Kotlin核心编程：Kotlin，改良的 Java

编者按：本文节选自华章科技出版的 《Kotlin核心编程》一书中的部分章节。

2010年，JetBrains产生创造Kotlin的想法。关于大名鼎鼎的JetBrains，想必在业内是人尽皆知，知名的IntelliJ IDEA就是他们的产品之一。拥有为各种语言构建开发工具经验的JetBrains，自然是对编程语言设计领域最熟悉的一群人。当时，一方面他们看到了C#在.NET平台上大放异彩；另一方面，Java相比新语言在某种程度上的滞后，让他们意识到改良Java这门主流语言的必要性。

JetBrains团队设计Kotlin所要面临的第一个问题，就是必须兼容他们所拥有的数百万行Java代码库，这也代表了Kotlin基于整个Java社区所承载的使命之一，即需要与现有的Java代码完全兼容。这个背景也决定了Kotlin的核心目标——为Java程序员提供一门更好的编程语言。

Kotlin的实用主义

Kotlin常常被认为是一门近似于Scala的语言。的确，它们的诞生都源于对Java语言的改良，同时都在面向对象和函数式之间建立起了多范式的桥梁。不可否认的是，Kotlin确实从Scala身上借鉴了许多，就连它的创作团队也表示过：“如果你用Scala感到很开心，那么你并不需要Kotlin。”

然而，Kotlin与Scala的设计哲学又十分不同。Kotlin并没有像Scala那样热衷于编程语言本身的研究和探索。相反，它在解放Java的同时，又在语言特性的选择上表现得相当克制。

我们说过，Scala旨在成为一门程序员梦想中的语言，它包含了所有你想拥有的语言特性。而Kotlin更加立足现实，它现阶段仍没有宏，也拒绝了很多所谓的高级函数式语言特性。但它在Java 的基础上发展出很多改善生产力的语言特性，如数据类、when表达式（一定程度上的模式匹配）、扩展函数（和属性）、可空类型等，而且它似乎偏好语法糖，比如Smart Casts，因为这可以让编程人员的工程开发变得更加容易。

可以看出，Kotlin的自我定位非常清晰，它的目标就是在计算机应用领域成为一门实用且高效的编程语言。如果说Scala的设计理念是more than Java（不仅仅是Java），那么Kotlin才是一门真正意义上的better Java（更好的Java）。

更好的Java

如果你用Kotlin开发过业务，很快就会意识到它相较于Java的语法更加简洁、高效。比如Kotlin做了这些改良：

• 在很大程度上实现了类型推导，而Java在SE 10才支持了局部变量的推导。
• 放弃了static关键字，但又引入了object，可以直接用它来声明一个单例。而作为比较，Java则必须依靠构建所谓的“单例模式”才能等效表达。
• 引入了一些在Java中没有的“特殊类”，比如Data Classes（数据类）、Sealed Classes（密封类），我们可以构建更深程度上的代数数据类型，结合when表达式来使用。

但可能你会问，以上Kotlin的特性，Scala也有，能否可以说前者只是后者的一个子集呢？这种表述其实是不恰当的。其实，Kotlin在致力于成为更好的Java的道路上，不仅仅依靠这些新增的语言特性，它在兼容Java方面做了大量的工作，比Scala走得更远。

首先，从语言命名上就可以看出Kotlin在严格遵循Java的传统，它们都采用了岛屿的名字。

Java的名字来源于印度尼西亚瓜哇岛的英文名称，而Kotlin是俄罗斯圣彼得堡附近的一个岛屿的名字。

其次，虽然都是兼容Java，Scala（最近的几个版本）必须要求Java 8，而Kotlin则可以与Java 6一起工作，这也是后者在Android上更加流行的原因之一。

