Kotlin-lambda表达式和高阶函数操作符

Posted 2022-03-03 程序员超时空

前言

以一个java老鸟的角度，如何去看 kotlin。 Java源代码应该如何用Kotlin重构。 如何正确学习kotlin并且应用到实际开发中。本文将会探究。

本文分两大块，重难点和潜规则。

重难点：Kotlin中可以独立出来讲解的大块知识点。提供单独Demo。这部分大多数是Kotlin开创的新概念（相比于Java）。

潜规则：Kotlin是谷歌用来替换Java的，它和java百分百完全兼容，但是实际上java转成kotlin之后，需要我们手动修改很多东西，甚至某些部分必须打散重构来达到最优编码。其中，kotlin的某些特性和java不同，甚至完全反转。这部分知识点比较零碎，单独Demo不方便提供，就以小例子的形式来写。

正文大纲

• 重难点

  • lambda以及操作符
  • 高阶函数以及操作符
  • Kotlin泛型
  • 集合操作
  • 协程
  • 操作符重载

• 潜规则

  • Kotlin文件和类不存在一对一关系

  • 共生体

  • 继承

  • 修饰符

  • 空指针问题

正文

重难点

lambda表达式

lambda表达式是JDK1.8提出的，目的是为了改善Java中大量出现的只有一个方法的回调函数的累赘写法。这里不讨论Java的lambda. Kotlin中lambda已经融入代码核心，而不是像java一样是个注解+语法糖。

基础：

一个lambda表达式如图：

lambda 表达式的4个部分

• 外围的大括号
• 参数列表：x:Int,y:Int
• 连接符 ->
• 方法体 x+y

举个栗子

这是一个kotlin文件：

/**
 * 比如说这样，我要给这个doFirst方法传一个执行过程，类型就是一个输入2个Int，输出一个Int的拉姆达表达式
 */
fun calculate(p1: Int, p2: Int, event1: (Int, Int) -> Int, event2: (Int, Int) -> Int) 
    println("执行doFirst")
    println("执行event1 $event1(p1, p2)")
    println("执行event2 $event2(p1, p2)")


//测试lambda表达式
fun main() 
    val sum =  x: Int, y: Int ->
        print("求和 ")
        x + y
    
    val diff =  x: Int, y: Int ->
        print("求差 ")
        x - y
    
    //kotlin里面，可以把拉姆达表示当作一个普通变量一样，去传递实参
    calculate(p1 = 1, p2 = 2, event1 = sum, event2 = diff)

定义了一个calculate函数, p1，p2 是Int，而event1和event2 则是 lambda表达式. 高级语言特性，一等函数公民：函数本身可以被当作普通参数一样去传递，并且调用。那么， kotlin的lambda内核是怎么样的?

上图能够看出，

1. calculate方法的后面2个参数，被编译成了 Function2 类型。
2. 执行event1，event2，则是调用其invoke方法
3. main函数中，出现了null.INSTANCE, 这里比较诡异，INSTANCE应该是用来获取实例的，但是为什么是null.INSTANCE

而看了Function2的源码，简直亮瞎了我的钛合金狗眼：

Function.kt文件中：

Function接口，Function2接口…Function22接口。好了，不要质疑谷歌大佬的设计思路，反正大佬写的就是对的…这里用22个接口（至于为什么是22个，猜想是谷歌觉得不会有哪个脑子秀逗的开发者真的弄22个以上的参数挤在一起吧），表示kotlin开发中可能出现的lambda表达式参数列表。

再举个栗子

给一个Button 设置点击事件,kotlin的写法是：

val btn = Button(this)
val lis = View.OnClickListener  println("111") 
btn.setOnClickListener(lis)

或者：

val btn = Button(this)
btn.setOnClickListener  println("111") 

setOnClickListener 方法的参数是 OnClickListener 接口：

public interface OnClickListener 
    void onClick(View v);

类似这种符合lambda表达式特征的接口，都可以使用上述两种写法来大大简化代码量。

最后一个栗子

不得不提一句，lambda表达式有一个变形，那就是：当lambda表达式作为方法的最后一个参数时，可以lambda表达式放到小括号外面。而如果只有一个参数就是lambda表达式，那么括号可以省略

