1 简介
Kotlin类
的声明和Java没有什么区别,Kotlin中,类的声明也使用class
关键字,如果只是声明一个空类,Kotlin和Java没有任何区别,不过定义类的其他成员会有一些区别。实例化类不用写new
,类被继承
或者重写
必须加上 open
关键字,构造器可以写在类后面。类的基本结构:构造函数
,属性
,方法
。
Kotlin接口
和Java的抽象类基本类似,可以有抽象方法
,也可以有方法体
。但override
作为关键字使用,而不是注解。
2 类的构造器
构造器
也叫构造方法
,是类创建的必要元素。构造函数可以用关键词constructor声明,
在Kotlin中,类允许定义一个主构造器,和若干个第二构造器。
主构造器是类头的一部分,紧跟在类名的后面,参数是可选的。
2.1 主构造器
如下代码定义了一个类,并指定了一个主构造器
。
class Person constructor(name: String) {
}// 如果主构造器没有任何注解,任何修饰,constructor可以省略
class Person(name: String) {
}// 如果是主构造器,需要在init代码块中进行初始化主构造器
// 注:主构造器中的参数不仅可以在init代码块中使用,还可以对类的属性进行初始化。
// var和val也可以修饰主构造器参数:
// 如果使用var,表示参数对于构造器来说是变量,在构造器内部可以对其进行操作和改变(在主构造器中修改值后,不会把修改后的值传到对象外面)
// 如果使用val,表示该参数是常量,在构造器中不能修改它的值。
class Person(var name: String) {val myName = nameinit {println(name)}
}
主构造函数不能包含代码块,它只能作为一个纯粹的参数列表声明,如果我们需要初始化逻辑,用关键词init
可以声明一个局部作用域,它会在实例化时被调用。事实上所有init block
都会被编译为主构造函数的一部分,然后按照声明顺序执行
2.2 第二构造器
Kotlin的类中,除了可以声明一个主构造器之外,还可以声明若干个第二构造器,第二构造器必须在类中声明,前面必须加constructor
关键字。
class Person(var name: String) {init {name = "hello"+ nameprintln(name)}constructor(age: Int) : this("js") {println(name + " " + age)}constructor(sex : Byte) :this(20){println(name +" "+ sex)}
}
注意:
- 主构造器中可以使用var和val修饰参数,但第二构造器中不能使用,也就意味着
第二构造器中的参数都是只读的
。 - 由于
nit block
本质上是主构造函数的一部分,而次构造函数需要委托主构造函数,所以所有的init block
要优先于次构造函数执行, 类级别的属性
在init block之前
,主构造函数后
执行。
2.3 单例模式
Kotlin
中的单例模式
,需要理解一个特殊的类型,这个类型叫做object
,这个object可不是Java中所有类的父类(Object),这个object 就是创建单例用的,我们都知道,Java中单例有懒汉式、饿汉式,双重检查锁等几种单例变种,但是在Kotlin中除了可以使用这几种,还有object
的单例实现方式,实际上该方式也是饿汉式的实现,只是Kotlin的语法糖使写法不一样而已。
2.3.1 饿汉式
object Singleton {
}
2.3.2 懒汉式
Kotlin的写法比较多,可以直接从java翻译,还有一种写法就有点复杂了,私有构造函数,我们也用到了他的get()
方法。注意:companion object
修饰为伴生对象,伴生对象在类中只能存在一个,类似于java中的静态方法 Java 中使用类访问静态成员,静态方法。
class Singleton2 private constructor(){companion object {private var singleton2 : Singleton2? = nullget() {if (field == null)field = Singleton2()return field;}fun get() : Singleton2? {return singleton2 }}
}class Singleton3 private constructor(){companion object {val Instance by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.NONE) {Singleton3()}}
}
2.3.3 线程安全的懒汉式
Kotlin
直接声明@Synchronized
为同步
就行
class Singleton4 private constructor(){companion object {private var singleton4 : Singleton4? = nullget() {if (field == null)field = Singleton4()return field;}@Synchronizedfun get() : Singleton4? {return singleton4 }}
}
2.3.4 线程安全双重校验
LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED
即锁的意思
class Singleton5 private constructor(){companion object {val Instance by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) {Singleton5()}}
