Android平台的Swift—Kotlin

作者：yunnan， 腾讯移动客户端开发工程师

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WeTest 导读

Kotlin 已经出来较长一段时间了，有些同学已经对Kotlin进行了深入的学习，甚至已经运用到了自己的项目当中，但是还有较多同学可能只是听过Kotlin或简单了解过，这篇文章的目的是让这些同学对Kotlin有一个系统全面的认识，让有兴趣的同学在之后学习的时候能更加的轻车熟路。

什么是kotlin？

一、一门静态编程语言

跟java，c一样的强类型语言，变量的数据类型在编译时确定。对比的JavaScript，python则是动态编程语言。

二、JetBrians开发设计

一家捷克的软件公司，是著名的IDE开发商，对很多的开发语言和平台都提供了相应的集成开发环境，比如Java的，OC的，JavaScript，PHP，C/C++等。而其中最著名的是IntelliJ IDEA ，Java的集成开发环境，被称为目前最好用的java IDE。而且Android Studio就是Google基于IntelliJ IDEA 开发的，由此可见Google和JetBrains的合作也是比较密切的。而从以上说明也可以看到JetBrains不仅实力强劲，这家公司对于语言设计更是有天然优势。Kotlin是集多家语言之大成。

三、Kotlin是开源的(基于Apache 2.0开源许可协议)

我们在GitHub上可以下载Kotlin的全部源代码。而且可以自己进行代码修改，再发布。

https://github.com/JetBrains/kotlin

最新版本已经更新到了1.2.3 。

四、Android官方开发语言

JetBrains其实在2011年就推出了Kotlin， 在之后的很长一段时间都处于设计，开发和完善当中，2016年才发布第一个正式版本，而在2017年5月份的Google I/O开发者大会上，被Google宣布称为Android的官方开发语言。

被程序员们称为Android平台的Swift。

Kotlin有哪些优势？

一、 语法简洁，且吸收了很多其他语言的优点

大量的语法糖（有函数声明，类的创建，集合相关，范围运算符等等大量简洁的语法）、 Lambda表达式（Java8支持），简洁的函数表示法，后面会介绍到。

可参考：http://qinghua.github.io/kotlin-syntax-suger/ 收集的语法糖们。

吸收其他语言的优点有：模板字符串，运算符重载，方法扩展，命名参数等。后面在语言新特性中会讲到。

二、安全性

空安全：避免空指针异常。当变量可以为null时，必须使用可空安全符？进行声明，否则会出现编译错误。声明变量为可空后，在运行时便不会抛出异常。

类型智能转换：通过is进行类型判断后，编译器自动进行类型转换。父类引用可以调用子类接口，注意转换只在is的代码块中生效。

三、完全兼容Java

类似于swift于OC的关系，虽然官方推荐使用新语言Kotlin进行Android开发，但是前提新语言必须兼容旧语言（否则是无法得到google的认可的）。所以Kotlin的设计初衷就是要完全兼容Java。

相互调用：使用Kotlin进行Android或者Java服务端开发，可以导入任意的Java库。Kotlin和Java之间可以相互调用。

相互转换：在Android Studio中可以一键转换Java代码为Kotlin代码（Code > Convert Java File to Kotlin File.）。同时Kotlin代码也可以反编译成Java代码（1.Tools>Kotlin>Show Kotlin Bytecode 2.Decompile）。

Java的API = Kotlin的API。

四、工具支持

JetBrains为Kotlin的开发提供了大量的工具支持。我们可以直接下载Kotlin Compiler库在命令行进行编译和运行，也可以通过安装插件在Eclipse中使用Kotlin，而现在IntelliJ IDEA和Android Studio已经可以直接使用Kotlin进行开发。就像JetBrains所说：一门语言需要工具化，而在 JetBrains，这正是我们做得最好的地方！

Kotlin如何兼容Java？

我们来看一张图，了解Kotlin的编译过程。

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Kotlin为什么可以兼容Java，一个主要原因是Kotlin文件在经过Kotlin编译器编译后会生成Java字节码。这跟Java文件通过Java编译器编译后生成的字节码几乎没有区别，这样JVM就能直接识别和处理Kotlin代码的功能和逻辑。

当Kotlin调用Java代码，Kotlin编译器会对调用的Java文件进行分析，以便kt文件能够生成正确的class文件。为什么这么说呢？举个列子，Java字节码有几种函数调用的方式invokespecial 、 invokeStatic 、 invokeInterface等，编译器必须知道调用的Java函数是什么类型才能生成相应的正确的字节码。而当在Java代码中调用Kotlin对象时，Kotlin生成的class文件也要输入到Java编译器，这时Java文件才能生成正确的class文件。生成的class文件打成jar包后，最终可以生成Android的APK，或供Java服务端调用。

