Kotlin编程指南：从入门到实战

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Kotlin教学文档是一份全面介绍Kotlin编程语言的参考材料，由 JetBrains 公司发布，于2017年10月更新了中文版，译者是李颖。这份文档旨在帮助开发者理解和掌握Kotlin语言在不同场景下的应用，包括服务器端开发、Android开发以及与JavaScript的交互。 1. **前言**：文档首先提供了对Kotlin语言的总体介绍，强调其在现代软件开发中的重要性和JetBrains公司的研发背景。 2. **概述**： - Kotlin适用于服务器端开发，它提供高性能和可读性强的代码。 - 对于Android开发，Kotlin简化了代码结构，提高了开发效率。 - Kotlin与JavaScript的集成允许双向通信，支持构建跨平台应用。 3. **入门与基本语法**：这部分涵盖Kotlin的基本概念，如变量声明、数据类型、控制流结构（if, when, for, while）、返回与跳转语句等，为初学者打下坚实的基础。 4. **高级主题**： - **类与对象**：介绍类的定义、继承和封装，以及属性（Property）与字段（Field）的区别。 - **泛型**：Kotlin支持类型参数，使代码更具通用性和可复用性。 - **委托与Lambda表达式**：展示了如何通过委托实现代码复用和简洁的函数定义。 - **协程(Coroutine)**：Kotlin中的异步编程工具，有助于编写更高效的并发代码。 5. **数据结构与操作**：涵盖了列表(List)、集合(Collection)、值范围(Range)等数据结构的使用，以及类型检查、转换、this表达式和相等判断等操作。 6. **特殊功能**： - **Null值安全性**：Kotlin对空值有严格的处理，减少空指针异常的发生。 - **异常(Exception)**：讨论异常处理机制，确保代码的健壮性。 - **注解(Annotation)**：用于元数据标记，如自定义编译时检查或运行时行为。 - **反射**：提供访问和操作程序结构的能力。 - **类型安全的构建器**：方便对象的初始化和构造。 7. **跨平台开发**：Kotlin作为一门编译型语言，可以构建跨平台应用，文档介绍了相关技术和预览版的核心库与标准库。 8. **交互与兼容性**：讲解了Kotlin与Java的互操作性，以及如何在Kotlin和JavaScript之间进行无缝调用。 9. **关键字与语法**：列出Kotlin的关键字和操作符，帮助开发者熟悉语言的标识符规则。这份Kotlin教学文档详尽地阐述了语言的各个方面，无论是初学者还是经验丰富的开发者都能从中受益匪浅，提升Kotlin编程技能并了解如何在实际项目中有效应用。

对于委托属性, 现在可以使用 provideDelegate 操作符来拦截委托到属性的绑定. 比如, 如果我们希望在绑定之前检查属性名称, 我们可

以编写以下代码:

classclass ResourceLoader<T>(id: ResourceID<T>) {

operatoroperator funfun provideDelegate(thisRef: MyUI, prop: KProperty<*>): ReadOnlyProperty<MyUI, T> {

checkProperty(thisRef, prop.name)

... // 属性创建

}

privateprivate funfun checkProperty(thisRef: MyUI, name: String) { ... }

}

funfun <T> bindResource(id: ResourceID<T>): ResourceLoader<T> { ... }

classclass MyUI {

valval image byby bindResource(ResourceID.image_id)

valval text byby bindResource(ResourceID.text_id)

}

在 MyUI 实例的创建过程中, 对每一个属性都会调用 provideDelegate 方法, 因此这个方法可以在此时进行必要的验证处理.

关于这个功能的详情, 请参见参考文档.

现在可以使用泛型方式来列举一个枚举类(enum class)的所有值.

