Kotlin 知識梳理系列文章

Kotlin 知識梳理(1) - Kotlin 基礎
Kotlin 知識梳理(2) - 函數的定義與調用
Kotlin 知識梳理(3) - 類、對象和接口
Kotlin 知識梳理(4) - 數據類、類委托 及 object 關鍵字
Kotlin 知識梳理(5) - lambda 表達式和成員引用
Kotlin 知識梳理(6) - Kotlin 的可空性
Kotlin 知識梳理(7) - Kotlin 的類型系統
Kotlin 知識梳理(8) - 運算符重載及其他約定
Kotlin 知識梳理(9) - 委托屬性
Kotlin 知識梳理(10) - 高階函數：Lambda 作為形參或返回值
Kotlin 知識梳理(11) - 內聯函數
Kotlin 知識梳理(12) - 泛型類型參數

一、本文概要

本文是對<<Kotlin in Action>>的學習筆記，如果需要運行相應的代碼可以訪問在線環境 try.kotlinlang.org，這部分的思維導圖為：

kotlin 基礎

二、函數和變量

2.1 函數

2.1.1 函數的基本構成

在Kotlin中，函數的基本結構由四個部分構成：

• 函數名稱
• 參數列表
• 返回類型
• 函數體

函數的聲明以關鍵字 fun 開始，函數名稱 緊隨其后，接下來是括號括起來的 參數列表，參數列表的后面跟著 返回類型，返回類型和參數列表之間用冒號隔開，最后是函數體。

下面是一個比較大小的函數例子，上面談到的四個部分構成如圖中標注所示：

2.1.2 表達式和語句

在上面的例子中，if是表達式，而不是語句，表達式和語句的區別在于：

• 表達式 有值，并且能作為另一個表達式的一部分使用。
• 語句 總是包含著它的代碼塊中的頂層元素，并且沒有自己的值。

在Java中，所有的控制結構都是語句，而在Kotlin中，除了for、do和do/while以外大多數控制結構都是表達式。

當函數體是由單個表達式構成時，可以用這個表達式作為完整的函數體，并且去掉花括號和return語句，上面的例子就是這種情況，因此可以改寫為：

• 如果函數體寫在花括號中，我們說這個函數有 代碼塊體
• 如果它直接返回了一個表達式，它就有 表達式體

2.1.3 省略返回類型

對于 表達式體函數，可以省略返回類型，因為編譯器會分析作為函數體的表達式，并把它的類型作為函數的返回類型，這種分析稱為 類型推導。但是對于有返回值的 代碼塊體函數，必須顯示地寫出返回類型和return語句。

上面的例子可以簡化為：

2.2 變量

在Kotlin中，變量的聲明以關鍵字val/var開始，然后是變量名稱，最后可以加上類型（不加也可以），這里分為兩種情況：

• 如果指定了初始化器，那么在不指定類型的情況下，編譯器會分析初始化器表達式的值，并把它的類型作為變量的類型，例如下面兩個就分別為Int和Double類型：
  

• 如果沒有指定初始化器，需要顯示地指定它的類型，因為此時編譯器無法推斷出它的類型。

  
  

2.2.1 可變變量和不可變變量

聲明變量的關鍵字有兩個：

(1) 不可變引用 val

使用val聲明的變量不能在初始化之后再次賦值，它對應的是Java的final變量。
默認情況下，應該盡可能地使用val關鍵字來聲明所有的Kotlin變量。在定義了val變量的代碼塊執行期間，val變量只能進行唯一一次初始化，但是，如果編譯器能確保唯一一條初始化語句會被執行，可以根據條件使用不同的值來初始化它。

