kotlin

通俗理解Kotlin及其30大特性

[TOC]

前言

Kotlin是Jetbrain公司发明的编程语言之一，指在替换java。恰好Google此前和甲骨文公司因为java闹得打官司，所以Jetbrain机智地将Kotlin推荐给了Google Android。目前来看Kotlin在Android应用开发中起到了不错的效果。

背景

Kotlin的特色，引用官网说明：

编译&运行

本质上，kotlin语言经过kotlin编译器也是编译成java字节码，可以运行在JVM虚拟机上。

由于多了一道转化工序，所以一般来说，Kotlin的编译时间会更长一些，产生的编译文件也大一些。

在这里插入图片描述

字节码对比

可以使用Android Studio/IDEA的工具查看Kotlin的字节码：

点击菜单栏 -> Tool -> Kotlin -> Show Kotlin Bytecode，查看生成的Java字节码
还可以点击顶部的”Decompile”按钮查看翻译后的Java代码

java 源码：

package com.xxxx.java;

public class SDK {
    public static int addSum(int a, int b) {
        System.out.println("run in java sdk!");
        return a+b;
    }
}

java 字节码:

// class version 65.0 (65)
// access flags 0x21
public class com/xxxx/java/SDK {

  // compiled from: SDK.java

  // access flags 0x1
  public <init>()V
   L0
    LINENUMBER 3 L0
    ALOAD 0
    INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
    RETURN
   L1
    LOCALVARIABLE this Lcom/xxxx/java/SDK; L0 L1 0
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 1

  // access flags 0x9
  public static addSum(II)I
   L0
    LINENUMBER 5 L0
    GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
    LDC "run in java sdk!"
    INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V
   L1
    LINENUMBER 6 L1
    ILOAD 0
    ILOAD 1
    IADD
    IRETURN
   L2
    LOCALVARIABLE a I L0 L2 0
    LOCALVARIABLE b I L0 L2 1
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 2
}

kotlin 源码：

package com.xxxx.kotlin

class SDK {

}

fun addSum(a:Int, b:Int):Int {
    println("run in kotlin sdk!")
    return a+b;
}

kotlin字节码:

// ================com/xxxx/kotlin/SDK.class =================
// class version 52.0 (52)
// access flags 0x31
public final class com/xxxx/kotlin/SDK {

  // compiled from: SDK.kt

  @Lkotlin/Metadata;(mv={1, 9, 0}, k=1, d1={"\u0000\u000c\n\u0002\u0018\u0002\n\u0002\u0010\u0000\n\u0002\u0008\u0002\u0018\u00002\u00020\u0001B\u0005\u00a2\u0006\u0002\u0010\u0002\u00a8\u0006\u0003"}, d2={"Lcom/xxxx/kotlin/SDK;", "", "()V", "KotlinStudy"})

  // access flags 0x1
  public <init>()V
   L0
    LINENUMBER 3 L0
    ALOAD 0
    INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
    RETURN
   L1
    LOCALVARIABLE this Lcom/xxxx/kotlin/SDK; L0 L1 0
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 1
}


// ================com/xxxx/kotlin/SDKKt.class =================
// class version 52.0 (52)
// access flags 0x31
public final class com/xxxx/kotlin/SDKKt {

  // compiled from: SDK.kt

  @Lkotlin/Metadata;(mv={1, 9, 0}, k=2, d1={"\u0000\n\n\u0000\n\u0002\u0010\u0008\n\u0002\u0008\u0003\u001a\u0016\u0010\u0000\u001a\u00020\u00012\u0006\u0010\u0002\u001a\u00020\u00012\u0006\u0010\u0003\u001a\u00020\u0001\u00a8\u0006\u0004"}, d2={"addSum", "", "a", "b", "KotlinStudy"})

  // access flags 0x19
  public final static addSum(II)I
   L0
    LINENUMBER 8 L0
    LDC "run in kotlin sdk!"
    ASTORE 2
    GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/Object;)V
   L1
    LINENUMBER 9 L1
    ILOAD 0
    ILOAD 1
    IADD
    IRETURN
   L2
    LOCALVARIABLE a I L0 L2 0
    LOCALVARIABLE b I L0 L2 1
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 3
}

