本文原作者: 朱涛，原文发布于: 朱涛的自习室

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背景

近几年，Android 相关的新技术层出不穷。往往这个技术还没学完，下一个新技术又出来了。很多人都是一脸黑人问号？不少开发者甚至开始哀嚎: "求求你们别再创造新技术了，我们学不动了！"

在这些新技术里，Kotlin，协程，Jetpack是最具代表性的，它们的知识体系复杂，学起来难度大，学完后实战的坑也多。本系列文章原本是我为小组新人培训准备的，现在重新整理分享出来。

简介

本文主要讲解 Kotlin 基础语法。

本文是《Kotlin Jetpack 实战》的开篇。

每个 Java 开发者都应该学 Kotlin

推荐学习 Kotlin 的理由有很多，比如: Kotlin 更简洁，Kotlin 有协程，Kotlin 有扩展函数，学了 Kotlin 后学别的语言会很快，比如: Python，Swift，Dart，Ruby...

不过，如果您是 Android 开发者，我劝您别再做「无谓的挣扎」了，赶紧入坑吧！

快速认识 Kotlin

Kotlin 是著名 IDE 公司 JetBrains 创造出的一门基于 JVM 的语言。Kotlin 有着以下几个特点:

• 「简洁」，1 行顶 5 行

• 「安全」，主要指 "空安全"

• 「兼容」，与 Java 兼容

• 「工具友好」，IntelliJ 对 Kotlin 简直不要太友好

JetBrains 不仅创造了 Kotlin，还创造了著名的 IntelliJ IDEA。Android 开发者使用的 Android Studio 就是基于 IntelliJ 改造出来的。

所有 Kotlin 类都是对象 (Everything in Kotlin is an object)

与 Java 不一样的是: Kotlin 没有基本数据类型 (Primitive Types)，所有 Kotlin 里面的类都是对象，它们都继承自: Any 这个类；与 Java 类似的是，Kotlin 提供了如下的内置类型:

Type	Bit width	备注
Double	64	Kotlin 没有 double
Float	32	Kotlin 没有 float
Long	64	Kotlin 没有 long
Int	32	Kotlin 没有 int/Integer
Short	16	Kotlin 没有 short
Byte	8	Kotlin 没有 byte

思考题 1:

既然 Kotlin 与 Java 是兼容的，那么 Kotlin Int 与 Java int、Java Integer 之间是什么关系？

思考题 2:

Kotlin Any 类型与 Java Object 类型之间有什么关系？

可见性修饰符 (Visibility Modifiers)

修饰符	描述
public	与Java一致
private	与Java一致
protected	与Java一致
internal	同 Module 内可见

变量定义 (Defining Variables)

定义一个 Int 类型的变量:

var a: Int = 1

定义一个 Int 类型的常量 (不可变的变量？只读的变量？)

val b: Int = 1

类型可推导时，类型申明可省略:

val c = 1

语句末尾的 ; 可有可无: 

val d: Int;
d = 1;

小结:

• var 定义变量

• val 定义常量 (不可变的变量？只读变量？)

• Kotlin 支持类型自动推导

思考题 3:

Kotlin val 变量与 Java 的 final 有什么关系？

空安全 (Null Safety)

定义一个可为空的 String 变量:

var b: String? = "Kotlin"
b = null
print(b)
// 输出 null

定义一个不可为空的 String 变量:

var a: String = "Kotlin"
a = null
// 编译器报错，null 不能被赋给不为空的变量

变量赋值:

var a: String? = "Kotlin"
var b: String = "Kotlin"
b = a // 编译报错，String? 类型不可以赋值给 String 类型a = b // 编译通过

空安全调用

var a: String? = "Kotlin"
print(a.length) // 编译器报错，因为 a 是可为空的类型
print(a?.length) // 使用?. 的方式调用，输出 null

Elvis 操作符

// 下面两个语句等价
val l: Int = if (b != null) b.length else -1
val l = b?.length ?: -1// Elvis 操作符在嵌套属性访问时很有用
val name = userInstance?.user?.baseInfo?.profile?.name?: "Kotlin"

小结:

