Kotlin学习第一课：从对比Java开始

1. 介绍

今年初，甲骨文再次对谷歌所谓的安卓侵权使用Java提起诉讼，要求后者赔偿高达90亿美元。随后便传出谷歌因此计划将主力语言切换到苹果主导的Swift，不过这事后来没了跟进。

但谷歌在这两天的I/O大会上宣布了新决定：Kotlin语言正式成为安卓开发的一级编程语言。资料显示，Kotlin由JetBrains公司开发，于2010年首次推出，次年开源。它与Java 100%互通，并具备诸多Java尚不支持的新特性，下一版的Android Studio（3.0）将提供支持。

去年底的时候接触到Kotlin，尝试将一个练手的Android项目由Java转为Kotlin实现并写了一篇文章（初次尝试用Kotlin实现Android项目）。既然现在Google正式发话了，作为一名Android开发者，先不说要不要替换Java，利用闲暇时间先系统地学习起来肯定是没错的。

关于Kotlin的各种介绍和教程在网上都可以找得到，下面附上几个链接供大家参考：

英文官网

中文版PDF下载

Kotlin in Chinese

Kotlin官网 Kotlin官网：中文

中文版：Kotlin for Android Developers

如何评价 Kotlin 语言？——知乎

Android开发必备知识：为什么说Kotlin值得一试

2. 简洁性

Google有意从Java转到Kotlin，当然不仅仅是因为甲骨文的官司，而且Kotlin是由JetBrains开发。这就不难猜到，Kotlin这门语言本身有胜过Java的地方，还不止一点点。

如果只是想体验Kotlin和Java的基本差异，选择Intellij IDEA就可以，新建、编译Java或者Kotlin项目速度较快；如果需要在Android项目中编写Kotlin代码，建议用Android Studio，虽然目前只能通过安装插件的形式来支持Kotlin，但使用起来毫无违和感。所以，电脑条件允许的话把两个开发环境都装上，以备不时之需。

这篇文章主要是通过测试代码来比较Kotlin和Java的几个不同点，利用IntelliJ IDEA建了一个Kotlin项目Kotlin0，之后关于纯Kotlin代码的项目会放在Github上的地址KotlinForJava，涉及Kotlin代码实现的Android项目会放在KotlinForAndroid。

教程写的再好，如果没有不断的编码积累，也只能学到表面的知识。另外，Kotlin官网提供了在线编码测试，懒得搭建环境的朋友可以直接在上面写代码和运行。

2.1 数据类定义

Java：

 public class Artist {
     private long id;
     private String name;
     private String blog;

     public long getId() {
         return id;
     }

     public void setId(long id) {
         this.id = id;
     }

     public String getName() {
         return name;
     }

     public void setName(String name) {
         this.name = name;
     }

     public String getBlog() {
         return blog;
     }

     public void setBlog(String blog) {
         this.blog = blog;
     }

     @Override public String toString() {
         return "Artist{" +
                 "id=" + id +
                 ", name='" + name + '\'' +
                 ", blog='" + blog + '\'''}';
     }
 }

属性+设置+获取+toString()，一个数据类的基本功能就有了，三个属性的类写了三十几行代码。

Kotlin：

 data class Artist(
         var id: Long,
         var name: String,
         var blog: String)

上面类的定义在声明属性时，Kotlin采用默认访问修饰符public，而Java是private，如果kotlin也是private，那同样得定义一系列的set()/get()，不然在类外面无法通过对象获取属性。

除了代码量上的不同，还得关注data关键字和类名后面紧跟的属性列表。

先看参数列表，这里其实对应的是Java中的有参构造函数。如果Kotlin定义类时有参数列表，那么新建对象时必须传入形参值，不像Java有两种方式（1 先建一个无参对象，再通过set()来给属性赋值；2 直接通过参数列表创建对象）。但是使用过之后就会发现，Kotlin这种做法更简洁，且不会出现新建了对象而属性没有赋值的情况，也就更安全了。当然，Kotlin还是可以再定义其他的构造、初始化及一般功能性的方法。

创建对象

Java：

 Artist artist = new Artist(, "Dylan", "http://www.cnblogs.com/tgyf/");

Kotlin：

 var artist = Artist(, "Dylan", "http://www.cnblogs.com/tgyf/")

Kotlin对象创建不用加new关键字，而且语句后面不用加分号";"（即使加上也会被忽略）。

toString()