【java字节码 vs kotlin字节码】

核心函数的字节码不变，在形式上稍微有调整。

Java VS Kotlin

变量/常量

类型声明

Java：

使用关键字 int、String 等来声明变量类型，例如 int num = 10;。

    private static void test1() {
        int num=10;
        System.out.println("what's type of num?"+getType(num));
        String str="Hello, world!";
        System.out.println("what's type of str?"+getType(str));

        final int N=10;
        //N=11;
        System.out.println("N="+N);
    }

Kotlin：

使用关键字 var 或 val 来声明变量，例如 var num: Int = 10 或 val name: String = "Kotlin"。
默认支持局部变量类型推断，使用关键字 val 或 var 声明变量
var是可变变量，val一旦赋值不可再变，相当于java的final

fun test1(){
    var num = 10
    println("what's type of num?${num::class.java.typeName}")

    var str = "Hello, world!"
    println("what's type of str?" + getType(str))

    val N = 10
    //N = 11
    println("N=$N")

    //const val PI = 3.14

    println(PI)

    val a: Int = 10
    val b: Long = a.toLong()
    println("what's type of b? $b-->" + getType(b))
}

Kotlin使用关键字 const（只能用于顶层和对象声明）和 val（只读变量）来声明常量，

const 只能修饰属性（类属性、顶层属性），不能用于局部变量，再编译期间定下来，所以它的类型只能是 String 或基本类型。

例如：

const val PI = 3.14
val name: String = "Kotlin"

Kotlin数据类型转换方式更为简洁，例如：

val a: Int = 10
val b: Long = a.toLong()

变量初始化

lateinit 是一种延迟初始化方式，必须在使用前初始化，例如：

lateinit var name: String
fun init() {
    name = "Kotlin"
}

lazy 是一种懒加载方式，会在第一次访问时初始化，例如：

val name: String by lazy {
    println("Initializing")
    "Kotlin"
}

lateinit var和by lazy都可以推迟初始化。

lateinit var只是在编译期忽略对属性未初始化进行检查，何时初始化还需开发者自行决定。

by lazy在被第一次调用的时候能自动初始化，做到了真正的延迟初始化的行为。

空安全特性

Java：不支持空安全特性，需要手动判断 null 值。

private static void test2() {
        String str=null;
        System.out.println(str);
        if ( str != null) {
         	System.out.println(str.substring(0,1));
        }
}

Kotlin：支持空安全特性，使用 ? 来标记可为空的类型，例如 var name: String? = null。

var str: String? =null;
println(str)
println(str?.substring(0,1))
println(str?.length） // 如果 str 不为 null，返回 str 的长度，否则返回 null

此外，Kotlin还支持非空断言，使用 !! 运算符，相当于回归java设计，例如：

println(str!!.length) // 如果 str 不为 null，返回 str 的长度，否则抛出 NullPointerException

运行时会报错：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at com.xxxx.kotlin.KotlinMainTestKt.test2(KotlinMainTest.kt:163)
	at com.xxxx.kotlin.KotlinMainTestKt.main(KotlinMainTest.kt:16)

Elvis 运算符是一种处理空值的方式，可以指定一个默认值，例如

val str: String? = null
val length = str?.length ?: 0 // 如果 str 不为 null，返回 str 的长度，否则返回 0

Kotlin：安全类型转换是一种转换类型的方式，可以避免类型转换异常，例如：

val str: Any = "Kotlin"
val length = (str as? String)?.length ?: 0

函数

函数声明

Java：使用关键字 void 来声明函数的返回类型，例如 public void printName(String name) {}。

    private static String test3() {
        return "String";
    }

Kotlin：使用关键字 fun 来声明函数，例如 fun printName(name: String) {}。

private fun test3(): String {
    return "String"
}

此外，

Kotlin调用静态方法，无需带上包名，可以直接调用，这一点体现了kotlin的静态性。
Kotlin函数调用，也无须分号结尾。

函数参数

Java：不支持函数的默认参数。

    private static void test4(String name, Boolean isMale) {
        System.out.println("name="+name+", isMale="+isMale);
    }

