () -> Unit, noinline notInlined: () -> Unit) {}

类

  • 所有类都继承于Any类，相当于Java中的Object
  • 类与函数一样默认都是public final的，想要类可以被继承同样需要用open关键字来修饰
  • 类的继承与接口的实现都是通过:来表示的，中间由,隔开且没有顺序要求
open class A()
interface B
class C : A(), B
  • 类的构造函数在init代码块中实现，如果不需要对构造函数添加访问修饰符或者注解，那么constructor关键字可以省略
class Test constructor(a:Int) {
    init {
        println("Here is the constructor.")
        println("value a= $a")
    }
}

如果只想通过构造函数给成员变量赋值的话可以直接这样

class Test(val a:Int){
    ...
}

如果想让构造函数私有可以这样

class Test private constructor() {
    ...
}
  • 如果需要多个构造函数可以在类的内部使用constructor关键字来声明，这在Kotlin中叫做次构造函数，而声明在类名上的叫做主构造函数，次构造函数需要直接或间接的继承主构造函数，具体可以看这里
class Test() {
    init {
        ...
    }
    constructor(a:Int): this() {
        ...
    }
}
  • Kotlin中有两种class类，一种就是Java中Class，另外一种是Kotlin自由的KClass，它们的获取方式也不一样
    val kClazz = Person::class
    val clazz = Person::class.java

嵌套类

嵌套类编译成Java代码之后就是静态内部类

class Out {
    ...
    class Nest {
       ... 
    }
}
val nestClass = Out.Nest()

内部类

Kotlin中内部类需要使用inner关键字修饰

class Out {
    ...
    inner class Inner {
       ...
    }
}
val innerClass = Out().Inner()

object关键字

object关键字可以简单地创建一个单例类，其中的变量和方法都可以直接通过类名来调用

fun main(args: Array<String>) {
    val string = Singleton.str;
    Singleton.printMessage(string)
}

object Singleton {
    val str = "Singleton"
    fun printMessage(message: String) = println("$str $message")
}

可以用来写工具类

object StringUtils {
    fun isEmpty(str: String?) = str == null || str == ""
}

伴生对象

Kotlin中并没有static关键字，如果需要静态变量或是静态方法的话就要使用伴生对象，使用companion object来声明，伴生对象的命名可以省略，编译器会使用默认的命名Companion，一个类只能拥有一个伴生对象

fun main(args: Array<String>) {
    val test = Test.create()
    println(Test.TAG)
}

class Test {
    companion object {
        val TAG = "KotlinTest"
        fun create() = Test()
    }
}

上面的代码会将TAG编译成Test类的静态成员变量，而create()方法其实不是一个真正的静态方法，它是属于伴生对象类的一个普通的public成员方法，伴生对象实际上是外部类的一个静态单例内部类，虽然可以直接通过Test类来调用create()，但其实编译过后是这样的

    // kotlin code
    val test = Test.create()

    // java code
    Test test = Test.Companion.create();

如果想要生成一个真正的静态方法，可以使用@JvmStatic注解来实现 下面使用object和companion object写一个延时加载的单例类

class Singleton private constructor() {
    companion object {
        fun getInstance() = Holder.instance
    }
    object Holder {
        val instance = Singleton()
    }
}

数据类

数据类类似于lombok的@Data注解，可以自动生成toString()，equals()，hashcode()，copy()等方法，具体可以去看一下编译成的Java代码

data class User(val id:Int, val name:String, val age:Int)

除了常用的getter/setter之外还可以这样用

    val user1 = User(1, "Ben", 25)
    val user2 = user1.copy(id= 2, age = 23)
    val (id, name, age) = user1

第二行代码将user1拷贝给了user2并修改了id和age，第三行代码将user1的三个数据分别赋值给了id，name，age三个变量，这个被称为解构，之所以可以这样写是因为数据类还实现了componentN()，后面在运算符重载会讲到

密封类

密封类本身是个抽象类，主要特点是它的构造方法是私有的，直接继承它的子类只能定义在密封类所在的文件中，无法定义在别的文件中，也就是说它限制了外部继承，直接子类就是确定的那几个，所以密封类也可以理解为功能更多的枚举类，因为它可以有更多的属性以及方法

sealed class Person(val name: String, var age: Int) {
    class Male(name: String, age: Int) : Person(name, age)
    class Female(name: String, age: Int) : Person(name, age)
}

Kotlin也对密封类使用when语句也做了优化，可以不写else，因为子类是确定的那几个

fun test(person: Person) {
    when (person) {
        is Person.Male -> println("male")
        is Person.Female -> println("female")
    }
}

操作符重载

Kotlin中的各种操作符都对应着一种方法，比如+，-，*，/分别对应着plus，minus，times，div，这些方法都是可以被重载的，编写时需要在方法前面加上operate来修饰

fun main(args: Array<String>) {
    val a = Point(1, 4)
    val b = Point(2, 3)
    val c = a + b
    c.printPoint()
}

class Point(val x: Int, val y: Int) {
    operator fun plus(another: Point): Point {
        return Point(x + another.x, y + another.y)
    }

    fun printPoint() {
        println("x= $x, y= $y")
    }
}

上面的代码运行之后会输出"x= 3, y= 7"，此外还有很多操作符，这里就不列举了，前面说到的componentN()其实也是操作符对应的方法，val (id, name, age) = user编译之后就是

      int id = user.component1();
      String name = user.component2();
      int age = user.component3();

常量

使用const val来声明一个常量，常量只能在object，companion object或是类的外部声明，且只能是基本数据类型或是String类型，因为常量要求在编译期就能确定它的值

const val pi = 3.14

object A {
    const val pi = 3.14
}

class B {
    companion object {
        const val pi = 3.14
    }
}

前面说过val是不可变变量，它和常量的区别是const val编译之后是public的而val是pirvate的，访问val只能通过它的getter方法，而getter方法又是可以修改的（如下），对于开发者来说，常量应该是一个确定的值，所以val不是常量

object A {
    val pi = 3.14
        get() = field + Math.random()
}

其他

下面的这些还是属于Kotlin入门的范畴，并不是不重要，只是内容较多，就不详细讲了，网上相关的文章也有很多

  • Kotlin标准库

    Kotlin标准库提供了一些好用的函数，可以看下那些函数的实现，对学习Kotlin也有很大帮助

  • 委托/委托属性

    Kotlin语言是原生支持委托的，其中还包括了委托属性

  • 泛型

    Kotlin的泛型和Java的泛型大致上是相同的，但是写法上还是有点区别的，而且Kotlin可以使用inline和reified来支持真泛型

  • 协程

    Kotlin是有协程库来支持协程的，Kotlin的协程可以理解为和线程池类似的线程框架，但是使用起来更加方便

  • 集合操作符

    Kotlin为集合提供了一系列操作符（实际上是集合的扩展函数），类似于RxJava，可以链式调用

  • 与Java交互

    一般使用Kotlin开发避免不了与Java交互，对于调用Java代码或是让Java调用Kotlin代码都可能会存在一些问题

  • Anko、ktx

    Anko和ktx是为android设计的一个kotlin代码库，对于android开发可以了解一下

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