我们可以直接下载下载Kotlin编译器下来查看他的编译过程（最新https://github.com/JetBrains/kotlin/releases/tag/v1.2.40-eap-16）。Kotlin编译器的代码都是用java写的，所以使用Kotlin编译器必须要有java环境。

Kotlin的语言特性

一、基础特性

1、 定义变量

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Var用来声明变量，Val类似Java final，用来声明常量。语句后面不需要跟分号。变量类型可以根据变量值进行自动推导。这里Kotlin的基础类型都是对象，使用的是Java的包装类（基础类型包装成对象）。

2、定义函数

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函数使用fun为关键字进行声明。变量的冒号之后是变量类型，函数的冒号之后是返回值。

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同时我们可以在定义函数的时候声明参数的默认值。

函数调用的时候可以直接调用，也可以使用命名参数：

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使用命名参数可以增加可读性，减少函数的重载。

3、类的声明

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类名的冒号表示继承，所有类的基类称为Any（并不是Object，只包含equals、hascode、toString方法）。声明构造函数要指明constructor关键字。

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也可以直接在声明类的时候指定构造函数。

对象实例化可以不写new关键字：

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数据类，用来保存Info数据的类，其实就是JavaBeans。这里使用一句代码创建一个包含 getters、 setters、 equals()、 hashCode()、 toString() 以及 copy() 的 类。

4.、流程控制

其他流程控制基本跟Java差不多，这里主要讲下when表达式，他取代了Java的switch

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when表达式其实最终是使用if/else来实现的。

保留了原来的for each循环，同时增加了区间控制

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5、集合

Kotlin的集合与OC的集合相似，分为可变集合和不可变集合（lists、sets、maps 等）。

kotlin中的可变集合对Java的集合进行了包装，同时它实现了一套不可变集合库。

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访问：

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6、伴生对象

Kotlin中没有静态属性和方法。如果我们要创建单列，可以使用Object关键字声明类。

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如果要在一个类里面声明静态成员，可以在类的内部使用伴生对象。使用关键字companion object

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调用的话，直接跟Java一样，通过类名点属性名称或函数名称调用。

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二、新特性

1、空安全

Kotlin是如何实现空安全的呢？

在Kotlin中，对象声明分为可空引用和非空引用两种。

非空引用：

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可空引用：

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安全调用操作符，写作 ?. 可空调用：

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通过函数调用给可空引用赋值，返回的必须也是可空引用。这就在编译期间杜绝了空指针异常。但是这里要注意一点，如果从Java返回的集合，不会强制做可空检查，这个是时候如果给不可空引用赋值Java集合中的null会出现转换错误异常。

2、扩展函数

跟OC的Category一样，可以对API的函数进行扩展。

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我们在任意Activity中都可以直接调用

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函数扩展并不是修改了原来的类，通过反编译成Java代码可以发现，函数的扩展是通过静态导入的方式实现的。

3、字符串模板

表示字符串中可以包含变量或者表达式，以$符号开头（这跟JSP的EL表达式有点像），比如：

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Kotlin中是通过单引号进行转义的

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4、操作符重载

Kotlin为基本的运算符提供了固定名称函数表，比如

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示例：

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调用：

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5、Lambda表达式

Lambda本质上是一个未声明的函数，他会以表达式的形式传递。既然是函数，就由这三块组成：参数 、 方法体 和 返回值。

我们来看一下完整的Lambda表达式是怎么写的：

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大括号内，箭头左边是参数，箭头右侧是方法体和返回值。这里传入两个Int类型的参数，返回一个Int类型的值。

声明一个接受函数为参数的函数：

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第二个参数rightV表明接受的是一个函数，函数有两个Int型的入参，返回一个Int型的输出。

调用：

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在Android中使用Lambda表达式，可以写成

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省略了函数的括号。这里原本不是传入函数类型参数，是编译器做的处理。

注意：listener有多个接口声明时，不能这么使用，比如setOnCheckedChangeListener

三、高级特性

1、高阶函数

把函数作为参数或者是返回值的函数，Kotlin称之为高阶函数。比如函数：

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就是一个高阶函数。可以这么调用：

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我们声明一个局部函数，然后把他作为参数传递给另一个函数。我们还可以使用Lambda表达式来表示函数参数。

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2、泛型

泛型的存在主要是为了消除模板代码和类型转换安全， 在Kotlin中泛型的使用基本与Java是一致的。

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在Java中泛型是不变的，比如：虽然A继承B，但List<A>和List<B>之间没有任何关系，Java是通过泛型通配符来实现型变的：

<? extends T> 对应Kotlin的 out T 生产者

<? super T> 对应Kotlin的 in T 消费者

PECS原则 : producer-extends, consumer-super

但是Kotlin中使用比Java的更加灵活，比如可以在类声明的时候添加型变 ， 或者函数声明的时候添加。

更多可以了解：https://segmentfault.com/a/1190000010313252 写的非常详细。对Java泛型理解的不是很透彻可以再看看 http://www.importnew.com/24029.html

