From Java To Kotlin:空安全、擴充套件、函式、Lambda很詳細,這次終於懂了

Seachal發表於2023-05-20

From Java To Kotlin, 空安全、擴充套件、函式、Lambda

概述(Summarize)

  • • Kotlin 是什麼?

  • • 可以做什麼?

  • • Android 官方開發語言從Java變為Kotlin,Java 有哪些問題?

  • • Kotlin的優點

  • • Kotlin 特性(Features)


Kotlin 是什麼?

Kotlin 出自於捷克一家軟體研發公司 JetBrains ,這家公司開發出很多優秀的 IDE,如 IntelliJ IDEA、DataGrip 等都是它的傑作,包括 Google 官方的 Android IDE -- Android Studio ,也是 IntelliJ IDEA 的外掛版。

Kotlin 源於 JetBrains 的聖彼得堡團隊,名稱取自聖彼得堡附近的一個小島 ( Kotlin Island ) ,和 Java一樣用島嶼命名,JetBrains 在 2010 年首次推出 Kotlin 程式語言,並在次年將之開源。

  • • Kotlin 是一種在 Java 虛擬機器上執行的靜態型別程式語言,被稱之為 Android 世界的Swift。

  • • Kotlin 可以編譯成Java位元組碼。也可以編譯成 JavaScript,方便在沒有 JVM 的裝置上執行。

  • • 在Google I/O 2017中,Google 宣佈 Kotlin 成為 Android 官方開發語言,替代 Java 語言


Kotlin 程式碼會被編譯成Java位元組碼,所以和 Java 相容 圖片


可以做什麼?

  • • Android

  • • Server-side

  • • Multiplatform Mobile

    Kotlin Multiplatform Mobile is in Beta!

  • • Multiplatform libraries

    Create a multiPlatform library for JVM, JS, and Native platforms.

    圖片 可以做很多方向的開發!


Android 官方開發語言從Java變為Kotlin,Java 有哪些問題?

  • • 空引用(Null references):Java 中的 null 值是經常導致程式執行出錯的原因之一,因為 Java 不支援空安全。

  • • 更少的函數語言程式設計特性:Java 語言在函數語言程式設計方面的支援相對較弱,雖然 Java 8 引入了 Lambda 表示式和 Stream API,但是 Kotlin 語言在這方面的支援更加全面和友好。

  • • 不夠靈活,缺乏擴充套件能力:我們不能給 第三方 SDK 中的classes 或者 interfaces 增加新的方法。。

  • • 語法繁瑣,不夠簡潔:Java 語言比 Kotlin 語言更為冗長,需要寫更多的程式碼來完成相同的任務,這可能會降低開發效率。

Kotlin的優點

Modern, concise and safe programming language

  • • 簡約:使用一行程式碼建立一個包含 getters、 setters、 equals()、 hashCode()、 toString() 以及 copy() 的 POJO:

  • • 安全:徹底告別那些煩人的 NullPointerException

  • • 互操作性: Kotlin 可以與 Java 混合程式設計,Kotlin 和 Java 可以相互呼叫,目標是 100% 相容。


Kotlin 特性(Features)

  • • 空安全(Null safety)

  • • 型別推斷(Type inference)

  • • 資料類 (Data classes)

  • • 擴充套件函式 (Extension functions)

  • • 智慧轉換(Smart casts)

  • • 字串模板(String templates)

  • • 單例(Singletons)

  • • 函式型別 (Function Type )

  • • Lambda 表示式

  • • 高階函式(Primary constructors)

  • • 函式字面量和行內函數(Function literals & inline functions)

  • • 類委託(Class delegation)

  • • 等等......


基本語法 (Basic Syntax )

  • • 變數(Variables)

  • • 基本資料型別( Basic Data Type )

  • • 空安全(Null Safety )

  • • 函式宣告( Define Function )

  • • 讓函式更好的呼叫( Making functions easier to call )

  • • 命名引數/具名引數 (Named arguments)

  • • 引數預設值(Default arguments)


變數(Variables)

在 Java/C 當中,如果我們要宣告變數,我們必須要宣告它的型別,後面跟著變數的名稱和對應的值,然後以分號結尾。就像這樣:

Integer price = 100;

而 Kotlin 則不一樣,我們要使用val或者是var這樣的關鍵字作為開頭,後面跟“變數名稱”,接著是“變數型別”和“賦值語句”,最後是分號結尾。就像這樣:

/*
關鍵字     變數型別
 ↓          ↓           */
var price: Int = 100;   /*
     ↑            ↑
   變數名        變數值   */

在 Kotlin 裡面,程式碼末尾的分號省略不寫,就像這樣:

var price = 100 // 預設推導型別為: Int

另外,由於 Kotlin 支援型別推導,大部分情況下,我們的變數型別可以省略不寫,就像這樣:


var price = 100 // 預設推導型別為: Int

var 宣告的變數,我們叫做可變變數,它對應 Java 裡的普通變數。

val 宣告的變數,我們叫做只讀變數,它相當於 Java 裡面的 final 變數。

var price = 100
price = 101

val num = 1
num = 2 // 編譯器報錯

var, val 反編譯成 Java :

