Kotlin 知识梳理(1) - Kotlin 基础

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:

kotlin 基础

二、函数和变量

2.1 函数

2.1.1 函数的基本构成

Kotlin中,函数的基本结构由四个部分构成:

  • 函数名称
  • 参数列表
  • 返回类型
  • 函数体

函数的声明以关键字 fun 开始,函数名称 紧随其后,接下来是括号括起来的 参数列表,参数列表的后面跟着 返回类型,返回类型和参数列表之间用冒号隔开,最后是函数体。

下面是一个比较大小的函数例子,上面谈到的四个部分构成如图中标注所示:


2.1.2 表达式和语句

在上面的例子中,if是表达式,而不是语句,表达式和语句的区别在于:

  • 表达式 有值,并且能作为另一个表达式的一部分使用。
  • 语句 总是包含着它的代码块中的顶层元素,并且没有自己的值。

Java中,所有的控制结构都是语句,而在Kotlin中,除了fordodo/while以外大多数控制结构都是表达式。

当函数体是由单个表达式构成时,可以用这个表达式作为完整的函数体,并且去掉花括号和return语句,上面的例子就是这种情况,因此可以改写为:

  • 如果函数体写在花括号中,我们说这个函数有 代码块体
  • 如果它直接返回了一个表达式,它就有 表达式体

2.1.3 省略返回类型

对于 表达式体函数,可以省略返回类型,因为编译器会分析作为函数体的表达式,并把它的类型作为函数的返回类型,这种分析称为 类型推导。但是对于有返回值的 代码块体函数,必须显示地写出返回类型和return语句。

上面的例子可以简化为:


2.2 变量

Kotlin中,变量的声明以关键字val/var开始,然后是变量名称,最后可以加上类型(不加也可以),这里分为两种情况:

  • 如果指定了初始化器,那么在不指定类型的情况下,编译器会分析初始化器表达式的值,并把它的类型作为变量的类型,例如下面两个就分别为IntDouble类型:
  • 如果没有指定初始化器,需要显示地指定它的类型,因为此时编译器无法推断出它的类型。


2.2.1 可变变量和不可变变量

声明变量的关键字有两个:

(1) 不可变引用 val

使用val声明的变量不能在初始化之后再次赋值,它对应的是Javafinal变量。
默认情况下,应该尽可能地使用val关键字来声明所有的Kotlin变量。在定义了val变量的代码块执行期间,val变量只能进行唯一一次初始化,但是,如果编译器能确保唯一一条初始化语句会被执行,可以根据条件使用不同的值来初始化它。

(2) 可变引用 var

这种变量的值可以改变,但是它的类型却是改变不了的。



如果需要在变量中存储不匹配类型的值,必须手动把值转换或强制转换到正确的类型。

2.2.2 字符串模板

  • Kotlin可以在字符串字面值中引用局部变量,只需要在变量名称前面加上字符$
  • 如果要在字符串中使用$,需要对它进行转义。

    运行结果为:
  • 除了可以引用局部变量之外,还可以引用更加复杂的表达式,只需要把表达式用花括号扩起来。


2.3 类

2.3.1 属性

类的概念就是把数据和处理数据的代码封装成一个单一的实体,在Java中,数据存储在字段中,并且通常是私有的。如果想让类的使用者访问到数据得提供访问方法,即getter/setter

Java中,字段和其访问器的组合常常被叫作属性。在Kotlin中,属性是头等的语言特性,完全 替代了字段和访问器方法。在类中声明一个属性和声明一个变量一样:使用val/var关键字,前者是只读的,而后者是可变的。

当声明属性的时候,就声明了对应的访问器(只读属性有一个gettter,而可变属性则有getter/setter),例如下面的例子,声明了只读的name属性,可变的isMarried属性,其赋值和读取的方法如下所示:


运行结果为:

2.3.2 自定义访问器

假设声明一个矩形,它能判断自己是否是正方形,那么就不需要一个单独的字段来存储这个信息,此时我们可以写一个自定义的访问器:用val开头作为声明,紧跟着的是属性的名称和类型,接下来是get()关键字,最后是一个函数体。


运行结果为:

2.3.3 目录和包

  • Kotlin中包的概念和Java类似,每个kotlin文件都能以一个package语句开头,而文件中定义的所有声明(类、函数及属性)都会被放到这个包中。
  • 如果其他文件定义的声明也有相同的包,这个文件可以直接使用它们;如果包不同,则需要导入它们,导入语句放在文件的最前面并使用import关键字。
  • kotlin不区分导入的是类还是函数,而且,它允许使用import关键字导入任何种类的声明,可以直接导入顶层函数的名称,也可以在包名称后加上.*来导入特定包中定义的所有声明。
  • Java中,要把类放到和包结构相匹配的文件与目录结构中,而在kotlin中,可以把多个package声明不相同的类放在同一个文件夹中。

2.4 表示和处理选择:枚举和 when

2.4.1 声明枚举类

简单枚举类

声明枚举类时,enum是一个所谓的软关键字,只有当它出现在class前面时才有特殊的意义,在其他地方可以当做普通名称使用。而class仍然是一个关键字,下面是一个枚举类的声明:

带属性的枚举类

以下是一个带属性的枚举类:



运行结果为:



当声明一个带属性的枚举类时,有几点需要注意:
  • 当声明每个枚举常量的时候,必须提供该常量的属性值。
  • 如果要在枚举类中定义任何方法,就要使用分号把枚举常量列表和方法分开。

2.4.2 使用 "when” 处理枚举类

when是一个有返回值的表达式,因此,作为表达式函数体,它可以去掉花括号和return语句,并省略返回类型的声明。

下面是一个通过when处理枚举类的例子,它和Java中的switch语句类似,根据whenColor的值走到对应的分支,除此之外,我们可以把多个值用逗号间隔,合并到同一个分支:


运行的结果为:

2.4.3 在 “when”结构中使用任意对象

Java中,和when类似的switch语句要求必须使用常量(枚举常量、字符串或者数字字面值)作为 分支条件,而when允许使用任何对象,我们使用一个函数来混合两种颜色。下面例子中用到的setOf是由Kotlin标准函数库提供的,它可以创建出一个Set,并且会包含所有指定为函数实参的对象,只要两个set中包含一样的条目,它们就是相等的,集合的条目顺序并不重要。


运行结果为:

除此之外,我们还可以不给when表达式提供参数,这样分支条件就是任意的布尔表达时,这种写法的优点是不会创建额外的对象,但代价是它更难理解。

2.4.4 智能转换:合并类型检查和转换

kotlin中,判断一个变量是否是某种类型需要使用is关键字,它和Java当中的instanceOf相似。

  • Java中,在检查完后还需要显示地加上类型转换。
  • kotlin中,如果你检查过一个变量是某种类型,后面就不需要再转换它,可以把它当做你检查过的类型来使用。

我们用下面这个例子,NumSum都实现了Expr接口,通过is判断它的类型,完成递归求和。可以看到,在is判断之后,不再需要转换成NumSum,就可以直接访问该类的成员变量。


运行结果为:

智能转换 只在变量经过is检查且之后不再发生变化 的情况下有效,当你对一个类的属性进行智能转换的时候,这个属性必须是一个val属性,而且不能有自定义的访问器,否则,每次对属性的访问是否都能返回同样的值将无从验证。

2.4.5 代码块作为 "if" 和 "when" 的分支

ifwhen都可以使用代码块作为分支体,这种情况下,代码块中的最后一个表达式就是结果,这个规则在所有使用代码块并期望得到一个结果的地方成立。同样的规则对try主体和catch子句也有效。


运行结果为:

2.5 迭代事物

2.5.1 while 循环

kotlinJava一样,有while循环和do-while循环,它们的语法和Java中相应的循环完全一致。

2.5.2 迭代数字:区间和数列

Java当中,对于循环的处理方式为:先初始化变量,在循环的每一步更新它的值,并在值满足某个限制条件时退出循环。

而在Kotlin中,为了替代常见的循环用法,使用了 区间 的概念,其本质上就是两个值之间的间隔,这两个值通常是数字:一个起始值,一个结束值。使用..运算符来表示区间,而结束值始终是区间的一部分。


运行结果为:

除此之外,还有downTostepuntil等用于区间的语法,用于进行循环操作,例如下面的例子downTo用于递减到指定的值,而step则指定步长:

运行结果为:

使用until则可以使迭代不包含指定的结束值,例如下面这样:

运行结果为:

2.5.3 迭代 map

更新 map

这里我们用到了TreeMap,在更新map时,我们可以像使用数组一样,只不过下标变成了key值:

访问 map

下面的例子展示了for允许允许展开迭代中的集合的元素,把展开的结果存储到了两个独立的变量中:letter是键、binary是值:


运行结果为:

2.5.4 使用 "in" 检查集合和区间的成员

使用in运算符来检查一个值是否在区间中,或者它的逆运算!in来检查这个值是否不在区间中,区间不仅限于字符,假如有一个支持实例比较操作的任意类(实现了java.lang.Comparable接口),就能创建这种类型的对象的区间。


运行结果为:

2.5 kotlin 中的异常

kotlin的异常处理和Java以及其他许多语言的处理方式类似:一个函数可以正常结束,也可以在出现错误的情况下抛出异常。方法的调用者能捕获到这个异常并处理它;如果没有处理,异常会沿着调用栈再次抛出。

  • 抛出异常时使用throw关键字,但是不必使用new关键字来创建异常实例。
  • throw结构是一个表达式,能作为另一个表达式的一部分使用。

2.5.1 “try” "catch" 和 "finally"

当使用带有catchfinally子句的try结构来处理异常时,下面是一个典型的结构:

  • Java最大区别就是throws子句没有出现在代码中:如果使用Java来写这个函数,你会显示地在函数声明上面写上throws IOException。这是因为IOException是一个受检异常,在Java中,这种异常必须显示地处理,必须声明你的函数能抛出所有的受检异常。
    Java 处理方式
  • kotlin不区分受检异常和未受检异常,不必指定函数抛出的异常,而且可以处理也可以不处理异常。
  • 与此同时,BufferReader.close可能抛出需要处理的受检异常,如果关闭失败,大多数程序不会采取什么有意义的行动,所以捕获来自close方法的异常所需的代码是多余的。

2.5.2 “try”作为表达式

kotlin中的try关键字就像ifwhen一样,引入了一个表达式,可以把它的值赋给一个变量,并且需要用花括号把语句主体括起来。如果主体包含多个表达式,那么整个try表达式的值就是最后一个表达式的值。


运行结果为:


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