Kotlin：支持函数的默认参数，例如 fun printName(name: String, isMale: Boolean = true) {}。

test4("haha")

fun test4(name: String, isMale: Boolean = true) {
    println("name=$name, isMale=$isMale")
}

此外，类的构造函数也支持默认参数：

class Person(val name: String = "Kotlin", val age: Int = 20)

Kotlin：具名参数是一种通过名称来指定函数参数的方式，可以提高代码可读性，例如：

fun printPerson(name: String, age: Int) {
    println("Name: $name, Age: $age")
}
printPerson(name = "Kotlin", age = 20)

fun main(){
    test4("kotlin",false)
    test4("haha")                         //默认参数
    test4( isMale = false, name="Lucas")  //具名参数
}

fun test4(name: String, isMale: Boolean = true) {
    println("name=$name, isMale=$isMale")
}

函数可变参数

Java：使用 ... 来声明可变参数，例如 public void printNames(String... names) {}。

    private static void test5(String... names) {
        for (int i = 0; i < names.length; i++) {
            System.out.println(names[i]);
        }
    }

Kotlin：使用关键字 vararg 来声明可变参数，例如 fun printNames(vararg names: String) {}。

fun test5(vararg names: String) {
    for ( name in names){
        println(name)
    }
}

局部函数

函数中仍然可以嵌套函数，对于函数内代码块频繁调用的情况有用。

fun test6() {
    fun sum(a:Int, b:Int): Int {
        fun multiply(c:Int, d:Int): Int{
            return c*d
        }
        return multiply(a, a)+multiply(b, b);
    }
    // 平方和
    println(sum(1,2))
}

函数/属性/操作符的扩展

扩展函数是一种将函数添加到现有类中的方式
扩展属性是一种将属性添加到现有类中的方式

val String.lastChar: Char
    get() = get(length - 1)
val String.pai: String
    get() = "3.1415926"
val String.isEmail: Boolean
    get() = this.matches(Regex("[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\\.[a-zA-Z]{2,}"))

fun test7() {
    fun String.addHello() = this + ", Hello!"

    println("Lucas".addHello());
    println("Lucas".lastChar);
    println(String().pai);
    println("lucas.deng@xxxx.com".isEmail);
}

扩展运算符是一种将数组或集合打散为参数列表的方式，例如：

fun sum(a: Int, b: Int, c: Int) = a + b + c
val list = listOf(1, 2, 3)
val result = sum(*list.toIntArray())

函数/属性的引用

支持属性引用，可以使用 :: 运算符来引用属性
支持函数引用，可以使用 :: 运算符来引用函数

fun test8() {
    class Person(val name: String) {
        fun printName() {
            println(name)
        }
    }
    val person = Person("Kotlin")
    val nameProperty = Person::name
    println(getType(nameProperty))
    println(nameProperty.toString())
    val name = nameProperty.get(person)
    println(name)

    fun printName(name: String) {
        println(name)
    }
    val namePrinter = ::printName
    namePrinter("Kotlin")

    val c= String::class
    println(c)

    val d= String::toString
    println(d("abc"))

    val e= String::equals
    println(e("abc", "abc"))

}

操作符重载

不是所有操作符都支持重载，支持的操作符主要是运算类的。

表达式	翻译为
`a + b`	`a.plus(b)`
`a - b`	`a.minus(b)`
`a * b`	`a.times(b)`
`a / b`	`a.div(b)`
`a % b`	`a.rem(b)`
`a..b`	`a.rangeTo(b)`
`a..<b`	`a.rangeUntil(b)`

fun test9() {
    data class Point(val x: Int, val y: Int) {
        operator fun plus(other: Point) = Point(x + other.x, y + other.y)
        operator fun minus(other: Point) = Point(x - other.x, y)

    }

    val p1 = Point(1, 2)
    val p2 = Point(3, 4)

    val p3 = p1 + p2
    println(p3)

    val p4 = p2 - p1
    println(p4)