圖片


我們已經知道了 val 屬性只有 getter,只能保證引用不變,不能保證內容不變。例如,下面的程式碼:

class PersonZ {
    var name = "zhang"
    var age = 30
    val nickname: String
        get() {
            return if (age > 30) "laozhang" else "xiaozhang"
        }
    fun grow() {
        age += 1
    }

屬性 nickname 的值並非不可變,當呼叫 grow() 方法時,它的值會從 "xiaozhang" 變為 "laozhang",

不過因為沒有 setter,所以無法直接給 nickname 賦值

編譯時常量

const 只能修飾沒有自定義 getter 的 val 屬性,而且它的值必須在編譯時確定

val time = System.currentTimeMillis()
// 這種會報錯
const val constTime = System.currentTimeMillis()

基本資料型別( Basic Data Type )

Kotlin 的基本數值型別包括 Byte、Short、Int、Long、Float、Double 等。

型別 位寬度 備註
Double 64 Kotlin 沒有 double
Float 32 Kotlin 沒有 float
Long 64 Kotlin 沒有 long
Int 32 Kotlin 沒有 int/Intege
Short 16 Kotlin 沒有 short
Byte 8 Kotlin 沒有 byte

在 Kotlin 語言體系當中,是沒有原始型別這個概念的。這也就意味著,在 Kotlin 裡,一切都是物件。


空安全(Null Safety )

既然 Kotlin 中的一切都是物件,那麼物件就有可能為空。如果我寫這樣的程式碼:

val i: Double = null // 編譯器報錯

以上的程式碼並不能透過 Kotlin 編譯。 圖片

這是因為 Kotlin 強制要求開發者在定義變數的時候,指定這個變數是否可能為 null

對於可能為 null 的變數,我們需要在宣告的時候,在變數型別後面加一個問號“?”:

val i: Double = null // 編譯器報錯
val j: Double? = null // 編譯透過

並且由於 Kotlin 對可能為空的變數型別做了強制區分,這就意味著,“可能為空的變數”無法直接賦值給“不可為空的變數”,反過來 “不可為空的變數” 可以賦值給“可能為空的變數” 。


var i: Double = 1.0
var j: Double? = null

i = j  // 編譯器報錯
j = i  // 編譯透過

這麼設計的原因是,從集合邏輯上:可能為空 包含 不可為空

而如果我們實在有這樣的需求,也不難實現,只要做個判斷即可:

var i: Double = 1.0
val j: Double? = null

if (j != null) {
    i = j  // 編譯透過
}

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函式宣告( Define Function )

在 Kotlin 當中,函式的宣告與 Java 不太一樣。 Java:

   public String helloFunction(@NotNull String name) {
      return "Hello " + name + " !";
   }

Kotlin :

/*
關鍵字    函式名          引數型別   返回值型別
 ↓        ↓                ↓       ↓      */
fun helloFunction(name: String): String {
    return "Hello $name !"
}/*   ↑
   花括號內為:函式體
*/
  • • 使用了 fun 關鍵字來定義函式;

  • • 返回值型別,緊跟在引數的後面,這點和 Java 不一樣。


如果函式體中只有一行程式碼,可以簡寫

  • • return可以省略

  • • { } 花括號可以省略

  • • 直接用 = 連線,變成一種類似 變數賦值的 函式形式

fun helloFunton(name:String):String = "Hello $name !"

我們稱之為單表示式函式

由於Kotlin支援型別推導,返回值型別可以省略:

fun helloFunton(name:String):= "Hello $name !"

這樣看起來就更簡潔了。


讓函式更好的呼叫( Making functions easier to call )

命名引數/具名引數 (Named arguments)

以前面的函式為例子,我們呼叫它:

helloFunction("Kotlin")

和 Java 一樣。

不過,Kotlin 提供了一些新的特性,如命名函式引數 舉個例子,現在有一個函式:


fun createUser(
    name: String,
    age: Int,
    gender: Int,
    friendCount: Int,
    feedCount: Int,
    likeCount: Long,
    commentCount: Int
) {
    //..
}

如果像 Java 那樣呼叫:

createUser("Tom", 30, 1, 78, 2093, 10937, 3285)

就要嚴格按照引數順序傳參:

  • • 引數順序調換,引數就傳錯了,不好維護

  • • 當引數是一堆數字,很難知道數字對應的形參,可讀性不高

Kotlin 引數呼叫:

createUser(
    name = "Tom",
    age = 30,
    gender = 1,
    friendCount = 78,
    feedCount = 2093,
    likeCount = 10937,
    commentCount = 3285
)

我們把函式的形參加了進來,形參和實參用 = 連線,建立了兩者的對應關係。這樣可讀性更強。

如果想修改某個引數例如feedCount也可以很方便的定位到引數。 這樣易維護


引數預設值(Default arguments)

fun createUser(
    name: String,
    age: Int,
    gender: Int = 1,
    friendCount: Int = 0,
    feedCount: Int = 0,
    likeCount: Long = 0L,
    commentCount: Int = 0
) {
    //..
}

gender、likeCount 等引數被賦予了預設值,當我們呼叫時,有些有預設值的引數就可以不傳參,Kotlin編譯器自動幫我們填上預設值。


createUser(
    name = "Tom",
    age = 30,
    friendCount = 50
)