这个非常重要，不了解这个，很多地方都会感觉很蛋疼。

fun testLambda(s: String, block: () -> String) 
    println(s)
    block()


fun testLambda2(block: () -> String) 
    block()


fun main() 
    testLambda("第一个参数") 
        println("block函数体")
        "返回值"
    
    testLambda2 
        println("block函数体")
        "返回值"
    

总结

Kotlin中lambda表达式可以当作普通参数一样去传递，去赋值，去使用。

---

高阶函数以及操作符

上文提到，kotlin中lambda表达式已经融入了语言核心，而具体的体现就是高阶函数，把lambda表达式当作参数去使用. 这种将lambda表达式作为参数或者返回值的函数，就叫高阶函数。

官方高阶函数

Kotlin谷歌已经给我们封装了一些高阶函数。

• run
• with
• apply
• also
• let
• takeif 和 takeunless
• repeat
• lazy

run函数详解

代码如下（这里为了展示代码全貌，忽视androidStudio的代码优化提示）：

class A 
    val a = 1
    val b = "b"

fun testRun() 
    //run方法有两种用法，一个是不依赖对象，也就是作为全局函数
    run<String> //我可以规定返回值的类型
        println("我是全局函数")
        "返回值"
    
    val a = A()
    //另一种则是 依赖对象
    a.run<A,String> //这里同样可以规定返回值的类型
        println(this.a)
        println(this.b)
        "返回值"
    

fun main() 
    testRun()

如上所示：

run函数分为两类

• 不依赖对象的全局函数。

• 依赖对象的"类似"扩展函数。

  两者都可以规定返回值类型（精通泛型的话，这里应该不难理解，泛型下一节详解）。

阅读源码：

@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun <R> run(block: () -> R): R 
    contract 
        callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
    
    return block()


@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun <T, R> T.run(block: T.() -> R): R 
    contract 
        callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
    
    return block()

run函数被重载，参数有所不同

• 前者 参数类型为 ()->R ,返回值为 R ，函数体内执行block()，并且返回执行结果
• 后者 参数类型为 T.()->R ，返回值为R ， T.() 明显是依赖 T类的（貌似T的扩展函数），返回值依然是R，执行完之后返回结果。
• 并且，可以发现 两者都是内联函数 inline （执行代码时不进行方法的压栈出栈，而是类似于直接在目标处执行代码段）

所以，前者不需要依赖对象，后者必须依赖对象（因为它是T类的"扩展函数"）

使用场景

根据run方法的特性，无论是不是依赖对象，它都是封装了一段代码，而且还是inline的。所以：

• 如果你不想把一段代码独立成方法，又不想让它们看上去这么凌乱，最重要的是告诉后来的开发者 这段代码是一个整体，不要随便给我在里面插代码，或者拆分。那就用run方法，把他们整合到一个作用域中。

  run 
      println("这是一段代码逻辑很相近的代码段")
      println("但是我不想把他独立成一个方法")
      println("又担心别人会随便改")
      println("所以用run方法把他们放在同一个作用域中")
      println("小组中其他人看到这段，就知道不要把无关代码插进来")
  
  

• 更神奇的是，这个run函数是有返回值的，参数返回值可以利用起来：

  fun testRun2(param1: String, param2: String, param3: String) 
      //我想让这几个参数都不为空，如果检查是空，就不执行方法主体
      val checkRes: Boolean = run<Boolean> 
          when 
              param1.isNullOrEmpty() -> 
                  false
              
              param2.isNullOrEmpty() -> 
                  false
              
              param3.isNullOrEmpty() -> 
                  false
              
              else -> true
          
      
  
      if (checkRes)
          println("参数检查完毕，现在可以继续接下来的操作了")
      else
          println("参数检查不通过，不执行主体代码")
      
  
  fun main() 
    testRun2("1", "2", "")
  
  

main运行结果:

参数检查完毕，现在可以继续接下来的操作了

小结论

run方法在整合小段代码的功效上，还是很实用的

其他高阶函数

上面列举出来的这些系统高阶函数原理上都差不多，只是使用场景有区别，因此除了run之外，其他的不再详解，而只说明使用场景。

apply

和run只有一个区别，run是返回block()执行之后的返回值，而，apply 则是返回this，因此 apply必须依赖对象。而由于返回了this，因此可以连续apply调用。

fun testApply() 
    val a = A()
    a.apply 
        println("如果一个对象要对它进行多个阶段的处理")
    .apply 
        println("那么多个阶段都挤在一起则容易混淆，")
    .apply 
        println("此时可以用apply将每一个阶段分开摆放")
    .apply 
        println("让程序代码更加优雅")
    


fun main() 
    testApply()

with

下面的代码应该都很眼熟，Glide图片加载框架的用法，with(context)然后链式调用

Glide.with(this).load(image).asGif().into(mImageView);