}

Lambda 表达式

Java：支持 Lambda 表达式，但写法比较繁琐。

如果只有一个显式声明的抽象方法，那么它就是一个函数接口。

java Lambda表达式只能应用于函数接口。

    private static void test12(){
        new Thread(
            () -> System.out.println("Thread run().....")
        ).start();

        Call call= (a,b)->{ return a+b; };
        System.out.println(call.plus(1,4));
    }

    static interface Call {
        int plus(int a, int b);
        // int minus(int a, int b);
    }

Kotlin：支持 Lambda 表达式，写法简洁，例如 val sum = { a: Int, b: Int -> a + b }。

private fun test10() {
    Thread { println("Thread run().....") }.start()
    val sum = { a: Int, b: Int -> a + b }
    println(sum(1,4))
}

Java：使用 for 循环和 if 语句来实现过滤器。

Kotlin：使用 Lambda 表达式和过滤器函数来实现，例如 val nums = listOf(1, 2, 3, 4, 5).filter { it % 2 == 0 }。

private fun test10() {
    Thread { println("Thread run().....") }.start()
    val sum = { a: Int, b: Int -> a + b }
    println(sum(1,4))

    val nums = listOf(1, 2, 3, 4, 5).filter { it % 2 == 0 }
    println(nums)
}

数组/List/Map/元组

数组：不再使用[ ], 而是用Array类来代替掉，

List：直接用listOf就可以进行初始化，直接用forEach就可以打印所有元素

Map：直接用hashMapOf就可以进行初始化，直接用forEach就可以打印所有元素

元组：支持元组，使用 Pair 和 Triple 类来表示二元组和三元组。主要用于记录小量的二元/三元数据，而不必要重新定义一个类。

fun test11() {
    //数组
    val arrayEmpty = emptyArray<String>()
    val array1 = arrayOfNulls<Int>(5)
    val array2 = arrayOf(1, 2, 3, 4)
    array2.forEach {
        print(" $it")
    }
    println()

    // List
    val listEmpty = emptyList<String>()
    val nums = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
    val sum = nums.reduce { acc, i -> acc + i }
    for (item in nums)
        print(" $item")
    println()

    val map = hashMapOf("Kotlin" to 1, "Java" to 2, "Python" to 3)
    println(map["Kotlin"])
    map["Lucas"] = 23
    println(map["Lucas"])

    for ((key, value) in map) {
        print("$key = $value, ")
    }
    println()

    map.forEach {
            (key, value) -> print("$key = $value, ")
    }
    println()

    val pair = Pair("Kotlin", 20)
    val triple = Triple("Kotlin", 20, "male")
    val (name, age) = pair
    println(pair)
    println(triple)

    val triple2 = Triple("Lucas", 27, "male")

    var arrays = arrayOf(triple,triple2)
    arrays.forEach {
        println(it)
    }
}

控制表达式

if/when

Java：

使用 if-else if-else 或 switch-case 来实现条件判断。

Kotlin：

if 表达式是有返回值的，可以用来赋值，基本可以代替三目运算符，例如：

fun test12() {
    val a = 10
    val b = 20
    //val max = a>b? a:b
    val max = if (a > b) a else b

    println(max)

    val value = 88
    if (value in 1..100) {
        println("$value")
    }

}

使用 when 表达式，例如：

fun test14( index : String): String {
     val num=10;
    when(index){
        "a"->return "A"
        "b"->return "B"
        "c"->return "C"
    }
    return when(num){
        1-> "99"
        2-> "88"
        3-> "77"
        else->"-1"
    }
}

fun test13() {
    var num=34
    when(num){
        10 -> println("10")
        23 -> println("23")
        34 -> println("OK!")
        35 -> println("35")
    }
}

不再需要break，不然又有什么坑要踩。

for/while

Kotlin：for 循环可以遍历集合、数组等对象，例如：

val list = listOf("Kotlin", "Java", "Python")
for (item in list) {
    println(item)
}

