Kotlin 是如何避免空指针问题的

在谈Kotlin的优势的时候,大家都会想到空指针安全这一点,那么Kotlin又是如何避免这些问题的呢?下面从Kotlin的一些语法规则上给出介绍。

可空类型

默认声明的变量是不能为 null 的,如果要使变量能为 null, 需要添加 ?操作符。例如:

val name: String = null // 编译错误

var name = "harry"
name = null // 编译错误

// 正确的写法
var name: String? = null

var name: String? = "harry"
name = null

同样, 方法的返回值,如果可能返回空,也要加 ?。

fun test(): String? = if ... else null

安全空访问

智能类型转换是一个相当好的特点,可以安全访问可空变量。例如:

var name: String? = "harry"

if (name != null) {
println(name.length)
}

但是,考虑到多个 null 检测,代码的可读性就变差。例如:

class Country(val name: String)
class City(val name: String, val country: Country?)
class Persion(val name: String, val city: City?)t

fun getCountryName(persion: Persion?): String? {
    var countryName: String? = null
    if (persion != null) {
        val city = persion.city
        if (city != null) {
            val country = city.conutry
            if (country != null) {
                countryName = country.name
            }
        }
    }
    return countryName
}

嵌套的 null 检测, 代码可读性较差, Kotlin提供了简明的写法 ?。例如:

fun getCountryName(persion: Persion?) = persion?.city?.country?.name

非空断言

有时候,要将可空的变量转成非空的, 常见于Java, 我们知道变量是不可能为 null 的, 可以用非空断言 !!。例如:

val nullableString: String? = "hello world"
val string: String = nullableString!!

var name: String? = null
name = "jason"
val len = name!!.length

Elvis操作

Java里面, 有个三元操作?:, 实现 if … else … 的赋值。Kotlin 也有这个操作符, 但是用法不一样,例如:

val nullableName: String? = ...
val name: String = nullableName ?: "default_name"

如上代码意思了, 如果 nullableName 为 null, 就赋值 “default_name”。?:主要用于如果变量为 null就设置默认值。

安全类型转换

如果想安全地进行类型转换, 当转换失败时结果 null, 这种情况可用 as?。

val location: Any = "London"
val safeString: String? = location as? String
val safeInt: Int? = location as? Int

原理

为了更好的理解Kotlin空指针的原理。下面来看一下Kotlin是如何利用工具给开发者在编译前给出提示的。 以下面的Java判断空值方法为例:

public void foo(Bar bar) { /*…*/ }

对于这样一个典型的方法,如果传入的参数为null,那么通常的处理方式是检查输入:

public void foo(Bar bar) { 
  if (bar == null) 
    throw IllegalArgumentException(); /*…*/
}

如果调用该方法时传入了null,那么它会抛出异常,并提供有用的信息。但这要到运行的时候才能看到。如果方法定义本身就能明确表达不接受null参数的意图就好了。于是,上述代码可以进一步改进为:

public void foo(@NotNull Bar bar) { 
  if (bar == null) 
    throw IllegalArgumentException() /*…*/
}

如此一来,像IntelliJ IDEA这样的工具在检测到调用者可能传入null时就会提醒开发者。这样的代码没错,但就是有点啰嗦。 Kotlin采用了一种不同的null处理方式。它对可空类型和不可空类型作了区分,可空的类型后面会跟一个问号,比如Bar?,而Bar类型的变量则不可为空。于是,在Kotlin中,上述Java代码就变成了下面这样:

public fun foo(bar : Bar) { /*…*/ }

Kotlin非常简洁且富有表现力。这从上面的例子可见一斑。

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