}
2.3.5 静态内部类
class Singleton6 private constructor(){companion object {fun getInstance() = SingletonHolder.ins}private object SingletonHolder{var ins = Singleton6()}
}
由于Kotlin
自身语法简洁的优势,写单例模式
也就一两行的代码,这里没有深究一些高级用法,比如Lazy
,属于Kotlin延迟属性的委托
,有兴趣的可以自己研究下。
3 类的属性
Kotlin
中类的属性
通过基本关键词val
, var
来声明,可以像Java
一样直接声明在类体中,也可以通过语法糖直接写在主构造函数中。如果属性声明了默认值,根据类型推导规则可以省略类型声明
Kotlin
中类的属性必须被初始化,或者声明为abstract
。初始化有两种方式,一种是添加默认值
,一种是延迟初始化
,使用后者需要用lateinit
修饰属性,表示我希望该属性在运行时动态加载,并且我信任自己的代码不会在它没有初始化之前就使用它(如果这么干,空指针crash), lateinit 延迟初始化 的属性 , 在使用前可以执行::属性名称.isInitialized
检查 , 查看该属性是否进行了初始化操作。
lazy
惰性初始化 的 属性初始化操作 是 提前定义好的 , 在 调用之前 自动进行初始化操作 , 如果不调用 , 则不进行初始化 ;
lateinit
延迟初始化 的 属性初始化操作 , 需要 手动进行初始化 , 如果忘了初始化直接调用就会报错 ;
Kotlin
的属性提供了getter/setter
语法。一般情况下不需要手动重写get/set
方法,下面例子是两种常见的重写case。
const val VERSION = "1.0"class Person(val age: Int,val address: String = "Asia"
) {var country = "China"// 惰性初始化,使用的时候自动初始化val name by lazy { initName() }private fun initName(): String {return "Tom"}// lateinit延迟初始化lateinit var phone: Stringinit{initPhone()}private fun initPhone(){// isInitialized检测lateinit延迟初始化的属性是否已经初始化if(!::phone.isInitialized) {phone = "138****1111"}}// 这里的`field`关键字是字面量的含义,可以粗略理解为它是当前变量在内存中的指针var size = 1get() = fieldset(value) {// 提供特殊的过滤逻辑field = if (value < 10) value else 10}private var _number = "000"var number// 对外仅仅暴露get方法,这里只是演示,真实情况_number一般用val声明get() = _numberset(value) {_number = value}
}
Kotlin
的类还存在编译时常量的概念,用const
修饰,和Java的final概念基本一致
4 接口
接口
本质上也是类
,是特殊的类
。Kotlin
的接口在Java接口基础上扩充了能力,允许直接实现方法体,也允许声明属性(类似Java的抽象类
)。但是需要注意的是接口中的属性要么是abstract
的,要么提供了get
方法,但是接口的属性不存在backing fields
,无法用field
关键字获取真实值。
接口可以继承多个接口,多个接口也可以被一个类继承。继承规则和上面的类继承基本一致。
继承多个接口遇到同名方法时,解决冲突方法如下:
interface A {fun foo() { print("A") }fun bar()
}interface B {fun foo() { print("B") }fun bar() { print("bar") }
}class C : A {override fun bar() { print("bar") }
}class D : A, B {override fun foo() {super<A>.foo()super<B>.foo()}override fun bar() {super<B>.bar()}
}
但是事实上,几乎不会有人把两个接口的方法命名相同
Kotlin
还支持一种特殊的语法糖,当接口中有且只有一个abstract
方法时,可以进行如下简写
fun interface IntPredicate {fun accept(i: Int): Boolean
}//传统写法
val isEven = object : IntPredicate {override fun accept(i: Int): Boolean {return i % 2 == 0}
}//语法糖
val isEven = IntPredicate { it % 2 == 0 }
5 类的继承
Kotlin的继承
和Java的继承
一样都是单继承,区别在于Kotlin用:
来代替了extends
,Kotlin
中所有类都有一个共同的超类 Any
,这对于没有继承其他父类的超类型声明的类是默认超类
class Example // 从 Any 隐式继承
Any
有三个方法:equals()
、 hashCode()
与 toString()
。因此,为所有 Kotlin
类都定义了这些方法。
默认情况下,Kotlin
类是最终(final
)的:它们不能被继承。 要使一个类可继承,请用 open
