可空类型的实现原理

在字节码层面上可空类型没有做文章,String?和String其实是同一个类型
可空类型不同于java的普通类型有两点:
- 一是有编译器的限定，可空类型不能直接访问成员变量和成员方法(可空类型的访问要了用?.安全访问,要么使用!! 强制访问)
- 二是可空类型的?.和!!以及?:会生成额外的字节码

可空类型的定义

val nullable1: String? = ""
val nullable2: String? = null
val notNull: String = ""

对比字节码

nullable1

LDC ""    #将常量池的内容压入操作数栈
ASTORE 0  #将操作数栈的栈顶元素弹入局部变量表index为0的位置

nullable2

ACONST_NULL #将null压入操作数栈
ASTORE 1    #将操作数栈的栈顶元素弹入局部变量表index为0的位置

notNull

LDC ""     #将常量池内元素""压入操作数栈
ASTORE 2   #将操作数栈的栈顶元素...index为2

小结

对比可以发现就定义上其实3中类型的定义都是类似的。感兴趣的话可以用java进行类似的定义然后进行对比(结果是一致的)

可空类型的操作数实现

?.

代码如下

fun main() {
    val a: A = A()
    val nullable = a.a?.length
    val notNull = a.b.length
    println(nullable)
    println(notNull)
}

data class A(
    val a: String? = null,
    val b: String = "",
)

   L1
    LINENUMBER 3 L1 #标记代码行号
    ALOAD 0         #将局部变量表为0引用压入(也就是a)
    INVOKEVIRTUAL A.getA ()Ljava/lang/String; #调用getA,消耗栈顶元素返回a.a的值
    DUP             #复制栈内顶元素
    IFNULL L2       #判断栈顶元素是否为空，如果为空跳转到L2处否则继续执行(其实就是一个if)
    INVOKEVIRTUAL java/lang/String.length ()I #如果栈顶(a.a)非空调用a.a.length方法返回一个int
    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer; #对int元素进行装箱
    GOTO L3         #else分支执行完毕goto
   L2
    POP             #如果ifnull满足先将栈顶元素pop
    ACONST_NULL     #然后压入null ??黑人问号??你这是不是有点多余了?栈顶元素为null,你给null弹了然后再入?
   L3
    ASTORE 1        #存放入局部变量表中index为1的位置
   L4

根据上面的字节码我们可以对a.a?.length做等价替换

val nullable = if(a.a == null) null else a.a.length()

!!

关于!!是干什么的我想都懂

fun main() {
    val a: A = A()
    val nullable = a.a!!.length
    println(nullable)
}

data class A(
    val a: String? = null,
    val b: String = "",
)

fun definition() {
    val nullable1:String? = ""
    val nullable2:String? = null
    val notNull:String = ""
}

字节码如下

L1
    LINENUMBER 3 L1  #标记源代码行号
    ALOAD 0          #将局部a压入操作数栈
    INVOKEVIRTUAL A.getA ()Ljava/lang/String; #调用a.a获取成员变量a的值
    DUP                                       #复制栈顶元素的值
    INVOKESTATIC kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkNotNull (Ljava/lang/Object;)V
    # 调用静态方法Intrinsics.checkNotNull(Object)
    INVOKEVIRTUAL java/lang/String.length ()I #调用a.a.length()
    ISTORE 1
L2

明了了等价于

Intrisics.checkNotNull(a.a)
val nullable = a.a.length()

总的来说这个!!生成的checkNotNull意义不是很大,可能是遵循fail-fast原则吧不过总的来说还是为了编译的时候能够通过吧

?:

fun main() {
    val a: A = A()
    val nullable = a.a?.length ?: "ABC"
    val notNull = a.b.length
    println(nullable)
    println(notNull)
}

data class A(
    val a: String? = null,
    val b: String = "",
)

字节码

L1
    LINENUMBER 3 L1
    ALOAD 0
    INVOKEVIRTUAL A.getA ()Ljava/lang/String;
    DUP
    IFNULL L2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/String.length ()I
    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
    GOTO L3
L2
    POP
    LDC "ABC"
L3
    ASTORE 1
L4

可以发现和上面的!!类似就是L2变化了点以前是

POP       
ACONST_NULL

所以等价于

val nullable = if(a.a == null) "ABC" else a.a.lengt()

也就是设置了一个默认值而已

重学Kotlin之可空类型——最熟悉的陌生人