Kotlin：支持 Range 表达式，例如 val nums = 1..10。

fun test15() {
    for (i in 1..9) {
        print(i)
    }
    println()

    for (i in 9..1) {
        print(i)
    }
    println()

    for (i in 9 downTo 1) {
        print(i)
    }
    println()

    for (i in 1..20 step 2) {
        print(i)
    }
    println()

    for (i in 1 until 10) {
        print(i)
    }
    println()
}

Kotlin：while 循环可以重复执行某个代码块，例如：

var i = 0
while (i < 10) {
    println(i)
    i++
}

Kotlin：do-while 循环与 while 循环类似，但是至少会执行一次，例如：

var i = 0
do {
    println(i)
    i++
} while (i < 10)

fun test16() {
    var i = 0
    while (i < 10) {
        print(i)
        i++
    }
    println()

    var j = 0
    do {
        print(j)
        j++
    } while (j < 10)
    println()

}

try-catch

Java：使用 try-catch 语句块来捕获异常。

Kotlin：不仅可以使用语句块，还能使用 try-catch 表达式来捕获异常，例如：

fun test17() {
    try {
        val str:String? = null;
        println(str!!.length)
    }catch (e:NullPointerException){
        println("please check your code!")
    }

    val len = try {
        val str:String? = null;
        println(str!!.length)
    }catch (e:NullPointerException){
        println("please check your code!")
        5
    }
    println(len)
}

位运算

Kotlin：位运算是一种对二进制位进行操作的方式，例如：

fun test18() {
    val a = 0b0101
    val b = 0b1010
    val c = a and b // 0b0000
    val d = a or b // 0b1111
    val e = a xor b // 0b1111
    val f = a.inv() // 0b1010

    println(c)
    println(d)
    println(e)
    println(f)
    println(Integer.toBinaryString(e))
    println(Integer.toBinaryString(f))
    
}

类

类的定义/构造/继承

最简单的类定义：

class Empty

class Anything{
}

定义Person类，并调用

open class Person //主构造Person()
{
    constructor(id: Int, name: String) {

    }

    constructor(id: Int, sex: Char) {

    }

    //主构造
    constructor() {

    }

    override fun toString(): String {
        return "abc"
    }

}

fun test19() {
    var person:Person = Person()
    var person2:Person = Person(110,'C')
    var person3:Person = Person(10086, "Lucas")
}

Java：使用关键字 extends 来实现类的继承，例如 public class Student extends Person {}。

    private static void test7() {
        Student student = new Student();
        System.out.println(student);
    }

    static class Student extends Person {}

    static class Person {
        String name = "David";
        int age = 23;

        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }

Kotlin：使用关键字 : 来实现类的继承，例如 class Student : Person()。

并且Person必须为open，定义Student类，继承至Person

class Student() : Person()
{
    // Kotlin 全部都是没有默认值的
    // Java 成员有默认值，但是方法内部没有默认值
    // lateinit 懒加载  没有赋值 就不能使用，否则报错

    lateinit var name : String
    var age: Int = 0

    override fun toString(): String {
        return "Student(name='$name', age=$age)"
    }

    constructor(n:String) : this() {
        name = n
    }

    constructor(n:String, a:Int) : this() {
        name = n
        age = a
    }


}

fun test20() {
    var student:Student = Student("Hello")
    println(student.toString())
}

实现接口：

interface Eat {
    fun EatMethod() : Boolean
}

class Student() : Person(), Eat
{
    override fun EatMethod(): Boolean {
        TODO("Not yet implemented")
    }
    
    ...
}

类的访问修饰符

Java：使用关键字 public、private、protected 和 default（没有修饰符）来修饰类的访问权限。

Kotlin：使用关键字 public、private、protected 和 internal 来修饰类的访问权限，默认为 public。

数据类

Java：不支持数据类。

	private static void test10() {
        User jack = new User("Jack", 23);
        System.out.println(jack.toString());
    }

    static class User{
        String username;
        int age;

        public User(String username, int age) {
            this.username = username;
            this.age = age;
        }

    }

Kotlin：

支持数据类，使用关键字 data 来声明，例如 data class User(val id: Int, val name: String, val sex: Char)。

