Kotlin中的Unit,Any和Nothing

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Kotlin中的Unit,Any和Nothing

Kotlin有一些新东西: Unit AnyNothing,这里整理一下我对这三兄弟的理解。

Unit

首先,看看 Unit 在Kotlin中的定义:


package kotlin

/**
 * The type with only one value: the `Unit` object. This type corresponds to the `void` type in Java.
 */
public object Unit {
    override fun toString() = "kotlin.Unit"
}

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可以看到,首先 Unit 本身是一个用 object 表示的单例,所以可以理解为Kotlin有一个类,这个类只有一个单例对象,叫 Unit 。这个类型类似于Java中的 Void 。由于在Kotlin中,一切方法/函数都是表达式,表达式是总是有值的,所以每一个方法都必有一个返回值。如果没有用 return 明确的指定,那么一般来说就会用自动帮我们加上 Unit,等同于这样:



fun returnUnit():Unit{
    return Unit
}
    
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返回值类型为Unit,实际返回了Unit的单例对象Unit。

Any

先看下Kotlin是怎么定义的:


package kotlin

/**
 * The root of the Kotlin class hierarchy. Every Kotlin class has [Any] as a superclass.
 */
public open class Any {
    /**
     * Indicates whether some other object is "equal to" this one. Implementations must fulfil the following
     * requirements:
     *
     * * Reflexive: for any non-null value `x`, `x.equals(x)` should return true.
     * * Symmetric: for any non-null values `x` and `y`, `x.equals(y)` should return true if and only if `y.equals(x)` returns true.
     * * Transitive:  for any non-null values `x`, `y`, and `z`, if `x.equals(y)` returns true and `y.equals(z)` returns true, then `x.equals(z)` should return true.
     * * Consistent:  for any non-null values `x` and `y`, multiple invocations of `x.equals(y)` consistently return true or consistently return false, provided no information used in `equals` comparisons on the objects is modified.
     * * Never equal to null: for any non-null value `x`, `x.equals(null)` should return false.
     *
     * Read more about [equality](https://kotlinlang.org/docs/reference/equality.html) in Kotlin.
     */
    public open operator fun equals(other: Any?): Boolean

    /**
     * Returns a hash code value for the object.  The general contract of `hashCode` is:
     *
     * * Whenever it is invoked on the same object more than once, the `hashCode` method must consistently return the same integer, provided no information used in `equals` comparisons on the object is modified.
     * * If two objects are equal according to the `equals()` method, then calling the `hashCode` method on each of the two objects must produce the same integer result.
     */
    public open fun hashCode(): Int

    /**
     * Returns a string representation of the object.
     */
    public open fun toString(): String
}

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根据注释,Any其实就跟Java里的Object是一样的,也就是说在Kotlin中Any取代了Java中的Object,成为了Kotlin中所有类的父类。不过这个说法还不是很严谨,因为Any是不可为空的,而Kotlin中还有一个 Any? ,是指可空的 Any 。显而易见, Any?Any 的父类,那么严格来说, Any? 是所有类的父类, Any 只是所有不可为空的类(也就是没有?)的父类。

Nothing

Nothing 是最难理解的一个概念,不同于 Unit 至于 VoidAny 之于 ObjectNothing 在Java中并没有一个相似的概念。 Nothing 的定义如下:


package kotlin

/**
 * Nothing has no instances. You can use Nothing to represent "a value that never exists": for example,
 * if a function has the return type of Nothing, it means that it never returns (always throws an exception).
 */
public class Nothing private constructor()

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Nothing 是一个类,这个类构造器是私有的,也就是说我们从外面是无法构造一个 Nothing 对象的。前面说每一个方法都有返回值,且返回值至少也是一个 Unit,这是对正常方法来说的。如果一个方法的返回类型定义为 Nothing ,那么这个方法就是无法正常返回的。可以这么理解,Koltin中一切方法都是表达式,也就是都有返回值,那么正常方法返回 Unit ,无法正常返回的方法就返回 Nothing 。举个例子,定义如下两个方法:



fun test1():Nothing{
    while (true){}
}

fun test2():Nothing{
    while (false){}
}



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test1() 方法是可以编译通过的,但是执行的时候程序会一直陷入循环中无法正常返回;test2() 乍一看执行的时候可以正常返回,但是因为返回类型定义为了 Nothing ,这句矛盾了,都说好了不能正常返回(定义返回类型为 Nothing ),结果你方法内部逻辑没问题,给我返回了,那就有问题了,所以他其实是编译不通过的,其实也很好理解:我需要返回一个 Nothing 类的对象,但是因为 Nothing 类不是 open 的,且构造器为私有的,所以没法返回一个他的对象。怎么让他编译通过呢?可以抛一个异常:


fun test2():Nothing{
    while (false){}
    throw Exception()
}

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好了,现在我因为抛了一个异常,所以还是没法正常返回,那么我声明返回类型为 Nothing 也就没问题了。类似的用法,比如Kotlin中有一个方法 TODO



fun test3(){
    TODO()
}

@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun TODO(): Nothing = throw NotImplementedError()

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因为要抛异常,注定无法正常返回,所以返回 Nothing 类型。而 test3() 方法返回值类型应该是默认的 Unit ,或者其他自己定义的返回类型,但实际上因为调用了 TODO() ,所以返回了一个 Nothing (并没有正常返回),这样编译是可以通过的,为什么呢?有一些文章是把 Nothing 当做其他所有类的子类来理解的,也就是说 Nothing 是其他类的子类,所以返回其他类的地方可以用一个返回 Nothing 来代替,这样理解也是没问题的。但是就有疑问了,Kotlin&Java不是单继承的吗?如果 Nothing 是所有类的子类,那不就是多继承了?其实这里有一个概念,我也是最近在 《Kotlin核心编程》中学到。其实“继承”和“子类化”是两个概念,我们说类A继承了类B,即 A extends B,是强调B中的一些实现,可以在A中复用;而说类A是类B的子类,是强调在需要类B的地方可以用类A代替。两者的角度不一样。单继承,指的是从继承的角度上,一切类的顶级父类都是 Any (Java中是 Object ),那么大家都可以复用父类的现有实现。而子类化,则是在所有需要用到父类的地方可以代替,比如一个方法我需要返回一个 Any,那么我实际上返回一个 Int 对象,也是没问题的。所以说,Nothing 可以代替原方法的返回类型,是从子类化的角度,因为可代替,所以 Nothing 是所有类的子类,这和单继承是没冲突的。参照这个说法,Kotlin中还有一个 emptyList :


/**
 * Returns an empty read-only list.  The returned list is serializable (JVM).
 * @sample samples.collections.Collections.Lists.emptyReadOnlyList
 */
public fun <T> emptyList(): List<T> = EmptyList

internal object EmptyList : List<Nothing>...

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因为 Nothing 是其他类型的子类,所以按照泛型的协变,emptyList 就可以代替需要 List<T> 的地方了。

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