Kotlin中的with貌似把这一写法发扬光大了(只是类比，不用深究)，场景如下：

class A 
    val a = 1
    val b = "b"

    fun showA() 
        println("$a")
    

    fun showB() 
        println("$a $b")
    


fun testWith() 
    val a = A()
    with(a) 
        println("作用域中可以直接引用创建出的a对象")
        this.a
        this.b
        this.showA()
        this
    .showB()


fun main() 
    testWith()

细节

1. with(a) 大括号内的作用域里面，可以直接使用 当前a对象的引用，可以this.xxx 也可以 a.xxx
2. with(a) 大括号作用域内的最后一行是 返回值，如果我返回this，那么with结束之后，我可以继续 调用a的方法

also

also和with一样，必须依赖对象，返回值为this。因此它也支持链式调用，它和apply的区别是：

apply的block，没有参数，但是 also 则将this作为了参数。这么做造成的差异是：

作用域 内调用当前对象的方式不同。

class A 
    val a = 1
    val b = "b"

    fun showA() 
        println("$a")
    

    fun showB() 
        println("$a $b")
    

fun testApply() 
    A().apply 
        this.showA()
        println("=======")
    .showB()


fun testAlso() 
    A().also 
        it.showA()
        println("=======")
    .showB()

apply 必须用this.xxx, also则用 it.xxx.

let

类比到run：

public inline fun <T, R> T.run(block: T.() -> R): R 
    return block()

public inline fun <T, R> T.let(block: (T) -> R): R 
    return block(this)

只有一个区别：run的block执行不需要参数，而let 的block执行时需要传入this。

造成差异为：

A().run 
    println("最后一行为返回值")
    this
.showA()

A().let 
    println("最后一行为返回值")
    it
.showA()

run 作用域中 只能通过this.xxx操作当前对象，let 则用 it.xxx

takeif 和 takeunless

这两个作用相反，并且他们必须依赖对象。看源码：

public inline fun <T> T.takeIf(predicate: (T) -> Boolean): T? 
    return if (predicate(this)) this else null

public inline fun <T> T.takeUnless(predicate: (T) -> Boolean): T? 
    return if (!predicate(this)) this else null

predicate 是 (T)->Boolean 类型的lambda表达式，表示断言判断，如果判断为true，则返回自身，否则返回空

class A 
    val a = 0
    val b = "b"

    fun showA() 
        println("$a")
    

    fun showB() 
        println("$a $b")
    


fun testTakeIfAndTakeUnless() 
    println("test takeIf")
    A().takeIf  it.a > 0 ?.showB()
    println("==========")
    println("test takeUnless")
    A().takeUnless  it.a > 0 ?.showB()


fun main() 
    testTakeIfAndTakeUnless()

执行结果：

test takeIf
==========
test takeUnless
0 b

takeIf / takeUnless适用于将条件判断的代码包在一个作用域中，然后 用 ?.xxxx的安全调用符 来 执行对象操作。

repeat

repeat是 多次循环的傻瓜版写法。

fun testRepeat() 
    repeat(10) 
        print("$it ")
    


fun main() 
    testRepeat()

执行结果：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

lazy

lazy的作用是： 延迟初始化val定义的常量。

class B 
    val i: Int by lazy 
        println("执行i初始化")
        20
    

    init 
        println("构造函数执行")
    

如果只是初始化B对象，却没有使用到变量i, 那么延迟初始化不会执行。

fun main() 
    B()

执行结果：

构造函数执行

而如果使用到了变量i，才会去在调用之前初始化:

fun main() 
    println("i 变量的值是：" + B().i)

执行结果：

构造函数执行
执行i初始化
i 变量的值是：20

总结

Kotlin官方提供的高阶函数，run，apply，also，let，with等，旨在使用**作用域**，将联系紧密的代码封在一个作用域内，让一个方法内部显得 有条不紊，阅读观感更好，可维护性更高，代码更优雅。上述，除了lazy之外，所有的 函数都在Standart.kt文件内部。

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).i)

执行结果：

```kotlin
构造函数执行
执行i初始化
i 变量的值是：20

总结

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