而类名前的data关键字，是显示声明该类是作为数据类使用，通过toString()打印的结果可以看出区别，打印语句：

 println("artist.toString(): " + artist.toString())

不加data结果：

artist.toString(): Artist@61bbe9ba

加上data结果：

artist.toString(): Artist(id=1, name=Dylan, blog=http://www.cnblogs.com/tgyf/)

可以看到toString()是Kotlin自动生成的，如果类声明不加data，只会打印出一串数字（应该是类的内存地址），而不是当前对象的属性信息。

2.2 变量空安全

不管是C++的指针，还是Java的引用，因指向对象为null导致的问题一直困扰着我们。Kotlin提供了一种安全机制，尽量减少变量在使用前是null的情况。

Java：

 String str;
 if (str != null) {
     //do something
 }

对于Java代码，编译器不会强制每次使用引用变量之前进行null判断，即异常往往会在运行时报出，但这正是危险所在。

Kotlin：

 var str1: String = null  //Null can not be a value of a non-null type String
 var str2: String? = null  //str2 can be null
 var str3 = "testNull"  //non-null--String type
 var str4 = null  //null
 var str5: String  //non-null--String type
 str5 = "testNull"  //assigned String value
 var str6  //no type or initialization
 var str7: String? = "testNull"

结合代码中的注释，我们来看这四行代码想表达的意思。

第1行，编译错误，kotlin规定如果显式指明了str1的类型，这里是String，声明时必须同时指定是否允许为空值（null），不加问号"?"表示不允许为null；

第2行，编译通过，作第一行代码的另一种情况，加了问号，并赋值为null；

第3行，编译通过，隐式赋值为"testNull"，Kotlin会自动推断出str3类型为String，之后便不可再更改了，即不可再赋值为1这种整形数据；

第4行，编译通过，隐式赋值为null，那么str4就一直为null了；

第5-6行，编译通过，前者只是指定类型，没有赋值；后者赋予str5 String类型值"testNull"同样不能赋值为其他类型值；

第7行，编译错误，既没有指定类型，也没有隐式地进行初始化，错误的原因应该是编译器不知道str6类型是什么，不能对其分配空间；

第8行，不需多解释，str7可为null，同时赋值为"testNull"；

注意：此文为了格式统一，没有将编译或运行出错的代码注释，分享的项目代码中是可以正常编译并运行的。

解释完变量定义时关于空的概念，接下来就该看看这种保护机制能否真的让我们省心。就拿获取字串的长度为例，Kotlin中String类有个length属性，即调用方式为strObject.length。

有两种形式定义的变量不用担心（1 类型为String且不允许为null；2 类中不包含length属性）， 理由很简单，前者不会出现null异常，后者获取length属性在编译阶段就会出错，或者说在敲完代码时编译器就会标红提示了。所以，String类型但允许为null的才需要我们关注，因为这时候有可能出现运行时异常。

对于声明为String?的变量，访问属性时会涉及到问号和双感叹号两个操作符（"?"和"!!"），前者表示执行后面代码前先检查变量赋值情况，后者表示不检查而直接访问属性（危险）。

要理解清楚，最好的方法就是让代码说话。

 var str2: String? = null
 println("str2.length: " + str2.length)  //compile error
 println("str2?.length: " + str2?.length)  //print null
 println("str2!!.length: " + str2!!.length)  //run exception
 if (str2 != null) {
     println("str2!!.length: " + str2!!.length)  //don't run
 }
 str2 = "testNull"  //assign
 println("str2.length: " + str2.length)  //print 8
 println("str2?.length: " + str2?.length)  //print 8
 println("str2!!.length: " + str2!!.length)  //print 8
 if (str2 != null) {
     println("str2!!.length: " + str2.length)  //print 8
 }

第2行，编译错误，因为之前只是将str2声明为可以是null同时赋值为null，所以紧接着访问其length属性是不允许的；

第3行，输出"null"，加了问号就会先检查str2的赋值情况，如果是null，就不继续执行后半部分（.length），直接返回null；

第4行，运行异常，不检查的后果就是通过null引用去访问length属性；

第5-7行，不会执行到if代码块中，这里用了类似Java中的做法；

第9行，输出"8"，到这里，相比能体会到Kotlin的智能之处了，在第八行对str2赋值之后，就不会再像第二行那样报编译错误了；

第10-14行，不需多解释，不为null的str2，通过三种方式均可访问length属性；

那么这里有一个疑问，用"!!"来访问属性是不明智的选择，好像"?"更稳妥一些？毕竟后者在变量是否null的情况下都能做出相应的处理。我所能想到的需要用"!!"的场景之一是：当一个变量在声明时不能马上初始化，而在真正用到时又必须是非null的。这种情况应该并不少见吧，那次此时"!!"就派上用场了。

先举一个简单粗暴的列子：

 var str: String? = null
 //do something to assign str
 val str2: String = str!!