//sampleStart

enumenum classclass RGB { RED, GREEN, BLUE }

inlineinline funfun <reified T : Enum<T>> printAllValues() {

print(enumValues<T>().joinToString { it.name })

}

//sampleEnd

funfun main(args: Array<String>) {

printAllValues<RGB>() // 打印结果为 RED, GREEN, BLUE

}

@DslMarker 注解可以限制从 DSL 上下文的外部范围(outer scope)来访问接受者. 比如, 考虑一下我们经典的 HTML 构建器的例子:

table {

tr {

td { +"Text" }

}

在 Kotlin 1.0 中, 传递给 td 的那个 lambda 表达式中的代码, 可以访问 3 个隐含的接受者: 分别是 table 的接受者, tr 的接受者, 以及

td 的接受者. 这就导致你可以访问在当前上下文中毫无意义的方法 - 比如可以在 td 之内调用 tr , 因此可以在 <td> 之内再放置一个

<tr> 标记.

在 Kotlin 1.1 中, 你可以限制对这些接收者的访问, 因此, 在传递给 td 的那个 lambda 表达式中, 只有定义在 td 的隐含接收者中的方法

才可以被调用. 要实现这一点, 你可以定义一个注解, 并用元注解(meta-annotation) @DslMarker 标注这个注解, 然后将你的注解标记到

HTML tag 类的基类上.

关于这个功能的详情, 请参见参考文档以及 KEEP 文档.

枚举值访问的通用方式枚举值访问的通用方式

对 DSL 中的隐含接受者, 控制其范围对 DSL 中的隐含接受者, 控制其范围

mod 操作符现在已被废弃, 改为使用 rem 操作符. 关于这个变更的原因, 请参见这个问题.

对于 String 类, 新增了许多扩展函数, 用来将字符串转换为数值, 并且对不正确的数值不会抛出异常: String.toIntOrNull(): Int? ,

String.toDoubleOrNull(): Double? 等等.

val port = System.getenv("PORT")?.toIntOrNull() ?: 80

同样也增加了整数的转换函数, 比如 Int.toString() , String.toInt() , String.toIntOrNull() , 这些函数都有带 radix 参数的重载版本, 这个

参数可用来指定转换时使用的底数(base)(允许使用的底数为 2 到 36 之间).

对于集合和序列来说, onEach 是一个小的, 但非常有用的扩展函数, 这个函数可以对集合或序列中的所有元素来执行相同的操作, 这个操

作可能会带有副作用(side effect). 这个函数能够以操作链(chain of operation)的形式来使用. 对于 iterable, 这个函数类似 forEach , 但它

最后会返回这个 iterable 实例. 对于 sequence, 这个函数会返回一个包装过的 sequence, 这个包装过的 sequence 会延迟地对每个元素

执行你给定的操作.

inputDir.walk()

.filter { it.isFile && it.name.endsWith(".txt") }

.onEach { println("Moving $it to $outputDir") }

.forEach { moveFile(it, File(outputDir, it.toRelativeString(inputDir))) }

新增了3个多用途的扩展函数, 可以用于任意类型的接受者.

also 函数类似于 apply : 它得到一个接受者, 对它执行某种操作, 然后返回这个接受者. 区别在于, 在 apply 的代码段内部, 接受者可以

通过 this 得到, 而在 also 的代码段内部, 接受者是 it (而且如果你愿意, 也可以指定其他名称). 如果你不希望其他范围内的 this 被屏

蔽掉, 那么这个功能就很方便了:

classclass Block {

lateinitlateinit varvar content: String

}

//sampleStart

funfun Block.copy() = Block().also {

it.content = thisthis.content

}

//sampleEnd

// 改为使用 'apply'

funfun Block.copy1() = Block().apply {

thisthis.content = thisthis@copy1.content

}

funfun main(args: Array<String>) {

valval block = Block().apply { content = "content" }

valval copy = block.copy()

println("Testing the content was copied:")

println(block.content == copy.content)

}

takeIf 函数类似于 filter , 但适用于单个值. 这个函数首先检查接受者是否符合某些条件, 如果满足条件则返回接受者, 否则返回 null .