(2) 可變引用 var

這種變量的值可以改變，但是它的類型卻是改變不了的。

如果需要在變量中存儲不匹配類型的值，必須手動把值轉換或強制轉換到正確的類型。

2.2.2 字符串模板

• Kotlin可以在字符串字面值中引用局部變量，只需要在變量名稱前面加上字符$。
  
• 如果要在字符串中使用$，需要對它進行轉義。
  
  
  運行結果為：
  

• 除了可以引用局部變量之外，還可以引用更加復雜的表達式，只需要把表達式用花括號擴起來。

  
  

2.3 類

2.3.1 屬性

類的概念就是把數據和處理數據的代碼封裝成一個單一的實體，在Java中，數據存儲在字段中，并且通常是私有的。如果想讓類的使用者訪問到數據得提供訪問方法，即getter/setter。

在Java中，字段和其訪問器的組合常常被叫作屬性。在Kotlin中，屬性是頭等的語言特性，完全 替代了字段和訪問器方法。在類中聲明一個屬性和聲明一個變量一樣：使用val/var關鍵字，前者是只讀的，而后者是可變的。

當聲明屬性的時候，就聲明了對應的訪問器（只讀屬性有一個gettter，而可變屬性則有getter/setter），例如下面的例子，聲明了只讀的name屬性，可變的isMarried屬性，其賦值和讀取的方法如下所示：

2.3.2 自定義訪問器

假設聲明一個矩形，它能判斷自己是否是正方形，那么就不需要一個單獨的字段來存儲這個信息，此時我們可以寫一個自定義的訪問器：用val開頭作為聲明，緊跟著的是屬性的名稱和類型，接下來是get()關鍵字，最后是一個函數體。

2.3.3 目錄和包

• Kotlin中包的概念和Java類似，每個kotlin文件都能以一個package語句開頭，而文件中定義的所有聲明（類、函數及屬性）都會被放到這個包中。
• 如果其他文件定義的聲明也有相同的包，這個文件可以直接使用它們；如果包不同，則需要導入它們，導入語句放在文件的最前面并使用import關鍵字。
• kotlin不區分導入的是類還是函數，而且，它允許使用import關鍵字導入任何種類的聲明，可以直接導入頂層函數的名稱，也可以在包名稱后加上.*來導入特定包中定義的所有聲明。
• 在Java中，要把類放到和包結構相匹配的文件與目錄結構中，而在kotlin中，可以把多個package聲明不相同的類放在同一個文件夾中。

2.4 表示和處理選擇：枚舉和 when

2.4.1 聲明枚舉類

簡單枚舉類

聲明枚舉類時，enum是一個所謂的軟關鍵字，只有當它出現在class前面時才有特殊的意義，在其他地方可以當做普通名稱使用。而class仍然是一個關鍵字，下面是一個枚舉類的聲明：

帶屬性的枚舉類

以下是一個帶屬性的枚舉類：

運行結果為：

• 當聲明每個枚舉常量的時候，必須提供該常量的屬性值。
• 如果要在枚舉類中定義任何方法，就要使用分號把枚舉常量列表和方法分開。

2.4.2 使用 "when” 處理枚舉類

when是一個有返回值的表達式，因此，作為表達式函數體，它可以去掉花括號和return語句，并省略返回類型的聲明。

下面是一個通過when處理枚舉類的例子，它和Java中的switch語句類似，根據when中Color的值走到對應的分支，除此之外，我們可以把多個值用逗號間隔，合并到同一個分支：

2.4.3 在 “when”結構中使用任意對象

在Java中，和when類似的switch語句要求必須使用常量（枚舉常量、字符串或者數字字面值）作為 分支條件，而when允許使用任何對象，我們使用一個函數來混合兩種顏色。下面例子中用到的setOf是由Kotlin標準函數庫提供的，它可以創建出一個Set，并且會包含所有指定為函數實參的對象，只要兩個set中包含一樣的條目，它們就是相等的，集合的條目順序并不重要。