另外，Kotlin并没有像Scala那样在语法的探索上表现得“随心所欲”，Java程序员在学习Kotlin新语法特性的同时，依旧可以保留更多原有的习惯。举个例子，在Scala中，一切皆有类型。所以在大部分时间里，我们都用等号来定义一个Scala的函数。函数体最后一个表达式的值就是这个函数的返回类型。

def foo(x: Int) = {
    val y = x + 2
    x + y
}

没错，Scala舍弃了return关键字。在Kotlin中，它也引入了使用单行表达式来定义函数的语法，不需要用return来返回结果值。

fun foo(x: Int) = x * 2 + 2

然而，大部分情况下，我们还是可以采用类似Java的方式来定义一个函数，如：

fun foo(x: Int): Int {
    val y = x * 2
    return y + 2
}

由于Kotlin比Scala更加兼容Java的生态和语法，Java程序员可以更加容易地掌握它。同时，Kotlin非常注重语法的简洁表达。如果你了解Scala中的implicit，可能曾被这个Scala的语法惊吓到，因为它非常强大。然而，正如我们提到的，“简单灵活”的另一面意味着抽象和晦涩。Kotlin注重的是工程的实用性，所以它创造了扩展的语法，虽然相比implicit在功能上有损失，但显得更加具体直观，且依旧非常强大，可满足日常开发中绝大多数的需求。值得一提的是，Android则依靠这个Java所没有的特性，推出了扩展库android-ktx，我们在第7章将专门介绍这种强大的特性。

此外，Kotlin还新增了一些Java、Scala中没有的语法糖。如果你从事Android开发，那么肯定少不了在工程中写过如下的Java代码：

if(parentView instanceof ViewGroup){
    ((ViewGroup) parentView).addView(childView);
}

为了类型安全，我们不得不写两遍ViewGroup。然而在Kotlin中我们却可以直接这么写：

if(parentView is ViewGroup){
    parentView.addView(childView)
}

这依靠的是Kotlin中的Smart Casts特性。我们不评价这种语法糖是好是坏，但它可以在一定程度上改善我们在工程开发中的体验。

总体而言，Kotlin旨在成为一门提升Java生产力的更好的编程语言，它拥有简洁的表达能力、强大的工具支持，同时至今仍然保持着非常快速的编译能力。相较而言，用Scala开发则常常受到编译过慢带来的困扰。

强大的生态

现在，我们已经了解了Kotlin整体的设计哲学，以及它相较Java、Scala的魅力所在。当然，本章似乎并没有涉及任何语法细节，我们会在后续的内容中深入介绍Kotlin的语言特性，并且探索它具体的高级应用。

关于Kotlin，还有一个问题需要解答：我们究竟可以用它来做什么？大概率上你是因为Kotlin成为Android官方支持语言的新闻而知晓它的。事实上，Kotlin不仅支持Android，它还是一门通用语言，如果用一句话来总结，那就是“Targeting JVM / JavaScript and Native”。现阶段，我们至少可以用Kotlin做以下的事情。

（1）Android开发

我们不仅可以用Kotlin调用现成的Java库，而且还有Google提供的Kotlin扩展库。Kotlin的语法非常适合Android工程开发，例如我们提到过的Smart Casts。用它还可以改善findViewById的语法调用。

（2）服务端开发

这是JVM语言最大的一个应用领域，自然也是Kotlin发挥的舞台。在Android支持Kotlin之后，Spring Framework 5也对它敞开了怀抱。基于Kotlin更自然的函数式特性，用Spring进行Web开发会在某些方面拥有比Java更好的开发体验。

（3）前端开发

Kotlin还有两个强大的特性：dynamic类型及类型安全的构建器。前者实现其与JavaScript互通，后者可以帮助开发者构建可靠的HTML页面。你可以尝试使用Kotlin来构建UI。

（4）原生环境开发

因为Kotlin Native这个项目，Kotlin终于告别了Java，离开了JVM，直接编译成机器码供系统环境运行。虽然Kotlin Native尚处于早期阶段，但后续的发展非常值得期待。如果你家里有一个树莓派，不妨可以用它来试一试。

如你所见，Kotlin还是一门非常开放、具有强大生态的编程语言。如果说与Java兼容能让它运行在所有支持Java的地方，那么它的革命创新使得它超越了Java，进入了更加广阔的世界。