Kotlin 什么是幕后字段?

上篇文章我们了解了Kotlin中的各种类,

从Kotlin的类开始说起

,而类中则有属性和方法,Kotlin 中的类属性和Java的类成员变量还是有很大区别,同时类属性也有一些比较难以理解的东西,如:属性的声明形式、幕后字段、幕后属性等等。本篇文章我们将详细深入的了解这些东西。

1 . 前戏(Kotlin的普通属性)

在Kotlin中,声明一个属性涉及到2个关键字, 和 。

var 声明一个可变属性

val 声明一个只读属性

通过关键字 声明一个属性:

通过 声明的属性是可以改变属性的值的,如下所示:

打印结果如下:

如果把属性换成声明为只读属性,在来改变的的值呢?

image.png

可以看到,重新给声明的属性赋值时,编译器就会报错 ,它的值只能是初始化时的值,不能再重新指定。

这是Kotlin的两种声明属性方式,这不是很简单吗?一行代码。表面很简单,不过这一行代码包含的东西很多,只是没有显示出来而已,我们来看一下一个属性的完整声明形式:

瞬间多了很多东西,其初始器(initializer)、getter 和 setter 都是可选的。属性类型如果可以从初始器 (或者从其 getter 返回值,如下文所示)中推断出来,也可以省略。也就是我们上面看到的属性声明,其实是省略了getter 和 setter 的,已默认提供

其中初始化的是一个字符串,因此可以从初始化起推断这个属性就是一个类型,所以属性类型可以省略,变成这样:

1. 2 getter & setter

在Kotlin中,、 是属性声明的一部分,声明一个属性默认提供和 ,当然了,如果有需要,你也可以自定义和。既然要自定义,我们得先理解getter 和 setter 是什么东西。

在Java 中,外部不能访问一个类的私有变量,必须提供一个setXXX方法和getXXX方法来访问,比如Java类,提供了和方法供外面方法私有变量:

在Kotlin中和 跟Java 中的getXX 和 setXX方法作用一样,叫做访问器

getter 叫读访问器,setter叫写访问器。 声明的变量只有读访问器getter ,声明的变量读写访问器都有。

Q: 在Kotlin 中,访问一个属性的实质是什么呢?

A: 读一个属性,通过表示,它的实质就是执行了属性的getter访问器,举个例子:

打印的结果肯定是:

然后,我们再来修改getter 的返回值如下:

执行结果如下:

因此,读一个属性的本质是执行了getter, 这跟Java 很像,读取一个Java类的私有变量,需要通过它提供的get方法。

类似的,在Kotlin中,写一个属性的实质就是执行了属性的写访问器setter。还是这个例子,我们修改一下setter:

执行结果为:

可以看到给一个给一个属性赋值时,确实是执行了写访问器setter, 但是为什么结果还是默认值Paul呢?因为我们重写了setter,却没有给属性赋值,当然还是默认值。

那么一个属性的默认的setter涨什么样子呢? 聪明的你可能一下就想到了,这还不简单,跟Java的 方法差不多嘛(傲娇脸)。一下就写出来了,如下:

不好意思,一运行就会报错,直接StackOverFlow了,内存溢出,为什么呢?转换为Java代码看一下你就明白了,将Person类转为Java类:

看到没,方法循环调用了, 中又调用了 ,死循环了,直到内存溢出,程序崩溃。Kotlin代码也一样,在setter中又给属性赋值,导致一直执行setter, 陷入死循环,直到内存溢出崩溃。那么这个怎么解决了?这就引入了Kotlin一个重要的东西幕后字段

2 . 幕后字段

千呼万唤始出来,什么是幕后字段? 没有一个确切的定义,在Kotlin中, 如果属性至少一个访问器使用默认实现,那么Kotlin会自动提供幕后字段,用关键字表示,幕后字段主要用于自定义getter和setter中,并且只能在getter 和setter中访问。

回到上面的自定义setter例子中,怎么给属性赋值呢?答案是给幕后字段field赋值,如下:

getter 也一样,返回了幕后字段:

上面两个属性的声明是等价的,例子一中的和 就是默认的和。其中幕后字段指的就是当前的这个属性,它不是一个关键字,只是在setter和getter的这个两个特殊作用域中有着特殊的含义,就像一个类中的,代表当前这个类。

用幕后字段,我们可以在getter和setter中做很多事,一般用于让一个属性在不同的条件下有不同的值,比如下面这个场景:

场景:我们可以根据性别的不同,来返回不同的姓名

打印结果:

如上,我们实现了name 属性通过gender 的值不同而行为不同。幕后字段大多也用于类似场景。

是不是Kotlin 所有属性都会有幕后字段呢?当然不是,需要满足下面条件之一:

使用默认 getter / setter 的属性,一定有幕后字段。对于 var 属性来说,只要 getter / setter 中有一个使用默认实现,就会生成幕后字段;

在自定义 getter / setter 中使用了 field 的属性

举一个没有幕后字段的例子:

如上,是没有幕后字段的,重写了setter和getter,没有在其中使用 ,这或许有点不好理解,我们把它转换成Java代码看一下你可能就明白了,Java 代码如下:

看到没,翻译成Java代码,只有一个size变量,isEmpty 翻译成了 和两个方法。返回值取决于size的值。

有幕后字段的属性转换成Java代码一定有一个对应的Java变量

3 . 幕后属性

理解了幕后字段,再来看看幕后属性

有时候有这种需求,我们希望一个属性:对外表现为只读,对内表现为可读可写,我们将这个属性成为幕后属性。 如:

将属性声明为,因此外部是不能访问的,内部可以访问,外部访问通过属性,而属性的值取决于,这里就是幕后属性。

幕后属性这中设计在Kotlin 的的集合Collection中用得非常多,Collection 中有个字段, 对外是只读的,的值的改变根据集合的元素的变换而改变,这是在集合内部进行的,这用幕后属性来实现非常方便。

如Kotlin 中源码:

源码中的keys 和 values 也用到了幕后属性

有兴趣的可以去翻翻其他源码。

4 . 本文总结

本文讲了Kotlin 属性相关的一些知识点,其中需要注意几个点:

1、属性的访问是通过它的访问器getter和setter, 你可以改变getter和setter 的可见性,比如在setter前添加,那么这个setter就是私有的。

2、Kotlin 自动提供幕后字段是要符合条件的(满足之一):

使用默认 getter / setter 的属性,一定有幕后字段。对于 var 属性来说,只要 getter / setter 中有一个使用默认实现,就会生成幕后字段;

在自定义 getter / setter 中使用了 field 的属性

3、幕后属性的场景:对外表现为只读,对内表现为可读可写。

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