在 Java 當中要實現類似的邏輯,我們就必須手動定義新的“3 個引數的 createUser 函式”,或者是使用 Builder 設計模式。



Classes and Objects

  • • 類 (Class)

  • • 抽象類 (Abstract Class)

  • • 繼承(Extend)

  • • 介面和實現 (Interface and implements)

  • • 巢狀類和內部類( Nested and Inner Classes )

  • • 資料類(Data Class )

  • • object 關鍵字

  • • object:匿名內部類

  • • object:單例模式

  • • object:伴生物件

  • • 擴充套件 (Extension)

  • • 什麼是擴充套件函式和擴充套件屬性?

  • • 擴充套件函式在 Android 中的案例


類 (Class)

Java

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 屬性 name 沒有 setter
    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

Class

Kotlin

class Person(val name: String, var age: Int)

Kotlin 定義類,同樣使用 class 關鍵字。

Kotlin 定義的類在預設情況下是 public 的。

編譯器會幫我們生成“建構函式”,

對於類當中的屬性,Kotlin 編譯器也會根據實際情況,自動生成 getter 和 setter。

和Java相比 Kotlin 定義一個類足夠簡潔。


抽象類與繼承

抽象類 (Abstract Class)

abstract class Person(val name: String) {
    abstract fun walk()
    // 省略
}

繼承(Extend)

//                      Java 的繼承
//                           ↓
public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    void onCreate(){ ... }
}

//              Kotlin 的繼承
//                 ↓
class MainActivity : AppCompatActivity() {
    override fun onCreate() { ... }
}


* * *

介面和實現 (Interface and implements)
--------------------------------

Kotlin 當中的介面(interface),和 Java 也是大同小異的,它們都是透過 interface 這個關鍵字來定義的。

interface Behavior {
    fun walk()
}

class Person(val name: String): Behavior {
    override fun walk() {
        // walk
    }
    // ...
}


可以看到在以上的程式碼中,我們定義了一個新的介面 Behavior,它裡面有一個需要被實現的方法 walk,然後我們在 Person 類當中實現了這個介面。

**Kotlin 的繼承和介面實現語法基本上是一樣的。**

* * *

Kotlin 的介面,跟 Java 最大的差異就在於,介面的方法可以有預設實現,同時,它也可以有屬性。

interface Behavior {
    // 介面內的可以有屬性
    val canWalk: Boolean
    // 介面方法的預設實現
    fun walk() {
        if (canWalk) {
            // do something
        }
    }
}
class Person(val name: String): Behavior {
    // 重寫介面的屬性
    override val canWalk: Boolean
        get() = true
}


我們在介面方法當中,為 walk() 方法提供了預設實現,如果 canWalk 為 true,才執行 walk 內部的具體行為。

Kotlin 當中的介面,被設計得更加強大了。

在 Java 1.8 版本當中,Java介面也引入了類似的特性。

* * *

巢狀類和內部類( Nested and Inner Classes )
-----------------------------------

Java 當中,最常見的巢狀類分為兩種:**非靜態內部類**、**靜態內部類**。Kotlin 當中也有一樣的概念。

class A {
    class B {
    }
}


以上程式碼中,B 類,就是 A 類裡面的巢狀類。

**注意:** 無法在 B 類當中訪問 A 類的屬性和成員方法。

因為Kotlin 預設巢狀類(B類)是一個靜態內部類

Kotlin 巢狀類反編譯成 Java 程式碼:

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMltLficicfCIKtsbpg9xibwdyY9y9GykTG94bhJAlfLEI7cia6DftOVcbGg/640?wx_fmt=jpeg)

* * *

public class JavaOuterInnerClass2 {
   // 內部類
    public  class InnerClass {
    }
    // 靜態內部類
    public  static  final   class  StaticInnerClass{
    }
}


透過 javac 命令 編譯成 class 檔案後:

*   • InnerClass
    
    ![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMia6b5yobibOQVfmySInEdfBH1Wp8ibeuzWx7wVRSLmHSMZhvoV8osPhrw/640?wx_fmt=jpeg "null")
    
*   • StaticInnerClass
    
    ![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMiaxSIGCr4OR4oK4sSXSLHPPNibpac3FfgnzNdKMtqsiaxP5iaY0biazCv3Q/640?wx_fmt=jpeg "null")
    

透過.class 可以發現,

`$InnerClass` 持有外部類的引用。

`$StaticInnerClass` 不持有外部類的引用。

Java 當中的巢狀類,預設情況下,沒有 **static關鍵字** 時,它就是一個**內部類**,這樣的內部類是會**持有外部類的引用的**。 所以,這樣的設計在 Java 當中會非常容易出現**記憶體洩漏!** 而我們之所以會犯這樣的錯誤,往往只是因為忘記加`static`關鍵字。