• T 代表不可为空类型，编译器会检查，保证不会被 null 赋值

• T? 代表可能为空类型

• 不能将 T? 赋值给 T

• 使用 instance?.fun() 进行空安全调用

• 使用 Elvis 操作符为可空变量替代值，简化逻辑

类型检查与转换 (Type Checks and Casts)

类型判断、智能类型转换:

if (x is String) {print(x.length) // x 被编译自动转换为 String
}
// x is String 类似 Java 里的 instanceOf

不安全的类型转换 as

val y = null
val x: String = y as String
//抛异常，null 不能被转换成 String

安全的类型转换 as?

val y = null
val z: String? = y as? String
print(z)
// 输出 null

小结:

• 使用 is 关键字进行类型判断

• 使用 as 进行类型转换，可能会抛异常

• 使用 as? 进行安全的类型转换

if 判断

基础用法跟 Java 一毛一样。它们主要区别在于: Java If is Statement，Kotlin If is Expression。因此它对比 Java 多了些 "高级" 用法，懒得讲了，咱看后面的实战吧。

for 循环

跟 Java 也差不多，随便看代码吧:

// 集合遍历，跟 Java 差不多
for (item in collection) {print(item)
}// 辣鸡 Kotlin 语法
for (item in collection) print(item)// 循环 1，2，3
for (i in 1..3) {println(i)
}// 6，4，2，0
for (i in 6 downTo 0 step 2) {println(i)
}

when

when 就相当于高级版的 switch，它的高级之处在于支持模式匹配 (Pattern Matching):

val x = 9
when (x) {in 1..10 -> print("x is in the range")in validNumbers -> print("x is valid")!in 10..20 -> print("x is outside the range")is String -> print("x is String")x.isOdd() -> print("x is odd")else -> print("none of the above")
}
// 输出：x is in the range

相等性 (Equality)

Kotlin 有两种类型的相等性:

• 结构相等 (Structural Equality)

• 引用相等 (Referential Equality)

结构相等:

// 下面两句两个语句等价
a == b
a?.equals(b) ?: (b === null)
// 如果 a 不等于 null，则通过 equals 判断 a、b 的结构是否相等
// 如果 a 等于 null，则判断 b 是不是也等于 null

引用相等:

print(a === b)
// 判断 a、b 是不是同一个对象

思考题 4:

val a: Int = 10000
val boxedA: Int? = a
val anotherBoxedA: Int? = a
print(boxedA == anotherBoxedA)
print(boxedA === anotherBoxedA)
// 输出什么内容?

思考题 5:

val a: Int = 1
val boxedA: Int? = a
val anotherBoxedA: Int? = a
print(boxedA == anotherBoxedA)
print(boxedA === anotherBoxedA)
// 输出什么内容?

函数 (Functions)

fun triple(x: Int): Int {return 3 * x
}
// 函数名：triple
// 传入参数：不为空的 Int 类型变量
// 返回值：不为空的 Int 类型变量

类 (Classes)

类定义

使用主构造器 (Primary Constructor) 定义类一个 Person 类，需要一个 String 类型的变量:

class Person constructor(firstName: String) { ... }

如果主构造函数没有注解或者可见性修饰符，constructor 关键字可省略:

class Person(firstName: String) { ... }

也可以使用次构造函数 (Secondary Constructor) 定义类:

class Person {constructor(name: String) { ... }
}// 创建 person 对象
val instance = Person("Kotlin")

init 代码块

Kotlin 为我们提供了 init 代码块，用于放置初始化代码:

class Person {var name = "Kotlin"init {name = "I am Kotlin."println(name)}constructor(s: String) {println(“Constructor”)}
}fun main(args: Array<String>) {Person("Kotlin")
}

以上代码输出结果为:

I am Kotlin.
Constructor

结论: init 代码块执行时机在类构造之后，但又在 "次构造器" 执行之前。

继承 (Inheritance)