编译器会自动的从主构造函数中根据所有声明的属性提取以下函数：
equals() / hashCode()
toString() 格式如 "User(name=John, age=42)"
componentN() functions 对应于属性，按声明顺序排列
copy() 函数

fun test21() {
    val user = User(99, "Lucas", 'M')

    val(myID, myName, mySex) = user.copy()
    println("myID:$myID, myName:$myName, mySex:$mySex")

    // _ 代表不接收
    val(_, myName2, _) = user.copy()
    println("myName2:$myName2")

    println(user.toString())
    val user1=user.copy()
    val user2=user.copy(name="Kotlin")
    println(user1.equals(user))
    println(user2.equals(user))
    
}

类的别名

Java：不支持类型别名。

Kotlin：支持类型别名，使用关键字 typealias 来声明，例如：

typealias Name = String
typealias MyList = List<String>
fun test22() {
    fun printName(name: Name) {}
    val list: MyList = listOf("Kotlin", "Java", "Python")
}

此外，内部类和枚举类也和java稍有不同，可以自行查阅。

协程

Kotlin中的协程可以认为是一个“线程框架”，类似于Java中的线程池Executor，类似于Android中的Handler/AsyncTask。

Kotlin 协程的最大好处在于，你可以把运行的不同线程的代码写在同一个代码块里，可以随意切。（用看起来同步的方式写出异步代码）

总结

在AOSP中部分使用

以frameworks/base/packages/SystemUI为例，kt文件有510个java文件有1220个占比达到了1/3。

find  ./frameworks/base/packages/SystemUI/src  -name "*.kt" |  wc -l
510
find  ./frameworks/base/packages/SystemUI/src  -name "*.java" |  wc -l
1220

优缺点比较

	Java	Kotlin
优点	改进错误检测和解决的检查异常提供详细的文档。大量熟练的开发人员可用大量的第 3 方库它允许您形成标准程序和可重用代码。它是一个多线程环境，允许您在一个程序中同时执行多个任务。完美的表现易于浏览的社区资料	使用 Kotlin 多平台框架，您可以提取一个通用代码库，同时针对所有这些代码库 Kotlin 提供了内置的 null 安全支持，这是一个救星，尤其是在 Android 上，它充满了旧的 Java 风格的 API。它比 Java 更简洁、更具表现力，这意味着出错的空间更小。提供用户友好且易于理解的编码规范将大型应用程序划分为更小的层。使用大量函数类型和专门的语言结构，如 lambda 表达式。帮助开发者创建扩展功能提供了一种非常简单且几乎自动化的方式来创建数据类 Kotlin 是一种静态类型语言，因此非常易于阅读和编写。这种语言允许以各种方式交换和使用来自 Java 的信息。在 Kotlin 中编写新代码将花费更少的时间。部署 kotlin 代码并大规模维护它非常容易。
缺点	由于诸多限制，不太适合 Android API 设计需要大量手动工作，这增加了潜在错误的数量 JIT 编译器使程序相对较慢。 Java 具有较高的内存和处理要求。它不支持像指针这样的低级编程结构。您无法控制垃圾收集，因为 Java 不提供 delete()、free() 等函数。	开发者社区很小，因此缺乏学习材料和专业帮助。 Java 不提供可能导致错误的检查异常的功能。编译速度比Java慢编译的产物比java大 Kotlin 作为一种高度声明性的语言，有时它可以帮助您在相应的 JVM 字节码中生成大量样板

文档信息

本文作者：Lucas.D
本文链接：https://kingofhubgit.github.io/2024/02/21/Kotlin-Study/
版权声明：自由转载-非商用-非衍生-保持署名（创意共享3.0许可证）

Lucas.D

Kotlin Easy-understanding

通俗理解Kotlin及其30大特性

前言

背景

编译&运行

字节码对比

Java VS Kotlin

变量/常量

类型声明

变量初始化

空安全特性

函数

函数声明

函数参数

函数可变参数

局部函数

函数/属性/操作符的扩展

函数/属性的引用

操作符重载

Lambda 表达式

数组/List/Map/元组

控制表达式

if/when

for/while

try-catch

位运算

类

类的定义/构造/继承

类的访问修饰符

数据类

类的别名

协程

总结

在AOSP中部分使用

优缺点比较

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