[Kotlin]深入理解backing field

最近,一个同学突然问到一个问题:为什么扩展属性不能直接进行初始化?针对这个问题,官方文档有一段简短的解释,翻译成中文就是:实际上,扩展并不会真正地往类中插入成员变量。因此,我们没有一个有效的方式让一个扩展属性拥有backing field,这就是扩展属性不允许被初始化的原因。大多数同学看到上面这一段话肯定是一头雾水,但我们抓到了一个关键词backing field。解释这个问题,其实就是理解backing field的本质。

backing field是什么

这个单词不好翻译,很多译文将其翻译为幕后属性幕后字段。的确,有那么一层意思,但总感觉不是很贴切。因此,这篇文章我们始终使用这个官方英文单词来表示。

在Kotlin语言中,如果在类中定义一个成员变量,Kotlin将自动生成默认setter/getter方法。而Kotlin提供了一种非常特殊的方式声明setter/getter方法:

  var name: String? = null
        set(value) {
            field = value
        }
        get() = field

这里我们直接使用了本次的主人公field字段,如果不使用会怎样呢?你应该很自然地想到这样处理:

  var name: String? = null
        set(value) {
            name = value
        }
        get() = name

实例化这个类,然后对当前实例的name属性进行赋值并取值。Oops...结果,你会发现,无论是取值还是赋值都出现递归调用。

这是为什么呢?是的,聪明的你肯定已经想到了。我们在setter方法中对name赋值的时候会调用自身,结果出现了递归调用,getter方法同理。

这个时候救世主backing field降临了。backing field的作用域仅仅存在于当前属性的setter/getter方法中,它就像当前属性的影子一样。因此,我认为翻译成影子属性也许更合适。

理解了backing field的意图之后,我们再来解释为什么扩展属性不能直接初始化。这个时候,使用正向思维直接推导就可以了。假设对Dog扩展了一个属性color,假设可以直接初始化,声明看起来应该是这样:

var Dog.color: String = "#ff0000"

注意:Kotlin语言针对属性默认会生成setter/getter方法,其默认实现是这样的:

var Dog.color: String = "#ff0000"
        set(value) field = value
        get() = field

我们看到了熟悉的老朋友field,由于扩展属性并不会真正地在类中插入字段,那这个field自然就无处安放了。有人说,可以放在全局吗?

当然不行!field是什么?field是当前属性的影子。而当前属性是与某个实例一一对应的。这就是为什么官方文档说,没有一个有效的办法使扩展属性拥有field字段。结果就尴尬了!声明扩展属性的时候我们就不得不自己实现setter/getter方法。

这里大家还可以做一个简单的实验,使用上述的定义方式,看看最终Kotlin帮忙生成的setter/getter代码是什么。这里我直接将实验结果展示给大家看:

 @Nullable
  private String name;
  
  @Nullable
  public final String getName() {
    return this.name;
  }
  
 // 这里的value对应你在set方法中自定义的参数名称
  public final void setName(@Nullable String value) {
    this.name = value;
  }

简单总结

至此,整个问题的谜底已经揭晓了。由于Java语言中不存在backing field这样一个属性,难免会导致理解上的问题。这个时候可以使用逆推 + 猜想的方式寻找答案。文章最后我给出了Kotlin帮忙生成的代码片段,这是怎么做到的呢?其实很简单,先使用Kotlin编译器将Kotlin代码编译成Java字节码,再用JD-GUI反编译class文件就可以看到最终生成的Java代码了。


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下次文章再见,拜拜!


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