• 使用 open 关键字修饰的类，可以被继承

• 使用 open 关键字修饰的方法，可以被重写

• 没有 open 关键字修饰的类，不可被继承

• 没有 open 关键字修饰的方法，不可被重写

• 以 Java 的思想来理解，Kotlin 的类和方法，默认情况下是 final 的

定义一个可被继承的 Base 类，其中的 add() 方法可以被重写，test() 方法不可被重写:

open class Base {open fun add() { ... }fun test() { ... }
}

定义 Foo 继承 Base 类，重写 add() 方法

class Foo() : Base() {override fun add() { ... }
}

• 使用:符号来表示继承

• 使用 override 重写方法

This 表达式 (Expression)

class A {fun testA(){ }inner class B { // 在 class A 定义内部类 Bfun testB(){ }fun foo() {this.testB() // okthis.testA() // 编译错误this@A.testA() // okthis@B.testB() // ok}}
}

小结:

• inner 关键字定义内部类

• 在内部类当中访问外部类，需要显示使用 this@OutterClass.fun() 的语法

数据类 (Data Class)

假设我们有个这样一个 Java Bean:

public class Developer {private String name;public Developer(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Developer developer = (Developer) o;return name != null ? name.equals(developer.name) : developer.name == null;}@Overridepublic int hashCode() {int result = name != null ? name.hashCode() : 0;return result;}@Overridepublic String toString() {return "Developer{" + "name='" + name + '}';}}

如果我们将其翻译成 Kotlin 代码，大约会是这样的:

class Developer(var name: String?) {override fun equals(o: Any?): Boolean {if (this === o) return trueif (o == null || javaClass != o.javaClass) return falseval developer = o as Developer?return if (name != null) name == developer!!.name else developer!!.name == null}override fun hashCode(): Int {return if (name != null) name!!.hashCode() else 0}override fun toString(): String {return "Developer{" + "name='" + name + '}'.toString()}
}

然而，Kotlin 为我们提供了另外一种选择，它叫做数据类:

data class Developer(var name: String)

上面这一行简单的代码，完全能替代前面我们的写的那一大堆模板 Java 代码，甚至额外多出了一些功能。如果将上面的数据类翻译成等价的 Java 代码，大概会长这个样子:

public final class Developer {@NotNullprivate String name;public Developer(@NotNull String name) {super();this.name = name;}@NotNullpublic final String getName() {   return this.name;   }public final void setName(@NotNull String var1) {    this.name = var1;   }@NotNullpublic final Developer copy(@NotNull String name) {   return new Developer(name);   }public String toString() {   return "Developer(name=" + this.name + ")";   }public int hashCode() {   return this.name != null ? this.name.hashCode() : 0;   }public boolean equals(Object var1) {if (this != var1) {if (var1 instanceof Developer) {Developer var2 = (Developer)var1;if (Intrinsics.areEqual(this.name, var2.name)) {return true;}}return false;} else {return true;}}
}

可以看到，Kotlin 的数据类不仅为我们提供了 getter、setter、equals、hashCode、toString，还额外的帮我们实现了 copy 方法！这也体现了 Kotlin 的简洁特性。

序列化的坑

如果是旧工程迁移到 Kotlin，那么可能需要注意这个坑:

// 定义一个数据类，其中成员变量 name 是不可为空的 String 类型，默认值是 Android
data class Person(val age: Int, val name: String = "Kotlin")
val person = gson.fromJson("""{"age":42}""", Person::class.java)
print(person.name) // 输出 null

对于上面的情况，由于 Gson 最初是为 Java 语言设计的序列化框架，并不支持 Kotlin 不可为空、默认值这些特性，从而导致原本不可为空的属性变成null，原本应该有默认值的变量没有默认值。

对于这种情况，市面上已经有了解决方案:

• kotlinx.serialization

• moshi

• kotlinx.serialization

  https://github.com/Kotlin/kotlinx.serialization

• moshi

  https://github.com/square/moshi

扩展 (Extensions)

如何才能在不修改源码的情况下给一个类新增一个方法？比如我想给 Context 类增加一个 toast 类，怎么做？

如果使用 Java，上面的需求是无法被满足的。然而 Kotlin 为我们提供了扩展语法，让我们可以轻松实现以上的需求。

扩展函数

为 Context 类定义一个 toast 方法:

fun Context.toast(msg: String, length: Int = Toast.LENGTH_SHORT){Toast.makeText(this, msg, length).show()
}

