对比Java学Kotlin作用域函数

Posted 2021-09-11 陈蒙_

什么是作用域函数？

首先，落脚点是函数，什么的函数呢？能在某个上下文对象（可能是普通对象，也可能是个 Unit）的作用域内执行代码的函数。这里的作用域和 Java 的作用域有所不同，Java 的作用域更多的是指一对闭合的 {} 的内部区域：

void func() {
    String variable;

    {
       String variable;
    }
}

变量独享其所在{}的区域，在这个区域内其他变量或方法都可以引用到这个变量，我们称之为作用域。
而 Kotlin 作用域函数的作用域，则更加灵活了，既可以用 lambda 表达式的方法引用上下文对象，也可以直接在上下文对象内部进行操作：

Person().apply {
    this.name = "zhangsan"
    this.age = 10
}

当然，不会使用作用域函数不影响使用 Kotlin，但是在某些情况下使用作用域函数会使我们的代码更加简洁，具有更好的可读性和可维护性。

使用方法

我们举个最常见的例子，有一个 Person 类如下：

class Person(val name: String, val age: Int, val addr: String) {
    fun moveTo(anotherAddr: String) {}
    fun incrementAge() {}
}

正常情况下我们可以执行如下操作：

val zhangsan = Person("Zhangsan", 20, "Shanghai")
zhangsan.moveTo("Suzhou")
zhangsan.incrementAge()

等效地，我们可以使用作用域函数将上面的操作改写如下：

val zhangsan = Person("Zhangsan", 20, "Shanghai").let {
    it.moveTo("Suzhou")
    it.incrementAge()
}

改写前后二者的执行结果完全一致。同时后者具有更好的可阅读性和简洁性，以及降低出错概率。之所以说可以降低出错概率，是因为往往我们在复制代码的过程中会手误造成错误，比如如下代码：

// zhangsan stuff
val zhangsan = Person("Zhangsan", 20, "Shanghai")
zhangsan.moveTo("Suzhou")
zhangsan.incrementAge()

// lisi stuff
val lisi = Person("Lisi", 20, "Shanghai")
zhangsan.moveTo("Shenzhen")
lisi.incrementAge()

当我们写完 zhangsan，习惯性的复制出 lisi 的代码，但是在改名的时候却遗漏了其中的 zhangsan.moveTo("Shenzhen")，从而导致代码运行出错，而使用作用域函数则可以很好的避免这个问题。这也是“代码越少，错误越少”的体现。

除了 let，还有其他几个作用域函数，其主要区别在于在作用域内能引用当前对象的方式以及返回值。

函数	引用对象	返回值	是否为扩展函数	备注
let	it	Lambda 结果	是	判空，不返回最后一行的值，而是返回整个对象，其余与 let 相同
run	this	lambda 结果	是	在内部也能引用到当前对象的 this，该点与 apply 相同，不同点是返回最后一行的值
run	-	lambda 结果	否
with	this	lambda 结果	否	等效于 run，相当于其另一种写法
apply	this	当前对象	是	用于对象属性的赋值等操作，在内部能引用到当前对象的 this，以方便对属性赋值以及调用对象内部方法，返回整个对象
also	it	当前对象	是	打印日志，不返回最后一行的值，而是返回整个对象，其余与 let 相同

使用场景

如下述代码：

var name : String ? = "ZhangSan"
if (!TextUtils.isEmpty(name)) {
    print(name.length)
}

IDE 会报错：

Only safe (?.) or non-null asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type String?

这是因为，虽然我们给 name 赋了一个非空的值，但是由于代码块不是原子性的，不保证在执行 name.length 时 name 已经是 null 了，可能发生空指针异常。

这个时候，我们可以使用 let 函数对上述代码改造以避免报错：

var name: String? = "ZhangSan"
name?.let { 
    print(it.length)
}

之所以这么写不会报错，是因为 let 代码块里面的 it 变量是 final 的，我们可以运行如下代码进行试验：

var name : String ? = "zhangsan"
name?.let {
    it = null // 编译报错
    println(name == it) // True
    println(name === it) // True，说明二者是同一个引用
}

直接给 it 赋值会导致编译报错，报错信息如下：

Val cannot be reassigned
Null can not be a value of a non-null type String

也就是说，当执行完 ?. 之后传入 let {} 内的是 name 变量非空时的快照，就是一个值，不会为 null，且不能改变。

大家有没有联想到什么？是不是跟 Java 里面的匿名内部类引用外部的变量必须是 final 的原理有点类似？详见 Java 匿名内部类中的外部引用为什么必须是 final 的？

