Kotlin刨根问底(一)：你真的了解Kotlin中的空安全吗？

coder_pig
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这篇之前写过，删了一些废话，修正了一些错误，弄了下排版，最近开始连载这个系列，
行文结构：要点提炼(方便回顾) + 常规操作 + 源码层面摸索实现原理，
内容部分摘取自：《Kotlin实用指南》，感兴趣的可以订阅一波 ~

0x1、要点提炼

  • Kotlin中通过「非空类型」与「可空类型」来规避 NPE；
  • 可空操作符「`?`」、安全调用操作符「`?.`」、非空断言运算符「`!!`」；
  • Elvis操作符「`?:`」如果不为空返回它，否则返回另一个值；
  • 安全的类型转换「`as?`」
  • ?.let{}
  • 不是绝对的空指针安全：Kotlin调用返回空的Java代码；
  • Kotlin空安全的实现原理：

0x2、Kotlin里的空安全用法

NullPointerException(NPE)，空指针异常，发生在运行时，引用一个空对象的方法时会抛出。

Java中常见的规避手段是：

在对象使用前进行判空：if (obj != null)

多层判空时显得不是很美观，而Kotlin中是「空安全」的：

编译期 就处理Null

空安全不是Kotlin特有的，其他很多编程语言也有，下面简述下Kotlin空安全的相关用法。

① 非空类型与可空类型

Kotlin中通过「非空类型」和「可空类型」来规避NPE，非空类型不能设置为Null值：

可空类型可以设置为Null值，在类型后加上 可空操作符(?) 即可，代码示例如下：

可空类型，直接访问它的属性或方法，会报错：

可以通过 安全调用操作符(?.) 或 非空断言运算符(!!) 来解决，代码示例如下：

运行结果如下：

② Elvis操作符(?:)

三目条件运算符的简略写法：如果不是空，就返回它，否则返回另一个值。代码示例如下：

③ 安全的类型转换

Kotlin中可以使用as关键字来进行类型转换，而使用as?表示安全类型的转换。最常见的使用场合，后台接口返回一个参数，需要我们自己做下类型转换，直接用as的话，如果参数为null或者非String类型，就可能引发异常，如果用as? ，参数异常则不会转换，代码示例如下：

运行结果如下：

④ ?.let{}

let函数除了可用于在同一个作用域下操作变量外（代码更优雅）外：

tvTitle.let {
    it.text = "标题"
    it.textSize = 18.0f
    it.gravity = Gravity.LEFT or Gravity.CENTER
    it.setOnClickListener {}
}

还可以用作做判null操作，比如下面这样的代码：

test我们已经设置了一个值，但是还是报错，添加上一个非空断言即可：

还有个更优雅的写代码方式，就是用2，修改后的代码如下：

另外?.let{}遍历集合会忽略null值，只对非null值执行操作；除此之外，还可以用集合操作函数filterNotNull过滤出非空元素。

0x3、不是绝对的空指针安全

如题，Kotlin中并不是绝对的空指针安全，最常见的就是在Kotlin去调Java代码，比如下面这个例子：

//Java
public class Test {
    public static String getMsg() {
        return null;
    }
}

//Kotlin
fun main() {
    println(Test.getMsg().length)
}

运行后就直接报错：

当你与Java代码进行互操作时，Null安全性确实被破坏了，当然想规避这个问题也很简单，加个?即可，示例如下：

fun main() {
    println(Test.getMsg()?.length)
}

运行结果如下：

Tips：也可以为Java代码@NotNull注解来解决~

0x4、Kotlin是如何实现空安全的

接着我们来探究下，Kotlin中到底是怎么实现空安全的，写下简单的代码：

fun test_1(str: String) = str.length
fun test_2(str: String?) = str?.length
fun test_3(str: String?) = str!!.length
fun test_4(str: Any?) { str as String }
fun test_5(str: Any?) { str as? String }

接着依次点击：Tools -> Kotlin -> Show Kotlin Bytecode，生成字节码：

生成后的Java代码如下：

接着分析一波，首先是test_1函数，可以看到这里有一个@NotNull的注解，然后是：

Intrinsics.checkParameterIsNotNull(str, "str");

Intrinsics是Kotlin的一个内部类，定位到checkParameterIsNotNull函数：

再跟：

行吧，其实就是直接对参数判空，如果为空抛出参数为空的异常。接着看下test_2函数，比较简单，判断是否为空，不为空的话，调用对应的方法，否则返回一个null。再接着是test_3函数，直接判断是否为空，空的话直接抛出Npe异常。

然后是test_4函数，判空，如果空抛出类型转换异常，否则执行后续代码；最后是test_5函数，创建一个新对象把参数的值传给他，然后进行类型判断，如果不是特定类型，对象赋值null，然后把执行类型强转后的对象赋值给一个新的对象。

综上，Kotlin中对空安全背后的处理套路如下：

  • 1、非空类型的属性编译器添加@NotNull注解，可空类型添加@Nullable注解；
  • 2、非空类型直接对参数进行判空，如果为空直接抛出异常；
  • 3、可空类型，如果是?.判空，不空才执行后续代码，否则返回null；如果是!!，空的话直接抛出NPE异常。
  • 4、as操作符会判空，空的话直接抛出异常，不为空才执行后续操作，没做类型判断！运行时可能会报错！
  • 5、as?则是新建一个变量，参数赋值给它，然后判断是否为特定类型，赋值为null，接着把这个变量的值赋值给另一个新的变量，这里有一点注意：as?处理后的参数可能为空！！！所以调用as?转换后的对象还需要添加安全调用操作符(?.)

提醒：（这里直接用编译后Java代码的原因是比较直观~）

  • @NotNull注解对应字节码里的：@Lorg/jetbrains/annotations/NotNull;
  • @Nullable注解对应字节码里的：@Lorg/jetbrains/annotations/Nullable;

参考文献：

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