Kotlin 則恰好**相反**,在預設情況下,**巢狀類變成了靜態內部類**,而這種情況下的巢狀類是**不會持有外部類引用的**。只有當我們真正需要訪問外部類成員的時候,我們才會加上 **inner 關鍵字**。這樣一來,預設情況下,開發者是不會犯錯的,只有手動加上 `inner` 關鍵字之後,才可能會出現記憶體洩漏,而當我們加上 inner 之後,其實往往也就能夠意識到記憶體洩漏的風險了。

* * *

資料類(Data Class )
----------------

Koltin 資料類 ,就是用於存放資料的類,等價於 **POJO** (Plain Ordinary Java Object)。要定義一個資料類,我們只需要在普通的類前面加上一個關鍵字 `data`,就可以把它變成一個"資料類"。

// 資料類當中,最少要有一個屬性
                   ↓
data class Person(val name: String, val age: Int)


編譯器會為資料類自動生成一些 POJO 常用的方法

*   • getter()
    
*   • setter()
    
*   • equals();
    
*   • hashCode();
    
*   • toString();
    
*   • componentN() 函式;
    
*   • copy()。
    

* * *

Koltin 資料類反編譯成 Java程式碼:

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMtzkvQxUHib0fx1gich2r8tmKYRaFFftcXEfnpURic2P4uAOR2RleQDNibw/640?wx_fmt=jpeg)

* * *

object 關鍵字
----------

`fun` 關鍵字代表了定義函式,`class` 關鍵字代表了定義類,這些都是固定的,`object` 關鍵字,卻有三種迥然不同的語義,分別可以定義:

*   • 匿名內部類;
    
*   • 單例模式;
    
*   • 伴生物件。
    

之所以會出現這樣的情況,是因為 Kotlin 的設計者認為:

這三種語義**本質**上都是在**定義一個類的同時還建立了物件**。

在這樣的情況下,與其分別定義三種不同的關鍵字,還不如將它們統一成 object 關鍵字。

* * *

### object:匿名內部類

在 Java 開發當中,我們經常需要寫類似這樣的程式碼:

public interface Runnable {
      void run();
  }
  public static void main(String[] args) {
      // 建立Runnable物件並使用匿名內部類重寫run方法
      Runnable runnable = new Runnable() {
          public void run() {
              System.out.println("Runnable is running");
          }
      };
      // 建立Thread物件並將Runnable作為引數傳入
      Thread thread = new Thread(runnable);
      // 啟動執行緒
      thread.start();
  }


這是典型的匿名內部類寫法。

在 Kotlin 當中,我們會使用 `object` 關鍵字來建立匿名內部類。

interface Runnable {
        fun run()
    }
    
    @JvmStatic
    fun main(args: Array) {
        // 建立Runnable物件並使用匿名內部類重寫run方法
        val runnable: Runnable = object : Runnable {
            override fun run() {
                println("Runnable is running")
            }
        }
        // 建立Thread物件並將Runnable作為引數傳入
        val thread: Thread = Thread(runnable)
        // 啟動執行緒
        thread.start()
    }


* * *

### object:單例模式

在 Kotlin 當中,要實現單例模式其實非常簡單,我們直接用 object 修飾類即可:

object UserManager {
    fun login() {}
}


可以看出,Kotlin 生成單例,程式碼量非常少

反編譯後的 Java 程式碼:

public final class UserManager {

public static final UserManager INSTANCE;

static {
      UserManager var0 = new UserManager();
      INSTANCE = var0;
   }

private UserManager() {}

public final void login() {}
}


Kotlin 編譯器會將其**轉換成靜態程式碼塊的單例模式**。

雖然具有簡潔的優點,但同時也存在兩個缺點。

*   • 不支援懶載入。
    
*   • 不支援傳參構造單例。
    

### object:伴生物件

Kotlin 當中**沒有** static 關鍵字,所以我們沒有辦法直接定義靜態方法和靜態變數。不過,Kotlin 還是為我們提供了伴生物件,來幫助實現靜態方法和變數。

Kotlin 伴生:

companion object {
        const val LEARNING_FRAGMENT_INDEX = 0
       
        fun jumpToMe(context: Context, index: Int) {
            context.startActivity(Intent(context, TrainingHomeActivity::class.java).apply {
                putExtra(FRAGMENT_INDEX, index)
            })
        }
    }


反編譯後的 Java 程式碼:

private Companion() { }
   public static final Companion Companion = new Companion((DefaultConstructorMarker)null);
   
   public static final int LEARNING_FRAGMENT_INDEX = 0;
  
   public static final class Companion {
      public final void jumpToMe(@NotNull Context context, int index) {
      
      }
 }


可以看到jumpToMe()並不是靜態方法,它實際上是透過呼叫單例 Companion 的例項上的方法實現的。

* * *

擴充套件 (Extension)
--------------

Kotlin 的擴充套件(Extension),主要分為兩種語法:

第一個是**擴充套件函式**,

第二個是**擴充套件屬性**。

從語法上看,擴充套件**看起來**就像是我們從類的外部為它擴充套件了新的成員。

場景:假如我們想修改 JDK 當中的 String,想在它的基礎上增加一個方法“lastElement()”來獲取末尾元素,如果使用 Java,我們是無法透過常規手段實現的,因為我們沒辦法修改 JDK 的原始碼。**任何第三方提供的 SDK,我們都無權修改**。