这种写法也一定程度上消灭了可恶的 if-else。

let

let 一般用于非空的对象上，比如上面我们提到的 name?.let{}。在 let 中引用上下文对象一般是通过 it 来实现，在 IDE 中我们可以清楚的看到提示：

但是为了更好的可读性，我们也可以自己指定名称：

    val zhangsan = Person("Zhangsan", 20, "Shanghai").let { person ->
        person.moveTo("Suzhou")
        person.incrementAge()
        println(person)
    }

注意，let 返回的是 lambda 表达式的结果，上述代码返回的是 Unit。如果我们想让 zhangsan 是 moveTo() 以及 incrementAge() 之后的 Person，我们应该：

    val zhangsan = Person("Zhangsan", 20, "Shanghai").let { person ->
        person.moveTo("Suzhou")
        person.incrementAge()
        person
    }

apply

apply 主要用于配置对象内的属性，比如初始化，在内部以 this 指针引用当前对象，或者我们也可以把 this 指针省略掉。因为其返回值是当前对象，所以特别适合在新建对象的时候使用，字面意思，apply 的意思是 “apply the following assignments to the object”，比如：

    val zhangsan = Person("Zhangsan", 20, "Shanghai").appy { 
        this.moveTo("Suzhou")
        this.incrementAge()
    }
    print(zhangsan)

also

使用 this 引用上下文对象，返回值是该对象本身。根据其含义 “and also do the following with the object.”，多用于打印日志或执行方法。

val numbers = mutableListOf("one", "two", "three")
numbers
    .also { println("The list elements before adding new one: $it") }
    .add("four")

run

使用 this 引用上下文对象，返回值是 lambda 表达式的结果。
run 的作用与 with 类型，但是使用方法与 let 类似。适用场景包括既要在 lambda 内初始化对象，又要做一些方法执行的功能。

val service = MultiportService("https://example.kotlinlang.org", 80)

val result = service.run {
    port = 8080
    query(prepareRequest() + " to port $port")
}

// the same code written with let() function:
val letResult = service.let {
    it.port = 8080
    it.query(it.prepareRequest() + " to port ${it.port}")
}

with

with 通过 this 引用对象，返回的是 lambda 的结果。最好使用 with 调用对象的方法，而不要返回值，with 的意思是 “with this object, do the following”：

val numbers = mutableListOf("one", "two", "three")
with(numbers) {
    println("'with' is called with argument $this")
    println("It contains $size elements")
}

注意，我们在讨论的过程中，是没有限定上下文对象非空的，即，在空对象上也能执行这些作用域函数：

    fun foo() {
        val name : String? = null
        name.let {println("let")}
        name.run {println("run")}
        name.apply {println("apply")}
        name.also {println("also")}
        with(name) {
            println("with")
        }
    }

输出：
let
run
apply
also
with

而如果我们加上对其中一个加上?，则对应的作用域函数不会执行：

    fun foo() {
        val name : String? = null
        name?.let {println("let")}
        name.run {println("run")}
        name.apply {println("apply")}
        name.also {println("also")}
        with(name) {
            println("with")
        }
    }

输出：
run
apply
also
with

作用域函数不仅可以作用在变量上，也可以作用在 Unit 上：

        fun foo() {
            val name : String? = null
            name.let {println("let")} // let 返回 Unit
                .run {println("run")}
                .apply {println("apply")}
                .also {println("also")}
            with(name) {
                println("with")
            }
        }

输出：
run
apply
also
with

takeIf & takeUnless

出了上述作用域函数，Kotlin 的标准库还提供了 takeIf() 和 takeUnless() 方法，以方便在链式调用中检查对象的状态。 如果为 true，takeIf 返回当前对象，否则返回 null。相反的，如果为 false，takeUnless 返回当前对象，否则返回 null：

val number = Random.nextInt(100)

val evenOrNull = number.takeIf { it % 2 == 0 }
val oddOrNull = number.takeUnless { it % 2 == 0 }
println("even: $evenOrNull, odd: $oddOrNull")

takeIf 和 takeUnless 一般和作用域函数结合使用，先用 takeIf 和 takeUnless 过滤出我们关心的对象，然后使用 ?.let 去操作这些对象。

fun displaySubstringPosition(input: String, sub: String) {
    input.indexOf(sub).takeIf { it >= 0 }?.let {
        println("The substring $sub is found in $input.")
        println("Its start position is $it.")
    }
}

displaySubstringPosition("010000011", "11")
displaySubstringPosition("010000011", "12")

参考文章

• Is Kotlin ?.let thread-safe?
• Scope functions
• Kotlin scope and extension functions. How to not harm your code.