Google 引入 Kotlin 的目的就是为了让 Android 开发更加方便,自从官宣 Kotlin 成为了 Android 开发的首选语言之后,已经有越来越多的人开始使用 Kotlin。
结合着 Kotlin 的高级函数的特性可以让代码可读性更强,更加简洁,但是呢简洁的背后是有代价的,使用不当对性能可能会有损耗,这块往往很容易被我们忽略,这就需要我们去研究 kotlin 语法糖背后的魔法,当我们在开发的时候,选择合适的语法糖,尽量避免这些错误,关于 Kotlin 性能损失那些事,可以看一下我另外两篇文章。
这两篇文章都分析了 Kotlin 使用不当对性能的影响,不仅如此 Kotlin 当中还有很多让人傻傻分不清楚的语法糖例如 run, with, let, also, apply 等等,这篇文章将介绍一种简单的方法来区分它们以及如何选择使用。
通过这篇文章你将学习到以下内容,文中会给出相应的答案
- 如何使用 plus 操作符对集合进行操作?
- 当获取 Map 值为空时,如何设置默认值?
- require 或者 check 函数做什么用的?
- 如何区分 run, with, let, also and apply 以及如何使用?
- 如何巧妙的使用 in 和 when 关键字?
- Kotlin 的单例有几种形式?
- 为什么 by lazy 声明的变量只能用 val?
plus 操作符
在 Java 中算术运算符只能用于基本数据类型,+ 运算符可以与 String 值一起使用,但是不能在集合中使用,在 Kotlin 中可以应用在任何类型,我们来看一个例子,利用 plus (+) 和 minus (-) 对 Map 集合做运算,如下所示。
fun main() { val numbersMap = mapOf("one" to 1, "two" to 2, "three" to 3) // plus (+) println(numbersMap + Pair("four", 4)) // {one=1, two=2, three=3, four=4} println(numbersMap + Pair("one", 10)) // {one=10, two=2, three=3} println(numbersMap + Pair("five", 5) + Pair("one", 11)) // {one=11, two=2, three=3, five=5} // minus (-) println(numbersMap - "one") // {two=2, three=3} println(numbersMap - listOf("two", "four")) // {one=1, three=3} }
其实这里用到了运算符重载,Kotlin 在 Maps.kt 文件里面,定义了一系列用关键字 operator 声明的 Map 的扩展函数。
用 operator 关键字声明 plus 函数,可以直接使用 + 号来做运算,使用 operator 修饰符声明 minus 函数,可以直接使用 - 号来做运算,其实我们也可以在自定义类里面实现 plus (+) 和 minus (-) 做运算。
data class Salary(var base: Int = 100){ override fun toString(): String = base.toString() } operator fun Salary.plus(other: Salary): Salary = Salary(base + other.base) operator fun Salary.minus(other: Salary): Salary = Salary(base - other.base) val s1 = Salary(10) val s2 = Salary(20) println(s1 + s2) // 30 println(s1 - s2) // -10
Map 集合的默认值
在 Map 集合中,可以使用 withDefault 设置一个默认值,当键不在 Map 集合中,通过 getValue 返回默认值。
val map = mapOf( "java" to 1, "kotlin" to 2, "python" to 3 ).withDefault { "?" } println(map.getValue("java")) // 1 println(map.getValue("kotlin")) // 2 println(map.getValue("c++")) // ?
源码实现也非常简单,当返回值为 null 时,返回设置的默认值。
internal inline fun <K, V> Map<K, V>.getOrElseNullable(key: K, defaultValue: () -> V): V { val value = get(key) if (value == null && !containsKey(key)) { return defaultValue() } else { @Suppress("UNCHECKED_CAST") return value as V } }
但是这种写法和 plus 操作符在一起用,有一个 bug ,看一下下面这个例子。
val newMap = map + mapOf("python" to 3) println(newMap.getValue("c++")) // 调用 getValue 时抛出异常,异常信息:Key c++ is missing in the map.