不過,藉助 Kotlin 的擴充套件函式,我們就完全可以在**語義層面**,來為第三方 SDK 的類**擴充套件**新的成員方法和成員屬性。

### 擴充套件函式

擴充套件函式,就是從類的外部擴充套件出來的一個函式,這個函式看起來就像是類的成員函式一樣

Extension.kt
 /*
 ①    ②      ③            ④
 ↓     ↓       ↓            ↓   */     
fun String.lastElement(): Char? {
    //   ⑤
    //   ↓
    if (this.isEmpty()) {
        return null
    }

return this[length - 1]
}

// 使用擴充套件函式
fun main() {
    val msg = "Hello Wolrd"
    // lastElement就像String的成員方法一樣可以直接呼叫
    val last = msg.lastElement() // last = d
}


*   • 註釋①,fun關鍵字,代表我們要定義一個函式。也就是說,不管是定義普通 Kotlin 函式,還是定義擴充套件函式,我們都需要 fun 關鍵字。
    
*   • 註釋②,“String.”,代表我們的擴充套件函式是為 String 這個類定義的。在 Kotlin 當中,它有一個名字,叫做接收者(Receiver),也就是擴充套件函式的接收方。
    
*   • 註釋③,lastElement(),是我們定義的擴充套件函式的名稱。
    
*   • 註釋④,“Char?”,代表擴充套件函式的返回值是可能為空的 Char 型別。
    
*   • 註釋⑤,“this.”,代表“具體的 String 物件”,當我們呼叫 msg.lastElement() 的時候,this 就代表了 msg。
    

* * *

擴充套件函式反編譯成 Java 程式碼:

public final class StringExtKt {
   @Nullable
   public static final Character lastElement(@NotNull String \(this\)lastElement) {
      // 省略
   }
}


而如果我們將上面的 StringExtKt 修改成 StringUtils,它就變成了典型的 Java 工具類

public final class StringUtils {

public static final Character lastElement(String $this) {
     // 省略
   }
}
public static final void main() {
  Character last = StringUtils.lastElement(msg);
}


所以 Kotlin 擴充套件函式 **本質** 上和 Java靜態方法 是一樣的。

只是編譯器幫我們做了很多事情, 讓程式碼寫起來更簡潔。

* * *

### 擴充套件屬性

而擴充套件屬性,則是在類的外部為它定義一個新的成員屬性。

// 接收者型別
//     ↓
val String.lastElement: Char?
    get() = if (isEmpty()) {
            null
        } else {
            get(length - 1)
        }

fun main() {
    val msg = "Hello Wolrd"
    // lastElement就像String的成員屬性一樣可以直接呼叫
    val last = msg.lastElement // last = d
}


* * *

擴充套件函式/擴充套件屬性對比

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMO8vFSWibtkiaMT52kE0YxaFrQbFe7YAsIjkXEhDsdS77LnapBvqjbEiaQ/640?wx_fmt=jpeg "null")

轉換成Java程式碼後,擴充套件函式和擴充套件屬性程式碼一致,

和 `StringUtils.lastElement(msg); }` 用法是一樣的。

擴充套件最主要的用途,就是用來取代 Java 當中的各種工具類,比如StringUtils、DateUtils 等等。

* * *

### 擴充套件函式在 Android 中的案例

**用擴充套件函式簡化Toast的用法:**

這是Toast的標準用法,在介面上彈出一段文字提示,程式碼很長。

Toast.makeText(context, "This is Toast",Toast.LENGTH_SHORT).show()


還容易忘記調show()函式,造成Toast 沒有彈出。

**用擴充套件函式改寫後:**

fun String.showToast(context: Context) {   
    Toast.makeText(context, this, Toast.LENGTH_SHORT).show() 
}


呼叫時,只需要在要展示的內容後面調一下showToast(),這樣就簡潔了很多。

"This is Toast".showToast(context)


* * *

函式與 Lambda 表示式
==============

*   • 函式型別(Function Type)
    
*   • 函式引用 (Function reference)
    
*   • 高階函式(Higher-order function)
    
*   • 匿名函式 (Anonymous function)
    
*   • Lambda Expressions
    
*   • 函式式(SAM)介面
    
*   • SAM 轉換
    
*   • 高階函式應用
    

* * *

函式型別(Function Type)
-------------------

函式型別(Function Type)就是**函式的**

**型別**, 在 Kotlin 的世界裡,函式是一等公民 既然變數可以有型別,函式也可以有型別。

//         (Int,  Int) ->Float 這就是 add 函式的型別
//           ↑     ↑      ↑
fun add(a: Int, b: Int): Float { return (a+b).toFloat() }


將第三行程式碼裡的“ **Int** **Int** **Float**”抽出來,就可以確定該函式的型別。

將函式的“引數型別”和“返回值型別”抽象出來後,加上`()`,`->` 符號加工後,就得到了“函式型別”。

`(Int, Int) ->Float` 就代表了引數型別是兩個 Int,返回值型別為 Float 的函式型別。

* * *

函式引用(Function reference)
------------------------

普通的變數有引用的概念,我們可以將一個變數賦值給另一個變數,這一點,在函式上也是同樣適用的,函式也有引用,並且也可以賦值給變數。

前面定義的 add 函式,賦值給另一個函式變數時,不能直接用的,

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMiczZiahOtgCqvUVSiacLpaSejeoWy81wXt0YibLIYuR9tficgDbic6KMUyOA/640?wx_fmt=jpeg "null")