3、反射

在运行时获取类的方法，属性，类结构等所有信息。

1）Kotlin中使用Java的反射

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jc返回的是Java的class对象，可以通过这个对象去调用调用Java的反射。

2）Kotlin中的反射：

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可以不通过KClass对象，直接调用方法和访问属性（注意：如果有重载的函数或同名的属性不能使用以下方式）。

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4、协程

什么是协程？

协程是一种新的异步编程方式，它使用线程为资源，基于代码逻辑去实现任务之间的调度。它主要是由编译器去实现的。

程序使用协程可以书写线性的异步代码，没有callback，大大简化了异步编程。线程有的异步操作协程都支持，协程的挂起和切换非常轻量基本没有开销。

如何使用协程？

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协程目前虽然还在试验阶段，但是功能已经非常完善了（现在Kotlin最新1.2.3版本，预计1.3会删除实验室状态）。有兴趣的同学可以参考：

https://www.kotlincn.net/docs/tutorials/coroutines-basic-jvm.html

kotlin跨平台

一、多平台支持

Kotlin的不仅仅用于Java，JetBrains的野心远不止于此。使用Kotlin同时可以用于其他平台的开发。所以市面上之前说Kotlin是一款基于JVM的语言是不准确的。

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Kotlin用于服务端开发：

使用Kotlin可用于Java服务端开发。Java与Kotlin的相互兼容性，我们可使用服务端的任意框架，同时我们可以保留老的Java代码，使用Kotlin编写新代码。Kotlin的协程特性更有助于构建服务端程序。IDE的支持和Sring框架的支持。

Kotlin用于Android开发：

Android Studio的支持。大量的实际案列。大量可学习的APP项目。与Java兼容性允许在 Kotlin 应用程序中使用所有现有的 Android 库。

Kotlin用于JavaScript：

使用kotlinc-js编译器将Kotlin代码转换为JavaScript（不是Kotlin或标准库的代码编译时会被忽略），Kotlin中提供了一些标准库用于JS开发，同时可以使用第三方JS库。

Kotlin Native：

Kotlin/Native 是一种将 Kotlin 编译为没有任何虚拟机的原生二进制文件的技术。还在开发中，现在只出了预览版本。

预览版本支持： Window 、 Mac 、 IOS 、 Android等平台。Kotlin代码最终会编译成一个kexe文件，直接打开就可以运行。

基于Kotlin/Native的一款游戏源码：https://github.com/jetbrains/kotlinconf-spinner

二、开发多平台项目

Kotlin 多平台项目允许你将相同的代码编译到多个目标平台。 目前支持的目标平台为 JVM 与 JS，即将增加 Native。

目前还是1.2新版本的一个实验性功能。

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多平台项目由三种类型的模块组成：

● 公共模块

公用模块只包含与平台无关的Kotlin代码以及Kotlin公共标准库代码。同时还包含不含实现的平台接口声明。

● 平台模块

平台模块可以依赖在指定平台上可用的任何模块与库 （包括对于 Kotlin/JVM 平台的 Java 库与 Kotlin/JS 平台的 JS 库）。

● 常用模块

与平台模块相互依赖的模块

我对Kotlin的看法

1、确实是一门很优秀的语言。语言简洁，包含各种语言的优秀特性。但是一些亮点的特性包含协程和多平台都处于试验和开发阶段。并不能吸引除Java，Android之外的更多开发者加入（JS平台使用的人并不多）。

2、与Java的交互性，让它能够依赖Java成长。但是对Java的依赖和兼容性注定无法完全替换Java。

3、虽然获得Google认可，但是Kotlin语言的热度一直在逐渐下降，发文之前在TIOBE排行榜已经降至49位。我猜测虽然Kotlin获得经验丰富的程序员的青睐，但是对于初中级选手来说他们更愿选择Java这门熟悉的语言。

4、潜力是巨大的，毕竟有Google的官方支持和JetBrains的强劲实力做支撑。如果之后Kotlin在多平台等实验室特性上有所突破的话，绝对会吸引更多的开发者。

学习资料汇总

1.Kotlin官网

http://kotlinlang.org/

2.kotlin中文官网

https://www.kotlincn.net/

3.Google Kotlin项目学习实例

https://developer.android.com/samples/index.html?language=kotlin

4.阿里巴巴工程师教学系列文章

https://segmentfault.com/u/donghaichenguangjian

5.Kotlin协程

https://www.jianshu.com/p/9f720b9ccdea

https://github.com/Kotlin/kotlin-coroutines/blob/master/kotlin-coroutines-informal.md

https://github.com/Kotlin/kotlinx.coroutines/blob/master/coroutines-guide.md

6.其他文章

https://blog.csdn.net/u013448469/article/details/79403284 Kotlin反射

https://blog.csdn.net/ztguang/article/details/72511994 Kotlin Native

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