将这个函数与 Elvis 操作符, 以及快速返回(early return)组合起来, 可以编写下面这样的代码:

remrem 操作符操作符

标准库

字符串到数值的转换字符串到数值的转换

onEach()onEach()

also(), takeIf() 和 takeUnless()also(), takeIf() 和 takeUnless()

valval outDirFile = File(outputDir.path).takeIf { it.exists() } ?: returnreturn falsefalse

// 对于已经存在的 outDirFile 进行某些处理

funfun main(args: Array<String>) {

valval input = "Kotlin"

valval keyword = "in"

//sampleStart

valval index = input.indexOf(keyword).takeIf { it >= 0 } ?: error("keyword not found")

// 在 input 字符串中查找 keyword 子串, 如果找到, 对 keyword 在 input 内的 index 位置进行某些处理

//sampleEnd

println("'$keyword' was found in '$input'")

println(input)

println(" ".repeat(index) + "^")

}

takeUnless 与 takeIf 类似, 但它使用相反的判断条件. 如果

不

满足条件则返回接受者, 否则返回 null . 因此上面的示例可以使用

takeUnless 改写, 如下:

valval index = input.indexOf(keyword).takeUnless { it < 0 } ?: error("keyword not found")

对于可执行的方法引用而不是 lambda 表达式, 这个函数也是非常便利的:

privateprivate funfun testTakeUnless(string: String) {

//sampleStart

valval result = string.takeUnless(String::isEmpty)

//sampleEnd

println("string = \"$string\"; result = \"$result\"")

}

funfun main(args: Array<String>) {

testTakeUnless("")

testTakeUnless("abc")

}

这个 API 可以用来对一个集合按照某个 key 进行分组, 并同时合并所有的组. 比如, 可以用来计算一段文字中以各个字母开头的单词数量:

funfun main(args: Array<String>) {

valval words = "one two three four five six seven eight nine ten".split(' ')

//sampleStart

valval frequencies = words.groupingBy { it.first() }.eachCount()

//sampleEnd

println("Counting first letters: $frequencies.")

// 另一种方式是使用 'groupBy' 和 'mapValues' 来创建一个中间 map,

// 而 'groupingBy' 方式则是直接进行计数.

valval groupBy = words.groupBy { it.first() }.mapValues { (_, list) -> list.size }

println("Comparing the result with using 'groupBy': ${groupBy == frequencies}.")

}

这两个函数可以用来简化 Map 的复制处理:

groupingBy()groupingBy()

Map.toMap() 和 Map.toMutableMap()Map.toMap() 和 Map.toMutableMap()

classclass ImmutablePropertyBag(map: Map<String, Any>) {

privateprivate valval mapCopy = map.toMap()

}

plus 操作符提供了一个方法, 可以将键-值对(key-value pair)添加到一个只读的 map, 构造出一个新的 map, 但是没有简单的办法进行相

反的操作: 为了从 map 中删除一个 key, 你必须使用不那么直观的办法, 比如使用 Map.filter() 或 Map.filterKeys() . 现在, minus 操作

符解决了这个问题. 这个操作符有 4 个重载版本: 删除单个 key, 删除 key 的集合, 删除 key 的序列, 以及删除 key 的数组.

funfun main(args: Array<String>) {

//sampleStart

valval map = mapOf("key" to 42)

valval emptyMap = map - "key"

//sampleEnd

println("map: $map")

println("emptyMap: $emptyMap")

}

这些函数可用于在2个或3个给定的值中查找最小值和最大值, 查找对象必须是原始类型的数值, 或者是 Comparable 对象. 这些函数还有

一个重载版本, 可以接受一个额外的 Comparator 实例作为参数, 如果你希望比较的对象值不是 Comparable 对象, 可以使用这个参数

来指定如何比较.

funfun main(args: Array<String>) {

//sampleStart

valval list1 = listOf("a", "b")

valval list2 = listOf("x", "y", "z")

valval minSize = minOf(list1.size, list2.size)

valval longestList = maxOf(list1, list2, compareBy { it.size })

//sampleEnd

println("minSize = $minSize")

println("longestList = $longestList")