需要使用::運算子 , 後跟要引用的函式名,獲得函式引用後才可以去賦值。

fun add(a: Int, b: Int): Float { return (a+b).toFloat() }

//   變數     函式型別               函式引用        
//    ↑         ↑                     ↑
val function: (Int, Int) -> Float = ::add
 println(function(2, 3)) // 輸出 5


加了雙冒號:: , 這個函式才變成了一個**物件**,只有物件才能被賦值給變數。

* * *

* * *

fun add(a: Int, b: Int): Float { return (a+b).toFloat() } 
   
   fun testGaojie() {
     println( ::add )
     println( (::add)(2, 3) )// 輸出 5.0
    }


透過反編譯成 Java 程式碼,可以看出。

`::add` 等價於 `Function2 var1 = new Function2(...)` ,

是一個FunctionN 型別的物件。

反編譯成 Java程式碼:

public final void testGaojie() {
 //  println( ::add )
      Function2 var1 = new Function2((GaojieFunTest)this) {
         public Object invoke(Object var1, Object var2) {
            return this.invoke(((Number)var1).intValue(), ((Number)var2).intValue());
         }
         public final float invoke(int p1, int p2) {
            return ((GaojieFunTest)this.receiver).add(p1, p2);
         }
      };
      System.out.println(var1);
//  println( (::add)(2, 3) )
      float var2 = ((Number)((Function2)(new Function2((GaojieFunTest)this) {
         public Object invoke(Object var1, Object var2) {
            return this.invoke(((Number)var1).intValue(), ((Number)var2).intValue());
         }
         public final float invoke(int p1, int p2) {
            return ((GaojieFunTest)this.receiver).add(p1, p2);
         }
      })).invoke(2, 3)).floatValue();
      System.out.println(var2);
   }


* * *

* * *

fun add(a: Int, b: Int): Float { return (a+b).toFloat() } 
   
   fun testGaojie() {
     println(  add(2, 3)  )// 輸出 5.0
     val function: (Int, Int) -> Float = ::add
     println( function(2, 3) ) // 輸出 5.0
     println(  function.invoke(2, 3)  )  // 輸出 5.0
    }


將 testGaojie()轉換成 Java 程式碼。可以看到在 Java 裡, **函式型別**被宣告為**普通的介面**:一個函式型別的變數是FunctionN介面的一個實現。Kotlin標準庫定義了一系列的**介面**,這些介面對應於**不同引數數量**的**函式**:`Function0<R>`(沒有引數的函式)、`Function2<P1,P2,R>`(2個引數的函式)...`Function22<P1,P2 ... R>`。每個介面定義了一個`invoke()`方法,呼叫這個方法就會執行函式。一個**函式型別的變數**就是實現了對應的FunctionN介面的**實現類**的**例項**。實現類的`invoke()`方法包含了 **函式引用**對應的**函式**的**函式體**

反編譯成 Java程式碼:

public final void testGaojie() {
 // println(  add(2, 3)  )
      float var1 = this.add(2, 3);
      System.out.println(var1);
//  val function: (Int, Int) -> Float = ::add     
      Function2 function = (Function2)(new Function2((GaojieFunTest)this) {
         // \(FF: synthetic method          // \)FF: bridge method
         public Object invoke(Object var1, Object var2) {
            return this.invoke(((Number)var1).intValue(), ((Number)var2).intValue());
         }

public final float invoke(int p1, int p2) {
            return ((GaojieFunTest)this.receiver).add(p1, p2);
         }
      });
// println( function(2, 3) ) // 輸出 5.0      
      float var2 = ((Number)function.invoke(2, 3)).floatValue();
      System.out.println(var2);
//  println(  function.invoke(2, 3)  )  // 輸出 5.0     
      var2 = ((Number)function.invoke(2, 3)).floatValue();
      System.out.println(var2);
   }


* * *

高階函式 (Higher-order function)
----------------------------

高階函式的定義:高階函式是將函式用作**引數**或者**返回值**的函式。

如果一個函式的**引數型別**是**函式型別**或者**返回值型別**是**函式型別**,那麼這個函式就是就是高階函式 。

或者說,如果一個函式的**引數**或者**返回值**,其中有一個是**函式**,那麼這個函式就是高階函式。

//                            函式型別的變數   函式型別
    //                                 ↓            ↓
    fun  higherOrderAdd( a:Int,b: Int,block: (Int, Int) -> Float):Float{
//                   函式型別的變數
//                       ↓
        var  result = block.invoke(a,b) 
//                   函式型別的變數
//                       ↓
        var  result2 = block(a,b)
        println("result:$result")
        return result
    }


higherOrderAdd 有一個引數是函式型別,所以它是高階函式

* * *

匿名函式
----

匿名函式看起來跟普通函式很相似,除了它的**名字**和**引數型別**被省略了外。 匿名函式示例如下:

fun(a :Int, b :Int) = a + b


上面的匿名函式是沒法直接呼叫的,賦值給變數後才可以呼叫

val anonymousFunction = fun(a :Int, b :Int) = a + b

  fun anonymousFunctionTest() {
        higherOrderAdd(2,2,::add) // 函式引用
        higherOrderAdd(2,2,anonymousFunction) // 函式變數
        higherOrderAdd(2,2,
            fun (a:Int,b:Int):Float{ return (a+b).toFloat()}) // 匿名函式
    }
```

匿名函式**本質**上也是函式型別的物件,所以可以賦值給變數。

* * *

* * *

匿名函式不能單獨宣告在 ()外面,因為匿名函式是(**函式的宣告**與**函式引用**合二為一)

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMJFmXtFY4LwpRdEgznOQkDAcfYNRN5yLptBE2QKvq2h4vgFm8yCgU6A/640?wx_fmt=jpeg "null")

// 具名函式不能直接賦值給變數,因為它不是物件

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMBf0Rnztc6eMogvT1U4ycxpf8k2ZmSJMdaPoXDP0PEF2k5lxbfSj4zg/640?wx_fmt=jpeg "null")

// 函式()內不能直接 宣告 具名函式,因為它不是物件

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMiaedgf1MJJiaNCyAEnXH9sfNpOOmeVQqQQW2Z8y1SVhKxJxOcdXz74PA/640?wx_fmt=jpeg "null")

這幾個個報錯是因為,匿名函式是把**函式的宣告**與**函式引用**合二為一了,所以在需要匿名函式的地方,宣告一個具名函式是報錯的,正確的做法是改用**具名函式引用** 例如:

```
  higherOrderAdd(2,2,::add) // 函式引用
```

* * *

* * *

Lambda
------

Java 在 Java8中引入的Lambda。

Java Lambda 的基本語法是

```
(parameters) -> expression 
```

或(請注意語句的花括號)

```
  (parameters) -> { statements; }
```

Kotlin 語言的是可以用 Lambda 表示式作為函式引數的,Lambda就是**一小段**可以作為**引數**傳遞的**程式碼**,那麼到底多少程式碼才算一小段程式碼呢?Kotlin對此並沒有進行限制,但是通常不建議在Lambda 表示式中編寫太長的程式碼,否則可能會影響程式碼的**可讀性**。

Lambda也可以理解為是**匿名函式**的**簡寫**。

我們來看一下Lambda表示式的語法結構:

```
{引數名1: 引數型別, 引數名2: 引數型別 -> 函式體}
```

首先最外層是一對花括號{ },如果有引數傳入到Lambda表示式中的話,我們還需要宣告**引數列表**,引數列表的結尾使用一個 '->' 符號 ,表示引數列表的結束以及函式體的開始,函式體中可以編寫任意行程式碼,並且**最後一行程式碼**會自動作為Lambda表示式的**返回值**。

* * *

```
    fun  higherOrderAdd( a:Int,b: Int,block: (Int, Int) -> Float):Float{
        var  result = block(a,b)
        println("result:$result")
        return result
    }
      @Test
    fun anonymousFunctionTest() {
        higherOrderAdd(2,2,::add) // 函式引用
        higherOrderAdd(3,3,
            fun (a:Int,b:Int):Float{ return (a+b).toFloat()}) // 匿名函式
        higherOrderAdd(4,4,
             { a:Int,b:Int ->  (a+b).toFloat()}) //    Lambda表示式
        println(
            fun (a:Int,b:Int):Float{ return (a+b).toFloat()}(5,5) ) // 匿名函式直接呼叫
        println(
            { a:Int,b:Int ->  (a+b).toFloat()}(5,5)) // Lambda表示式呼叫
    }   

```

相比匿名函式,lambda 表示式定義與引用函式更 **簡潔** 。

* * *

函式式(SAM)介面
----------

SAM 是 Single Abstract Method 的縮寫,只有一個抽象方法的介面稱為**函式式介面**或 **SAM(單一抽象方法)介面**。函式式介面可以有多個非抽象成員,但**只能有一個抽象成員**。

在Java 中可以用註解@FunctionalInterface 宣告一個函式式介面:

```
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    void run();
}
```

在 Kotlin 中可以用 fun 修飾符在 Kotlin 中宣告一個函式式介面:

```
// 注意 interface 前的 fun
fun interface KRunnable {
   fun invoke()
}
```

* * *

* * *

SAM 轉換
------

對於函式式介面,可以透過 lambda 表示式實現 SAM 轉換,從而使程式碼更簡潔、更有可讀性。

使用 lambda 表示式可以替代手動建立 實現函式式介面的類。 透過 SAM 轉換, Kotlin 可以將 簽名與介面的單個抽象方法的**簽名匹配**的任何 **lambda 表示式**,轉換成實現該介面的類的**例項**。