关键字标记它。
继承需要涉及到一些关键词:
5.1 重写方法
open class Shape {//父类有一个带有形参的构造器constructor(name: String?) {}//父类有一个带有形参的构造器constructor() {}open fun draw() { /*……*/ }fun fill() { /*……*/ }
}open class Circle(name: String?) : Shape(name) {constructor() : this(null) {//子类次构造器委托调用子类主构造器,间接委托调用父类构造器}// 父类和其中的draw()方法都是open修饰,因此可以继承并重写,但需要加override 关键词// 重写draw()方法后,如果不想被Circle子类再重写,可以加final修饰final override fun draw() { /*……*/ }
}
重写方法遵循“两同、两小、一大”原则:
- 两同:方法名相同、形参列表相同
- 两小:返回值类型比父类返回值类型小或相等、抛出异常类型比父类小或相等。
- 一大:访问权限比父类大或相等
5.2 重写属性
属性覆盖与方法覆盖类似;在超类中声明然后在派生类中重新声明的属性必须以 override 开头,重写的子类属性的类型必须与父类属性类型兼容(变量类型)。每个声明的属性可以由具有初始化器的属性或者具有 get 方法的属性覆盖。
open class Father {open var a : Float = 1.1fprotected open var b : Float = 1.1fprotected open val c : Float = 1.1f
}class Son : Father() {override var a : Float = 2.2f// 子类属性访问权限必须大于等于父类类型public override var b : Float = 2.2f// 只读属性(val)可被重写成读写属性(var),读写属性(var)不能被重写成只读属性(val)// 因为一个 val 属性本质上声明了一个 get 方法, 而将其覆盖为 var 只是在子类中额外声明一个 set 方法。public override var c : Float = 2.2f
}
5.3 强制重写
当子类同时继承多个超类(只能继承一个类,但可以实现多个接口)时,如果超类成员(属性/方法)名称一样时,子类需强制重写该成员。
子类想调用父类该成员(函数与属性),需通过super<父类名>.成员
的方式调用。
interface FatherInterfs {var a: Floatfun method() {println("执行父接口里面该方法 a的值为:$a")//2.2}
}open class Father {protected open val a: Float = 1.1fopen fun method() {println("执行父类该方法 $a")//2.2}
}class Son : Father(), FatherInterfs {override var a: Float = 2.2foverride fun method() {super<FatherInterfs>.method()super<Father>.method()println("执行子类该方法 $a")//2.2println("父接口a的值为 ${super<Father>.a}")//1.1}
}
在一个内部类中访问外部类的超类,可以通过由外部类名限定的 super 关键字来实现:super@Outer
:
class FilledRectangle: Rectangle() {override fun draw() { val filler = Filler()filler.drawAndFill()}inner class Filler {fun fill() { println("Filling") }fun drawAndFill() {super@FilledRectangle.draw() // 调用 Rectangle 的 draw() 实现fill()println("Drawn a filled rectangle with color ${super@FilledRectangle.borderColor}") // 使用 Rectangle 所实现的 borderColor 的 get()}}
}
6 其他
6.1 数据类 Data class
Kotlin
新增的关键词data
,修饰类名变成数据类。在Java开发中经常需要解析一个json文件到内存中,这时需要写一个Java Bean类,定义好对应的属性和get/set
方法,然后用诸如GSON
的解析库解析。这里的Java Bean
作为数据的容器。Kotlin
的数据类就可以替代这一功能。例如
//帐号信息
{"username": "somebody","id": "18239048190234891032","basic_info": {"age": 10,"level": 2}
}//data class
data class User(val username: String = "unknown",val id: String = "unknown",val basicInfo: BasicInfo = BasicInfo()
)data class BasicInfo(val age: Int = 0,var level: Int = 0
)
形如上述例子,数据类基本语法规则有如下几条:
- 主构造函数至少要有一个参数
- 主构造函数中的所有参数必须声明val/var,也就是把它们作为属性而声明
- data class不能用abstract, open, sealed, inner来修饰