2.4.4 智能轉換：合并類型檢查和轉換

在kotlin中，判斷一個變量是否是某種類型需要使用is關鍵字，它和Java當中的instanceOf相似。

• 在Java中，在檢查完后還需要顯示地加上類型轉換。
• 在kotlin中，如果你檢查過一個變量是某種類型，后面就不需要再轉換它，可以把它當做你檢查過的類型來使用。

我們用下面這個例子，Num和Sum都實現了Expr接口，通過is判斷它的類型，完成遞歸求和。可以看到，在is判斷之后，不再需要轉換成Num或Sum，就可以直接訪問該類的成員變量。

智能轉換 只在變量經過is檢查且之后不再發生變化 的情況下有效，當你對一個類的屬性進行智能轉換的時候，這個屬性必須是一個val屬性，而且不能有自定義的訪問器，否則，每次對屬性的訪問是否都能返回同樣的值將無從驗證。

2.4.5 代碼塊作為 "if" 和 "when" 的分支

if和when都可以使用代碼塊作為分支體，這種情況下，代碼塊中的最后一個表達式就是結果，這個規則在所有使用代碼塊并期望得到一個結果的地方成立。同樣的規則對try主體和catch子句也有效。

2.5 迭代事物

2.5.1 while 循環

kotlin和Java一樣，有while循環和do-while循環，它們的語法和Java中相應的循環完全一致。

2.5.2 迭代數字：區間和數列

在Java當中，對于循環的處理方式為：先初始化變量，在循環的每一步更新它的值，并在值滿足某個限制條件時退出循環。

而在Kotlin中，為了替代常見的循環用法，使用了 區間 的概念，其本質上就是兩個值之間的間隔，這兩個值通常是數字：一個起始值，一個結束值。使用..運算符來表示區間，而結束值始終是區間的一部分。

2.5.3 迭代 map

更新 map

這里我們用到了TreeMap，在更新map時，我們可以像使用數組一樣，只不過下標變成了key值：

訪問 map

下面的例子展示了for允許允許展開迭代中的集合的元素，把展開的結果存儲到了兩個獨立的變量中：letter是鍵、binary是值：

2.5.4 使用 "in" 檢查集合和區間的成員

使用in運算符來檢查一個值是否在區間中，或者它的逆運算!in來檢查這個值是否不在區間中，區間不僅限于字符，假如有一個支持實例比較操作的任意類（實現了java.lang.Comparable接口），就能創建這種類型的對象的區間。

2.5 kotlin 中的異常

kotlin的異常處理和Java以及其他許多語言的處理方式類似：一個函數可以正常結束，也可以在出現錯誤的情況下拋出異常。方法的調用者能捕獲到這個異常并處理它；如果沒有處理，異常會沿著調用棧再次拋出。

• 拋出異常時使用throw關鍵字，但是不必使用new關鍵字來創建異常實例。
• throw結構是一個表達式，能作為另一個表達式的一部分使用。

2.5.1 “try” "catch" 和 "finally"

當使用帶有catch和finally子句的try結構來處理異常時，下面是一個典型的結構：

• 和Java最大區別就是throws子句沒有出現在代碼中：如果使用Java來寫這個函數，你會顯示地在函數聲明上面寫上throws IOException。這是因為IOException是一個受檢異常，在Java中，這種異常必須顯示地處理，必須聲明你的函數能拋出所有的受檢異常。
  
  Java 處理方式
• kotlin不區分受檢異常和未受檢異常，不必指定函數拋出的異常，而且可以處理也可以不處理異常。
• 與此同時，BufferReader.close可能拋出需要處理的受檢異常，如果關閉失敗，大多數程序不會采取什么有意義的行動，所以捕獲來自close方法的異常所需的代碼是多余的。

2.5.2 “try”作為表達式

kotlin中的try關鍵字就像if和when一樣，引入了一個表達式，可以把它的值賦給一個變量，并且需要用花括號把語句主體括起來。如果主體包含多個表達式，那么整個try表達式的值就是最后一個表達式的值。

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