```
// 注意需用fun 關鍵字宣告
fun  interface  Action{
    fun run(str:String)
}
fun  runAction(action: Action){
     action.run("this  run")
}

fun main() {
//      建立一個 實現函式式介面 的類 的例項(匿名內部類)
    val action = object :Action{
        override fun run(str: String) {
            println(str)
        }
    }
    //   傳入例項,不使用 SAM 轉換
    runAction(action)
//    利用 Kotlin 的 SAM 轉換,可以改為以下等效程式碼:
//    使用 Lambda表示式替代手動建立 實現函式式介面的類
    runAction({
            str-> println(str)
    })
}


* * *

* * *

fun  interface  InterfaceApi{
    fun run(str:String)
}
fun  runInterface(interfaceApi: InterfaceApi){
    interfaceApi.run("this  run")
}
//  函式型別替代介面定義
fun  factionTypeReplaceInterface(block:(String)->Unit){
     block("this block run")
}
//===Test
// 普通函式,引數是函式式介面物件,傳 函式型別物件 也是可以的
fun  testFactionTypeReplaceInterface(){
    val function:(String)->Unit = { println(it) }
    runInterface(function) //普通函式,引數是函式式介面物件,傳 函式型別物件 也是可以的
    factionTypeReplaceInterface(function)
}
// 高階函式, 引數是函式型別物件,傳 是函式式介面物件 是不可以的。
fun  testInterface(){
    val interfaceApi:InterfaceApi = object :InterfaceApi{
        override fun run(str: String) {
            println(str)
        }
    }
    runInterface(interfaceApi)
    factionTypeReplaceInterface(interfaceApi)// 高階函式, 引數是函式型別物件,傳 是函式式介面物件 是不可以的。
}


![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMyadFZ6LWUKiaCQjnPlIIeOFvd6BvFVa59M4GcOXqoebypmYJP9Uwgzg/640?wx_fmt=jpeg "null")

普通函式,引數是函式式介面物件,傳 函式型別物件 也是可以的

反過來不可以:

高階函式, 引數是函式型別物件,傳 是函式式介面物件 是不可以的。

前面說的都是函式傳不同的引數型別。

![圖片](https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/RlsGJDiaDGWAfxv2W9t2s7ziccdBdDy4fMCnQxksiaeMqWq5tc9ZzbxC4IUFbY2oLMEfxLe8Pf5S2RabTbCwcXEgw/640?wx_fmt=jpeg)

這張圖中的三處報錯都是,**型別不匹配**。

**說明:**

作為函式實參時, 函式型別物件 單向代替 函式式介面物件。

但是在建立物件時, 函式型別、函式式介面兩種型別是涇渭分明的。

高階函式應用
------

在Android開發時,我們經常會遇到給自定義View繫結點選事件的場景。以往通常的做法如下:

// CustomView.java

// 成員變數
private OnContextClickListener mOnContextClickListener;

// 監聽手指點選內容事件
public void setOnContextClickListener(OnContextClickListener l) {
    mOnContextClickListener = l;
}

// 為傳遞這個點選事件,專門定義了一個介面
public interface OnContextClickListener {
    void onContextClick(View v);
}


### \>

// 設定手指點選事件
customView.setOnContextClickListener(new View.OnContextClickListener() {
    @Override
    public void onContextClick(View v) {
        gotoPreview();
    }
});


看完了這兩段程式碼之後,你有沒有覺得這樣的程式碼會很囉嗦?因為,真正邏輯只有一行程式碼:gotoPreview(),而實際上我們卻寫了 6 行程式碼。

* * *

### 用 Kotlin 高階函式 改寫後

//View.kt
//                     (View) -> Unit 就是「函式型別 」
//                       ↑        ↑ 
var mOnContextClickListener: ((View) -> Unit)? = null

// 高階函式
fun setOnContextClickListener(l: (View) -> Unit) {
    mOnClickListener = l;
}


如果我們將前面Java寫的例子的核心邏輯提取出來,會發現這樣才是最簡單明瞭的:

//                      { gotoPreview() } 就是 Lambda
//                             ↑
customView.setOnContextClickListener({ gotoPreview() })


Kotlin 語言的設計者是怎麼做的呢?實際上他們是分成了兩個部分:

*   • 用函式型別替代介面定義;
    
*   • 用 Lambda 表示式作為函式引數。
    

* * *

Kotlin 中引入高階函式會帶來幾個好處:一個是針對**定義方**,程式碼中**減少**了介面類的定義;另一個是對於**呼叫方**來說,程式碼也會更加**簡潔**。這樣一來,就大大減少了程式碼量,提高了程式碼可讀性,並透過減少類的數量,提高了程式碼的效能。

|   
 | 不使用高階函式 | 使用高階函式 |
| --- | --- | --- |
| 定義方 | 需要額外定義介面 | 不需要額外定義介面 |
| 呼叫方 | 程式碼繁瑣 | 程式碼簡潔清晰 |
| 效能 | 差 | 藉助inline的情況,效能更高 |

* * *

最後總結
====

思考討論
----

本文主要分享了 空安全、擴充套件函式、高階函式、Lambda,

本文分享的Kotlin內容,您認為哪些特性是最有趣或最有用的?

* * *

參考文件:
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*   • Kotlin 語言中文站
    
*   • 《Kotlin實戰》
    
*   • 《Kotlin核心程式設計》
    
*   • 《Kotlin程式設計權威指南》
    
*   • 《Java 8實戰》