Kotlin 知识梳理(6) - Kotlin 的可空性

Kotlin 知识梳理系列文章

Kotlin 知识梳理(1) - Kotlin 基础
Kotlin 知识梳理(2) - 函数的定义与调用
Kotlin 知识梳理(3) - 类、对象和接口
Kotlin 知识梳理(4) - 数据类、类委托 及 object 关键字
Kotlin 知识梳理(5) - lambda 表达式和成员引用
Kotlin 知识梳理(6) - Kotlin 的可空性
Kotlin 知识梳理(7) - Kotlin 的类型系统
Kotlin 知识梳理(8) - 运算符重载及其他约定
Kotlin 知识梳理(9) - 委托属性
Kotlin 知识梳理(10) - 高阶函数:Lambda 作为形参或返回值
Kotlin 知识梳理(11) - 内联函数
Kotlin 知识梳理(12) - 泛型类型参数


一、本文概要

本文是对<<Kotlin in Action>>的学习笔记,如果需要运行相应的代码可以访问在线环境 try.kotlinlang.org,这部分的思维导图为:

二、可空性

2.1 可空类型

当我们在声明方法时,如果允许在这个方法被调用的时候传给它null的实参,则需要显示地 在类型名称后面加上问号来标记它


问号可以加在任何类型的后面来表示这个类型的变量可以存储null引用,而所有 常见类型默认都是非空的,除非显示地把它标记为可空。

当你有一个可空类型的值,对它的操作也会受到限制:

  • 不能调用它的方法
  • 不能把它赋值给非空类型的变量
  • 不能把可空类型的值传给拥有非空类型参数的函数

针对上面的第一点,最重要的操作就是和null进行比较,一旦进行了比较操作,编译器就会记住,并且在这次比较发生的作用域内把这个值当做非空来对待,然后才可以 调用它的方法,下面是最容易理解的做法,后面我们将会看到更加简洁的实现:

2.2 类型的含义

类型就是数据的分类,决定了该类型可能的值,以及该类型的值上可以完成的操作。

下面我们分析一下String类型的变量,在Java中这样的变量有两种值:分别是String的实例和null

  • instanceof操作符会告诉你null不是String
  • 真实的String实例允许你调用它的任何方法,而null值只会允许非常有限的操作

这说明Java的类型系统在这种情况下不能很好地工作,即使变量拥有声明的类型String你依然无法知道能对该变量的值做些什么,除非做额外的检查。

Kotlin的可空类型为这类问题提供了全面的解决方案,区分开可空类型和非空类型 使事情变得明朗,哪些对值的操作是允许的,哪些操作会导致运行时异常并因此被停止。

2.3 安全调用运算符 "?."

处理可空对象

安全调用运算符?.把一次null检查和一次方法调用合并成一个操作。


运行结果为:

处理可空属性

安全调用不光可以调用方法,也能用来访问属性。



运行结果为:


2.4 Elvis 运算符 “?:”

Kotlin有方便的运算符来提供代替null的默认值,它被称作Elvis运算符,我们在2.3的基础上增加红框内的代码,使得name为空的时候将返回值设为Unknow


运行结果为:

Elvis接收两个运算数:如果第一个运算数(name)不为null,运算结果就是第一个运算数;如果第一个运算数为null,运算结果就是第二个运算数。

2.5 安全转换 ":as ?"

安全转换运算符会尝试把值转换成指定的类型,如果类型不合适就返回null,下面的例子中,先判断传入的参数是否是Person类型,如果不是,那么就直接返回false,而在之后的代码中智能转换就会生效,编译器确定了变量otherPerson值的类型是Person,我们就可以直接访问它的name属性。


运行结果为:

2.6 非空断言 "!!"