}

与 Array 的参见函数类似, 现在新增了用来创建 List 和 MutableList 实例的函数, 并且会通过调用 lambda 表达式来初始化列表中的

元素:

funfun main(args: Array<String>) {

//sampleStart

valval squares = List(10) { index -> index * index }

valval mutable = MutableList(10) { 0 }

//sampleEnd

println("squares: $squares")

println("mutable: $mutable")

}

Map 的这个扩展函数会接受一个 key 作为参数, 如果这个 key 对应的值已经存在, 则返回这个值, 否则抛出一个异常, 表示没有找到这个

key. 如果 Map 在创建时使用了 withDefault , 那么对于未找到的 key, 这个函数将会返回默认值, 而不会抛出异常.

Map.minus(key)Map.minus(key)

minOf() 和 maxOf()minOf() 和 maxOf()

类似数组风格的 List 创建函数类似数组风格的 List 创建函数

Map.getValue()Map.getValue()

funfun main(args: Array<String>) {

//sampleStart

valval map = mapOf("key" to 42)

// 返回不可为 null 的 Int 值 42

valval value: Int = map.getValue("key")

valval mapWithDefault = map.withDefault { k -> k.length }

// 返回 4

valval value2 = mapWithDefault.getValue("key2")

// map.getValue("anotherKey") // <- 这个调用将抛出 NoSuchElementException 异常

//sampleEnd

println("value is $value")

println("value2 is $value2")

}

实现 Kotlin 集合类时, 可以使用这些抽象类作为基类. 为了实现只读集合, 可以使用的基类有 AbstractCollection , AbstractList ,

AbstractSet 以及 AbstractMap , 对于可变的集合, 可以使用的基类有 AbstractMutableCollection , AbstractMutableList ,

AbstractMutableSet 以及 AbstractMutableMap . 在 JVM 环境中, 这些可变集合的抽象类的大多数功能, 通过继承 JDK 的集合抽象类得

到.

标准库现在提供了一系列函数, 用于逐个元素的数组操作: 比较函数 ( contentEquals 和 contentDeepEquals ), hash code 计算函数

( contentHashCode 和 contentDeepHashCode ), 以及字符串转换函数 ( contentToString 和 contentDeepToString ). 这些函数都支持

JVM (这时这些函数对应于 java.util.Arrays 中的各个函数), 也支持 JavaScript (由 Kotlin 提供实现).

funfun main(args: Array<String>) {

//sampleStart

valval array = arrayOf("a", "b", "c")

println(array.toString()) // 这里会输出JVM 的实现: 数组类型名称, 加 hash code

println(array.contentToString()) // 这里会输出格式化良好的数组内容列表

//sampleEnd

}

Kotlin 现在增加了编译选项, 可以编译产生 Java 8 字节码(使用命令行选项 -jvm-target 1.8 , 或 Ant/Maven/Gradle 中的对应选项). 这个选

项目前不会改变字节码的语义(具体来说, 接口内的默认方法以及 lambda 表达式的编译输出方式会与 Kotlin 1.0 中完全相同), 但我们将来

计划对这个选项做更多的改进.

Kotlin 的标准库目前存在不同的版本, 分别支持 Java 7 和 8 中新增的 JDK API. 如果你需要使用新的 API, 请不要使用标准的 Maven

artifact kotlin-stdlib , 改用 kotlin-stdlib-jre7 和 kotlin-stdlib-jre8 . 这些 artifact 在 kotlin-stdlib 之上进行了微小的扩展, 而且会将

kotlin-stdlib 以传递依赖的方式引入到你的项目中.

Kotlin 现在支持在字节码中保存参数名称. 可以使用命令行参数 -java-parameters 打开这个功能.

抽象的集合类抽象的集合类

数组处理函数数组处理函数

JVM 环境(JVM Backend)

对 Java 8 字节码的支持对 Java 8 字节码的支持

对 Java 8 标准库的支持对 Java 8 标准库的支持

字节码中的参数名称字节码中的参数名称

常数内联(Constant inlining)常数内联(Constant inlining)

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