扩展函数的使用:

val activity: Context? = getActivity()
activity?.toast("Hello world!")
activity?.toast("Hello world!", Toast.LENGTH_LONG)

属性扩展

除了扩展函数，Kotlin 还支持扩展属性，用法基本一致。

思考题 6:

上面的例子中，我们给不可为空的Context 类增加了扩展函数，因此我们在使用这个方法的时候需要判断。实际上，Kotlin 还支持我们为可为空的类增加扩展函数:

// 为 Context? 添加扩展函数
fun Context?.toast(msg: String, length: Int = Toast.LENGTH_SHORT){if (this == null) {    //do something    }Toast.makeText(this, msg, length).show()
}

扩展函数使用:

val activity: Context? = getActivity()
activity.toast("Hello world!")
activity.toast("Hello world!", Toast.LENGTH_LONG)

请问这两种定义扩展函数的方式，哪种更好？分别适用于什么情景？为什么？

委托 (Delegation)

Kotlin 中，使用by关键字表示委托:

interface Animal {fun bark()
}// 定义 Cat 类，实现 Animal 接口
class Cat : Animal {override fun bark() {println("喵喵")}
}// 将 Zoo 委托给它的参数 animal
class Zoo(animal: Animal) : Animal by animalfun main(args: Array<String>) {val cat = Cat()Zoo(cat).bark()
}
// 输出结果：喵喵

属性委托 (Property Delegation)

其实，从上面类委托的例子中，我们就能知道，Kotlin 之所以提供委托这个语法，主要是为了方便我们使用者，让我们可以很方便的实现代理这样的模式。这一点在 Kotlin 的委托属性这一特性上体现得更是淋漓尽致。

Kotlin 为我们提供的标准委托非常有用。

by lazy 实现 "懒加载"

// 通过 by 关键字，将 lazyValue 属性委托给 lazy {} 里面的实现
val lazyValue: String by lazy {val result = compute()println("computed!")result
}// 模拟计算返回的变量
fun compute():String{return "Hello"
}fun main(args: Array<String>) {println(lazyValue)println("=======")println(lazyValue)
}

以上代码输出的结果:

computed!
Hello
=======
Hello

由此可见，by lazy 这种委托的方式，可以让我们轻松实现懒加载。其内部实现，大致是这样的:

lazy 求值的线程模式: LazyThreadSafetyMode

Kotlin 为 lazy 委托提供三种线程模式，他们分别是:

• LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED

• LazyThreadSafetyMode.NONE

• LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION

上面这三种模式，前面两种很好理解:

1. LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED 通过加锁实现多线程同步，这也是默认的模式。

2. LazyThreadSafetyMode.NONE 则没有任何线程安全代码，线程不安全。

我们详细看看 LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION，官方文档的解释是这样的:

Initializer function can be called several times on concurrent access to uninitialized [Lazy] instance value, but only the first returned value will be used as the value of [Lazy] instance.

意思就是，用LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION模式的 lazy 委托变量，它的初始化方法是可能会被多个线程执行多次的，但最后这个变量的取值是仅以第一次算出的值为准的。即，哪个线程最先算出这个值，就以这个值为准。

by Delegates.observable 实现 "观察者模式" 的变量

观察者模式，又被称为 订阅模式。最常见的场景就是: 比如读者们订阅了 Android 公众号，每次 Android 更新的时候，读者们就会收到推送。而观察者模式应用到变量层面，就延伸成了:如果这个的值改变了，就通知我。

class User {// 为 name 这个变量添加观察者，每次 name 改变的时候，都会执行括号内的代码var name: String by Delegates.observable("<no name>") {prop, old, new ->println("name 改变了：$old -> $new")}
}fun main(args: Array<String>) {val user = User()user.name = "first: Tom"user.name = "second: Jack"
}

以上代码的输出为:

name 改变了：<no name> -> first: Tom
name 改变了：first: Tom -> second: Jack

思考题 7:

lazy 委托的 LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION 适用于什么样的场景？

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