非空断言Kotlin提供给你的最简单直率的处理可空类型的工具,它使用!!表示,可以把任何值转换成非空类型,如果对null值做非空断言,则会抛出异常,例如下面的示例代码:


在编译时,将会抛出下面的异常:

2.7 let 函数

当可空参数最常见的一种用法就是被传递给一个接收非空参数的函数之前,需要进行相应的检查。比如说下面这个sendEmailTo函数,它接收一个String类型的参数并向这个地址发送一封邮件。

假如我们传递给它一个空的emailName,那么在编译时就会抛出异常:


异常提示为:

不使用 let

为了解决上面的问题,我们应当在调用函数前确保该变量不为空:


使用 let

下面,我们再来看一下如果通过let解决上面的问题,let函数做的事情就是把一个调用它的对象变成lambda表达式的参数,如果结合安全调用语法,它能有效地把调用let函数的可空对象,转变成非空类型:


let函数只在nullEmail的值非空时才被调用,所以就能在lambda中把nullEmail当做非空的实参来使用。

2.8 延迟初始化的属性

很多框架都会在对象实例创建后用专门的方法来初始化对象,例如ActivityonCreate方法,但是你不能在构造方法中完全放弃非空属性的初始化器,仅仅在一个特殊的方法里初始化它,如果某个属性是非空类型,那么必须在构造方法中提供非空的初始化值,否则你就必须使用可空类型。但是如果使用了可空类型,那么该属性的每次访问都需要null检查或者!!运算符。


在上面的代码中,凡是用到name属性的时候,都需要通过安全调用运算符?.检查后,才能调用String的方法,这是相当麻烦的。为了解决这个问题,我们可以将name属性声明成可以延迟初始化的。


延迟初始化的属性都是var,因为需要在构造方法外修改它的值,尽管它是非空类型,但是不需要在构造方法中初始化它,而如果在属性被初始化前调用了它的方法,那么会抛出下面的异常。


异常提示:


2.9 可空类型的扩展

为可空类型定义扩展函数时一种更强大的处理null值的方式,可以允许接收者为null的(扩展函数)调用,并在该函数中处理null,而不是在确保变量不为null后再调用它的方法。

只有扩展函数能做到这点,普通成员方法的调用是通过对象实例分发的,因此实例为null时(成员方法)永远不能被执行。

Kotlin标准库中定义的isNullOfEmpty就可以由String?类型的接收者调用:


运行结果为:

isNullOfEmpty的定义如下:

fun String?.isNullOfBlank() : Boolean = this == null || this.isBlank()

2.10 类型参数的可空性

Kotlin中所有泛型类和泛型函数的类型参数默认都是可空的,任何类型,包括可空类型在内,都可以替换类型参数。这种情况下,使用类型参数作为类型的声明都允许为null,尽管类型参数T没有用问号结尾,所以我们必须使用安全调用:


要使参数类型非空,必须要为它指定一个非空的上界,那样泛型就会拒绝可空值作为实参:

2.11 可空性和 Java

Java的类型系统是不支持可空性的,那么当你混合使用KotlinJava时会发生什么呢?

2.11.1 根据注解区分非空和可空类型

有些时候,Java代码包含了可空性的信息,这些信息使用注解来表达。当代码中出现了这样的信息,Kotlin就会使用它,因此Java中的@Nullable StringKotlin当做String,而@NotNull String就是String,例如我们在Java中定义下面这个包含了@NotNull注解的方法:


那么如果在Kotlin中调用这个方法并传入可空类型,就会提示类型不匹配:

2.11.2 平台类型

如果注解不存在时,Java类型会变成Kotlin中的 平台类型。平台类型本质上就是Kotlin不知道可空性信息的类型,这意味着,你要像在Java中一样,对你在这个类型上做的操作负有全部责任,编译器将会允许所有的操作

2.11.3 继承

当在Kotlin中重写Java的方法时,可以选择把参数和返回类型定义成可空的,也可以选择把它们定义成非空的。例如,我们来看一个Java中的StringProcessor接口:

public interface StringProcessor {
    void process(String value);
}

Kotlin中实现接口时使用不同的可空性:

class StringPrinter : StringProcessor {
    override fun process(value: String) {
        print(String)
    }
}

class NullableStringPrinter : StringProcessor {
    override fun process(value: String?) {
        println(value ?: "Empty")
    }
}

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