如何理解这三条约束,需要考虑data class背后都干了些什么。所有声明在主构造函数中的属性都会自动生成如下方法
equals() hashCode() 用来判断两个对象是否相等
toString() 形如"User(param1 = value1, param2 = value2)"
componentN() 用于解构的语法糖
copy() “拷贝构造函数"
其中第一点需要强调,因为一般意义上我们可以用hashCode来区分两个对象(虽然这并不保险),但data class的这一特性使得下例中的风险很容易发生
因为data class类体中声明的属性不参与hashCode的计算,所以只要主构造函数的参数列表一致,两个对象的hashCode就相等,虽然它们在内存中是独立的两个对象
data class Person(val name: String) {var age: Int = 0
}
fun main() {val person1 = Person("John")val person2 = Person("John")person1.age = 10person2.age = 20println("person1 == person2: ${person1 == person2}")println("person1 with age ${person1.age}: ${person1}")println("person2 with age ${person2.age}: ${person2}")
}//result
person1 == person2: true
person1 with age 10: Person(name=John)
person2 with age 20: Person(name=John)
关于第三点所说的解构语法,则是一种语法糖,在很多语言中都存在,最常见的例子如下
这里的(key,value)就是解构语法糖
val numbersMap = mutableMapOf<String, String>().apply { this["one"] = "1"this["two"] = "2" }for ((key, value) in numbersMap) { println(key + ' ' + value)
}
而data class会自动声明componetN方法,也就意味着我们可以对它的对象使用这种语法糖
data class User(val age: Int = 0, val name: String = "someone")val (age, name) = User(10, "Alice")
关于第四点的拷贝函数,一个简单的例子是,假设某个人的帐号level信息改变了,其他都不变,那么你可以这么写
val someOne = User("Alice", "123345", BasicInfo(10, 2))val copyOne = someOne.copy(basicInfo = someOne.basicInfo.copy(level = 3)
)
关于数据类最后一点是,kotlin标准库中的Pair和Triple都是data class,所以它们才能使用解构语法
另外,kotlin 1.1后, data class是可以继承自普通类或者接口的,但事实上data class的继承很少使用,暂且不提
6.2 密封类 Sealed Class
Kotlin
新增关键字sealed
,修饰类名变成密封类。某种意义上,它可以被认为是对枚举类的增强。因为它有以下特点
- 密封类的所有直接子类在编译期就被唯一确定
- 密封类的子类可以拥有多个实例
- 密封类和它的直接子类必须声明在同一个package下
- 密封类本身是abstract的,必须通过子类来实例化
- 密封类的构造器只能是protect或者private
其中第三点关于密封类及子类的位置,一般是把子类作为嵌套类放在密封类内部,也可以把它们拆分成多个文件放在同一个package下。但需要注意,必须是严格的相同package,不能有如下情况
packageA {sealed class ParentpackageB {class child: Parent}}//子类放在密封类所在package的子package中也是不合法的
关于密封类的其他4点,其实共同做了一件事情:“保证密封类只有有限的几种已知子类”。这样和枚举类型就非常相似,枚举类型的实例只能是一些基本类型,作为flag使用。而密封类的子类可以包含属性、方法,同时也能作为flag,是枚举类型的增强。
考虑如下的例子。假设我希望根据屏幕的亮度来自适应调整软件主题,可以设计这样一个Theme的工具类,这里的Dark, Normal两个子类就是对主题类型的枚举,同时内部也包含一定逻辑
fun main() {println(Theme.getThemeByBrightNess(234).toString())//Theme$Dark@7a07c5b4}sealed class Theme {companion object {const val NORMAL_MAX_BRIGHTNESS = 1000ffun getThemeByBrightNess(brightness: Int): Theme = when {Dark.isThisTheme(brightness) -> DarkNormal.isThisTheme(brightness) -> Normalelse -> Normal}}abstract fun isThisTheme(brightness: Int): Booleanobject Dark : Theme() {private val darkBrightRange = (0.1 * NORMAL_MAX_BRIGHTNESS).toInt() .. (0.3 * NORMAL_MAX_BRIGHTNESS).toInt()override fun isThisTheme(brightness: Int): Boolean = brightness in darkBrightRange}object Normal : Theme() {private val normalBrightRange = (0.3 * NORMAL_MAX_BRIGHTNESS).toInt() .. NORMAL_MAX_BRIGHTNESS.toInt()override fun isThisTheme(brightness: Int): Boolean = brightness in normalBrightRange}}