这段代码的意思就是,通过 plus(+) 操作符合并两个 map,返回一个新的 map, 但是忽略了默认值,所以看到上面的错误信息,我们在开发的时候需要注意这点。
使用 require 或者 check 函数作为条件检查
// 传统的做法 val age = -1; if (age <= 0) { throw IllegalArgumentException("age must not be negative") } // 使用 require 去检查 require(age > 0) { "age must be negative" } // 使用 checkNotNull 检查 val name: String? = null checkNotNull(name){ "name must not be null" }
那么我们如何在项目中使用呢,具体的用法可以查看我 GitHub 上的项目 DataBindingDialog.kt 当中的用法。
如何区分和使用 run, with, let, also, apply
感谢大神 Elye 的这篇文章提供的思路 Mastering Kotlin standard functions。
run, with, let, also, apply 都是作用域函数,这些作用域函数如何使用,以及如何区分呢,我们将从以下三个方面来区分它们。
- 是否是扩展函数。
- 作用域函数的参数(this、it)。
- 作用域函数的返回值(调用本身、其他类型即最后一行)。
是否是扩展函数
首先我们来看一下 with 和 T.run,这两个函数非常的相似,他们的区别在于 with 是个普通函数,T.run 是个扩展函数,来看一下下面的例子。
val name: String? = null with(name){ val subName = name!!.substring(1,2) } // 使用之前可以检查它的可空性 name?.run { val subName = name.substring(1,2) }?:throw IllegalArgumentException("name must not be null")
在这个例子当中,name?.run 会更好一些,因为在使用之前可以检查它的可空性。
作用域函数的参数(this、it)
我们在来看一下 T.run 和 T.let,它们都是扩展函数,但是他们的参数不一样 T.run 的参数是 this, T.let 的参数是 it。
val name: String? = "hi-dhl.com" // 参数是 this,可以省略不写 name?.run { println("The length is ${this.length} this 是可以省略的 ${length}") } // 参数 it name?.let { println("The length is ${it.length}") } // 自定义参数名字 name?.let { str -> println("The length is ${str.length}") }
在上面的例子中看似 T.run 会更好,因为 this 可以省略,调用更加的简洁,但是 T.let 允许我们自定义参数名字,使可读性更强,如果倾向可读性可以选择 T.let。
作用域函数的返回值(调用本身、其他类型)
接下里我们来看一下 T.let 和 T.also 它们接受的参数都是 it, 但是它们的返回值是不同的 T.let 返回最后一行,T.also 返回调用本身。
var name = "hi-dhl" // 返回调用本身 name = name.also { val result = 1 * 1 "juejin" } println("name = ${name}") // name = hi-dhl // 返回的最后一行 name = name.let { val result = 1 * 1 "hi-dhl.com" } println("name = ${name}") // name = hi-dhl.com
从上面的例子来看 T.also 似乎没有什么意义,细想一下其实是非常有意义的,在使用之前可以进行自我操作,结合其他的函数,功能会更强大。
fun makeDir(path: String) = path.let{ File(it) }.also{ it.mkdirs() }
当然 T.also 还可以做其他事情,比如利用 T.also 在使用之前可以进行自我操作特点,可以实现一行代码交换两个变量,在后面会有详细介绍
T.apply 函数
通过上面三个方面,大致了解函数的行为,接下来看一下 T.apply 函数,T.apply 函数是一个扩展函数,返回值是它本身,并且接受的参数是 this。
// 普通方法 fun createInstance(args: Bundle) : MyFragment { val fragment = MyFragment() fragment.arguments = args return fragment } // 改进方法 fun createInstance(args: Bundle) = MyFragment().apply { arguments = args } // 普通方法 fun createIntent(intentData: String, intentAction: String): Intent { val intent = Intent() intent.action = intentAction intent.data=Uri.parse(intentData) return intent } // 改进方法,链式调用 fun createIntent(intentData: String, intentAction: String) = Intent().apply { action = intentAction } .apply { data = Uri.parse(intentData) }
汇总
以表格的形式汇总,更方便去理解
函数 | 是否是扩展函数 | 函数参数(this、it) | 返回值(调用本身、最后一行) |
with | 不是 | this | 最后一行 |
T.run | 是 | this | 最后一行 |
T.let | 是 | it | 最后一行 |
T.also | 是 | it | 调用本身 |
T.apply | 是 | this | 调用本身 |
使用 T.also 函数交换两个变量
接下来演示的是使用 T.also 函数,实现一行代码交换两个变量?我们先来回顾一下 Java 的做法。
int a = 1; int b = 2; // Java - 中间变量 int temp = a; a = b; b = temp; System.out.println("a = "+a +" b = "+b); // a = 2 b = 1 // Java - 加减运算 a = a + b; b = a - b; a = a - b; System.out.println("a = " + a + " b = " + b); // a = 2 b = 1 // Java - 位运算 a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b; System.out.println("a = " + a + " b = " + b); // a = 2 b = 1 // Kotlin a = b.also { b = a } println("a = ${a} b = ${b}") // a = 2 b = 1
来一起分析 T.also 是如何做到的,其实这里用到了 T.also 函数的两个特点。
- 调用 T.also 函数返回的是调用者本身。
- 在使用之前可以进行自我操作。