当声明str的时候还需后面的处理结果给它赋值，而声明str2为非null，就必须以str!!的形式才能通过编译。

下面再给出Android中Application类单例化代码，就不做解释了。

 class App : Application() {
     companion object {
         private var instance: Application? = null
         fun instance() = instance!!
     }
     override fun onCreate() {
         super.onCreate()
         instance = this
     }
 }

2.3 类方法扩展

这个特性支持在现有类的基础上扩展方法，特别是系统库中的类，因为如果是我们自定义的类，那么扩展和添加方法没有什么差别。

方法定义

 fun getArtict(): Artist? {
     return null
 }

Kotlin中是以fun关键字声明方法，没有返回值时不需要在方法名后面写任何类型，默认是Unit类型（可写可不写，但其和null不是一回事，所以不写返回值类型或者写了Unit后不能够返回null）。

扩展

 fun String.printStr() {
     println("printStr: " + this)
 }

 var str = "testExtend"
 str.printStr()

上面代码为类String扩展了一个printStr()，这在Java中是不可能的。因为Java中如果既不能改变原有类，又想在其基础上添加方法，就得通过新建类来继承的方式。而现实是Java中只能是单继承，这个机会太珍贵了，更残酷的是有些类还是不能继承的。

代码第5-6行执行结果为：

printStr: testExtend

可见，通过this关键字即可获取到对象（调用者）的值。

 2.4 lambda表达式

这部分测试代码没有在分享的项目中，因为涉及到Android开发，需要在Android项目中才能编译或运行，可以参考这篇。

下面以绑定控件，设置按钮点击事件监听，点击后改变文本显示为例。

Java:

 Button button = (Button) findViewById(R.id.button);
 TextView text = (TextView) findViewById(R.id.text);
 button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

     @Override
     public void onClick(View v) {
         text.setText("Set text after click button");
     }
 });

做过Android开发的对这段代码太熟悉了，尽管目前已经出了很多开源库，比如ButterKnife等可以不必使用findViewById()而实现快速绑定，但毕竟还是需要手动绑定这一步。

Kotlin:

 button.setOnClickListener {
     text.setText("Set text after click button")
     text.text = "Set text after click button"
 }

其中，button~R.id.button，第一个text~R.id.text，第二个text~TextView显示文本。第2-3行是设置文本的两种方式，Kotlin建议用更简洁的第二种.text，这也是文章开头定义数据类时属性采用默认访问修饰的原因，因为private属性就不能直接通过"."直接获取了。

如果遇到多个Button需要共享一个onClick()怎么办呢？Java代码就不给出了，来看Kotlin代码：

 button1.setOnClickListener(this)
 button2.setOnClickListener(this)
 button3.setOnClickListener(this)

 override fun onClick(view: View) {
     val id = view.id
     when (id) {
         R.id.button1 -> selectImageBtn()
         R.id.button2 -> clearImageBtn()
         R.id.button3 -> sendBulletinBtn()
         else -> { }
     }
 }

第1-3行，除了不需要调用findViewById()来获取控件，设置事件监听和Java是类似的；

第5-13行，重写关键字override，前面不必写"@"符号，用when、->及else组合来替代原先的switch、case及default，再也不用为每种case的结尾写上break。

3. 总结

这篇文章主要是介绍Kotlin，给出目前较好的学习资源，通过数据类定义、变量空安全、类方法扩展及lambda表达式四个方面来和Java做了一个简单的比较，顺带提了Kotlin其他一些基础知识。算是对Kotlin的一个入门，之后会比较系统地学习，并结合Android项目来进行练习与总结。

上面提到的知识只是Kotlin的九牛一毛，关于在Android开发中的环境配置及更进一步的由Java转为Kotlin，可以参考这篇。

最后得说明一点，也是打算利用Kotlin开发Android应用时必须搞清楚的：Kotlin是基于JVM的。也就是说，尽管编码上和Java相比更简洁，大大提高了开发的效率，但还是和Java一样是运行在JVM中。而且，Kotlin和Java是百分百兼容的，即一个项目中可以同时存在它们的代码，还可以交互。