关于密封类的其他细节,参见官方文档
6.3 嵌套类 Nested class
Kotlin
并没有关键字nested,嵌套类形如下例,可以视为外部类的一个成员,通过点操作符调用,常见的例子是Adapter里嵌套ViewHolder的声明
interface OuterInterface {class InnerClassinterface InnerInterface
}class OuterClass {class InnerClassinterface InnerInterface
}
需要注意的是,嵌套类并不持有外部类的引用,把它们嵌套纯粹是符合人类逻辑上的收敛
6.4 内部类 inner class
Kotlin
用关键字inner
修饰一个嵌套类,被称为内部类。二者唯一的变化就是内部类持有了外部类的引用,可以访问外部类的成员
class Outer {private val bar: Int = 1fun foo(): Int{return 666}inner class Inner {fun foo() = bar}
}val demo = Outer().Inner().foo() // 1
很显然的,内部类有两个潜在问题:
- this指针,如果遇到同名方法或属性,需要使用this@receiver的语法指定当前this指向哪一个作用域
- 内部类天然存在循环引用问题,可能会导致内存泄漏
6.5 枚举类 enum class
Kotlin
用enum
修饰类成为枚举类,最常用的两种case如下。都是作为flag使用,只不过带不带参数
enum class Direction {NORTH, SOUTH, WEST, EAST
}enum class Color(val rgb: Int) {RED(0xFF0000),GREEN(0x00FF00),BLUE(0x0000FF)
}
但事实上,enum class可以实现接口,自定义方法,来实现很多逻辑,例如
enum class ItemType {A, B,c;fun getTypeForMob(): String {return when (this) {A -> "aa"B -> "bb"C -> "cc"}}
}
Kotlin
官方库还有一些关于枚举类型的工具函数,用来罗列或查询枚举类型的成员,例如
fun main(args: Array<String>) {//罗列var directions = Direction.values()for (d in directions){println(d)}for (direction in enumValues<Direction>()) {println(direction)}//查找println(Direction.valueOf("WEST")) //创建枚举类对象用这样的方式val west = enumValueOf<Direction>("WEST")}
6.6 内联类 value class
在Kotlin1.5
之前,内联类使用inline
修饰类名,和内联函数共用一个修饰符。但1.5之后内联类改用value修饰符。之所以有这个改动,需要理解为什么要有内联类。
简单来说,jvm对Kotlin
中的基本类型,如String等做了很多优化,比如将其内存分配从堆上分配改为栈上分配,这些优化能大幅提高代码性能。但是我们开发者有时候会对基本类型做一些封装(装饰者模式),装饰后的类就无法享受jvm的优化了。鱼与熊掌不可兼得
作为成熟的开发者,我们当然选择全部都要。使用如下的内联类语法即可
value class Password(private val s: String)
Kotlin
为了实现这一功能,对内联类做了很多限制,主要的几点如下
有且仅有一个包含单个基本类型参数的构造器
内联类可以有成员和方法,但没有字面量(也就是在堆中无法分配内存),只能对构造器中的参数做一些简单处理
内联类可以实现接口,但不能继承其他类,也不能被其他类继承
在某种意义上,内联类和类型别名有些相似,它们之间的核心区别在于内联类声明了一个新的类型,不能与基本类型互相赋值,而类型别名可以
6.7 对象表达式 object expression
Kotlin
用object关键字声明一个对象表达式,这个说法可能有些奇怪,但如果改成匿名内部类就觉得非常熟悉了。object
就是对匿名内部类
的优化,结合Kotlin
的lambda
语法糖,可以让代码写得极度简洁
最通常的写法如下
window.addMouseListener(object : MouseAdapter() {override fun mouseClicked(e: MouseEvent) { /*...*/ }override fun mouseEntered(e: MouseEvent) { /*...*/ }
})
关于它的一些其他细节
对象表达式可以实现多个接口
对象表达式持有外部类的引用,可以访问外部作用域的成员(比如当前函数作用域)
注意,object
关键字除了声明对象表达式,还可以声明单例和伴生对象