也就是说 b.also { b = a } 会先将 a 的值 (1) 赋值给 b,此时 b 的值为 1,然后将 b 原始的值(2)赋值给 a,此时 a 的值为 2,实现交换两个变量的目的。
in 和 when 关键字
使用 in 和 when 关键字结合正则表达式,验证用户的输入,这是一个很酷的技巧。
// 使用扩展函数重写 contains 操作符 operator fun Regex.contains(text: CharSequence) : Boolean { return this.containsMatchIn(text) } // 结合着 in 和 when 一起使用 when (input) { in Regex("[0–9]") -> println("contains a number") in Regex("[a-zA-Z]") -> println("contains a letter") }
in 关键字其实是 contains 操作符的简写,它不是一个接口,也不是一个类型,仅仅是一个操作符,也就是说任意一个类只要重写了 contains 操作符,都可以使用 in 关键字,如果我们想要在自定义类型中检查一个值是否在列表中,只需要重写 contains() 方法即可,Collections 集合也重写了 contains 操作符。
val input = "kotlin" when (input) { in listOf("java", "kotlin") -> println("found ${input}") in setOf("python", "c++") -> println("found ${input}") else -> println(" not found ${input}") }
Kotlin 的单例三种写法
我汇总了一下目前 Kotlin 单例总共有三种写法:
- 使用 Object 实现单例。
- 使用 by lazy 实现单例。
- 可接受参数的单例(来自大神 Christophe Beyls)。
使用 Object 实现单例
代码:
object WorkSingleton
Kotlin 当中 Object 关键字就是一个单例,比 Java 的一坨代码看起来舒服了很多,来看一下编译后的 Java 文件。
public final class WorkSingleton { public static final WorkSingleton INSTANCE; static { WorkSingleton var0 = new WorkSingleton(); INSTANCE = var0; } }
通过 static 代码块实现的单例,优点:饿汉式且是线程安全的,缺点:类加载时就初始化,浪费内存。
使用 by lazy 实现单例
利用伴生对象 和 by lazy 也可以实现单例,代码如下所示。
class WorkSingleton private constructor() { companion object { // 方式一 val INSTANCE1 by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) { WorkSingleton() } // 方式二 默认就是 LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED,可以省略不写,如下所示 val INSTANCE2 by lazy { WorkSingleton() } } }
lazy 的延迟模式有三种:
- 上面代码所示 mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED,lazy 默认的模式,可以省掉,这个模式的意思是:如果有多个线程访问,只有一条线程可以去初始化 lazy 对象。
- 当 mode = LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION 表达的意思是:对于还没有被初始化的 lazy 对象,可以被不同的线程调用,如果 lazy 对象初始化完成,其他的线程使用的是初始化完成的值。
- mode = LazyThreadSafetyMode.NONE 表达的意思是:只能在单线程下使用,不能在多线程下使用,不会有锁的限制,也就是说它不会有任何线程安全的保证以及相关的开销。
通过上面三种模式,这就可以理解为什么 by lazy 声明的变量只能用 val,因为初始化完成之后它的值是不会变的。
可接受参数的单例
但是有的时候,希望在单例实例化的时候传递参数,例如:
Singleton.getInstance(context).doSome()
上面这两种形式都不能满足,来看看大神 Christophe Beyls 在这篇文章给出的方法 Kotlin singletons with argument 代码如下。
class WorkSingleton private constructor(context: Context) { init { // Init using context argument } companion object : SingletonHolder<WorkSingleton, Context>(::WorkSingleton) } open class SingletonHolder<out T : Any, in A>(creator: (A) -> T) { private var creator: ((A) -> T)? = creator @Volatile private var instance: T? = null fun getInstance(arg: A): T { val i = instance if (i != null) { return i } return synchronized(this) { val i2 = instance if (i2 != null) { i2 } else { val created = creator!!(arg) instance = created creator = null created } } } }
有没有感觉这和 Java 中双重校验锁的机制很像,在 SingletonHolder 类中如果已经初始化了直接返回,如果没有初始化进入 synchronized 代码块创建对象,利用了 Kotlin 伴生对象提供的非常强大功能,它能够像其他任何对象一样从基类继承,从而实现了与静态继承相当的功能。 所以我们将 SingletonHolder 作为单例类伴随对象的基类,在单例类上重用并公开 getInstance()函数。
参数传递给 SingletonHolder 构造函数的 creator,creator 是一个 lambda 表达式,将 WorkSingleton 传递给 SingletonHolder 类构造函数。
并且不限制传入参数的类型,凡是需要传递参数的单例模式,只需将单例类的伴随对象继承于 SingletonHolder,然后传入当前的单例类和参数类型即可,例如:
class FileSingleton private constructor(path: String) { companion object : SingletonHolder<FileSingleton, String>(::FileSingleton) }
总结
到这里就结束了,Kotlin 的强大不止于此,后面还会分享更多的技巧,在 Kotlin 的道路上还有很多实用的技巧等着我们一起来探索。
例如利用 Kotlin 的 inline、reified、DSL 等等语法, 结合着 DataBinding、LiveData 等等可以设计出更加简洁并利于维护的代码,更多技巧可以查看我 GitHub 上的项目 JDataBinding。
参考链接
结语
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