从Java到Kotlin
开发IDEA插件的时候，看到很多插件源码都是Kotlin写的，所以来学习一下Kotlin语言。
Kotlin具有更简洁的语法、更强大的功能。主要有以下优点：
- 与Java兼容，可以无缝集成现有的Java项目
- 语法简洁，减少样板代码，提高开发效率
- 安全性更高，避免空指针异常
- 支持函数式编程和协程，简化并发编程
# Kotlin基础
# 1. Kotlin的发展和演变
Kotlin由JetBrains公司开发，于2011年首次亮相，2016年发布1.0版本。在2017年，Google宣布将Kotlin作为Android开发的官方语言。
# 2. Kotlin与Java的比较
Kotlin具有Java所缺乏的许多现代编程语言特性，如扩展函数、数据类、解构声明等。
示例：Java中的getter和setter方法
public class Person {
private String name;
private int age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
Kotlin中的属性
class Person(var name: String, var age: Int)
# 3. Kotlin环境搭建
在使用 Kotlin 进行开发之前，你需要安装 Kotlin 编译器和相应的开发工具。以下是安装 Kotlin 的一些常用方法：
使用 JetBrains 的 IntelliJ IDEA IDE 进行 Kotlin 开发。IntelliJ IDEA 集成了 Kotlin 编译器，并提供了丰富的开发工具和功能，可以方便地进行 Kotlin 开发。你可以从 JetBrains 的官网下载 IntelliJ IDEA。
使用 Kotlin 的命令行工具进行 Kotlin 开发。如果你只想在命令行中运行 Kotlin 代码，那么你可以下载 Kotlin 编译器，然后使用它来编译和运行 Kotlin 代码。你可以从 Kotlin 的官网下载编译器。
在Java项目中引入Kotlin
在安装 Kotlin 编译器和相应的开发工具后，你就可以开始编写 Kotlin 代码了。在 IntelliJ IDEA 中创建一个 Kotlin 项目非常简单，只需要按照以下步骤操作：
打开 IntelliJ IDEA，选择“Create New Project”（创建新项目）。
选择“Kotlin”作为项目类型。
配置项目的名称、存储位置和其他选项，然后单击“Finish”（完成）按钮。
现在你可以在 IntelliJ IDEA 中创建 Kotlin 类和文件，并开始编写 Kotlin 代码了。
# a. 命令行工具
下载 Kotlin 编译器。你可以从 Kotlin 官网 (opens new window)下载编译器。
安装 Kotlin 编译器。将下载的压缩文件解压缩到你想要安装 Kotlin 的目录中。确保你已经将 Kotlin 的 bin 目录添加到了系统的 PATH 变量中。
编写 Kotlin 代码。使用你喜欢的文本编辑器编写 Kotlin 代码，并将其保存到文件中，例如 hello.kt。
编译 Kotlin 代码。在命令行中运行以下命令来编译 Kotlin 代码：
kotlinc hello.kt -include-runtime -d hello.jar
在上面的命令中，我们使用 kotlinc 命令编译 hello.kt 文件，并将编译后的结果保存到 hello.jar 文件中。-include-runtime 选项指定将 Kotlin 运行时库包含在生成的 JAR 文件中，这样我们就可以在没有 Kotlin 安装的计算机上运行生成的 JAR 文件。
- 运行 Kotlin 代码。在命令行中运行以下命令来运行 Kotlin 代码：
java -jar hello.jar
在上面的命令中，我们使用 java 命令运行 hello.jar 文件，这样我们就可以在命令行中看到 Kotlin 代码的输出结果。
# b. Java项目引入Kotlin
在你的 Java 项目中添加 Kotlin 依赖。你需要在你的项目中添加 Kotlin 运行时库和标准库的依赖，以便在 Java 代码中使用 Kotlin 代码。你可以在 Maven 中添加以下依赖项：
<dependency>
<groupId>org.jetbrains.kotlin</groupId>
<artifactId>kotlin-stdlib</artifactId>
<version>1.8.0</version>
</dependency>
如果你使用 Gradle 进行构建，可以添加以下依赖项：
implementation 'org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib:1.8.0'
- 在你的 Java 代码中使用 Kotlin 代码。在 Java 代码中，你可以使用
KotlinClass.class来引用 Kotlin 类，并在 Java 代码中使用 Kotlin 类的函数和属性。例如：
import com.example.kotlinproject.KotlinClass;
public class JavaClass {
public static void main(String[] args) {
KotlinClass kotlinObject = new KotlinClass();
kotlinObject.doSomething();
}
}
在上面的代码中，我们在 Java 类 JavaClass 中创建了一个 Kotlin 类 KotlinClass 的实例，并调用了 doSomething() 函数。
- 将 Kotlin 代码编译成 Java 字节码。在构建项目时，Kotlin 编译器会将 Kotlin 代码编译成 Java 字节码，并将其打包成 JAR 文件或 WAR 文件。你可以在构建工具的配置文件中添加 Kotlin 编译器插件，以便将 Kotlin 代码编译成 Java 字节码。例如，在 Maven 中，你可以添加以下插件：
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.jetbrains.kotlin</groupId>
<artifactId>kotlin-maven-plugin</artifactId>
<version>1.8.0</version>
<executions>
<execution>
<id>compile</id>
<phase>compile</phase>
<goals>
<goal>compile</goal>
</goals>
</execution>
<execution>
<id>test-compile</id>
<phase>test-compile</phase>
<goals>
<goal>test-compile</goal>
</goals>
</execution>
</executions>
</plugin>
</plugins>
</build>
在上面的 Maven 配置中，我们添加了 Kotlin 编译器插件，并将其配置为在 compile 和 test-compile 阶段编译 Kotlin 代码。
# 4. Kotlin语法基础
以下是Kotlin的基本语法：
# a. 变量与常量
val x: Int = 1 // 常量，不可变
var y: Int = 2 // 变量，可变
# b. 数据类型
Kotlin有如下基本数据类型：
- 整型：Byte、Short、Int、Long
- 浮点型：Float、Double
- 布尔型：Boolean
- 字符型：Char
- 字符串：String
示例：
val intValue: Int = 42
val floatValue: Float = 3.14f
val doubleValue: Double = 3.14
val booleanValue: Boolean = true
val charValue: Char = 'A'
val stringValue: String = "Hello Kotlin"
# c. 控制结构
Kotlin的控制结构包括if-else、when、for循环、while循环等。
示例：
// if-else
val max = if (a > b) a else b
// when
val result = when (x) {
1 -> "one"
2 -> "two"
else -> "other"
}
// for循环
for (i in 1..10) {
println(i)
}
// while循环
var j = 1
while (j <= 10) {
println(j)
j++
}
# d. 函数与Lambda表达式
Kotlin中的函数定义：
fun sum(a: Int, b: Int): Int {
return a + b
}
Lambda表达式：
val sum: (Int, Int) -> Int = { a, b -> a + b }
# e. 类与对象
Kotlin中的类定义：
class Person(val name: String, val age: Int) {
fun greet() {
println("Hello, my name is $name.")
}
}
val person = Person("Alice", 30)
person.greet()
# 数据类
如果在class前面加上data关键字，那么Person类将会自动生成equals()，hashCode()和toString()方法。
# 密封类
在 Kotlin 中，密封类（sealed class）是一种特殊的类，它的子类数量是有限的，并且必须在同一文件中定义。密封类通常用于定义受限的类型结构，例如状态机或有限的表达式类型。
定义一个密封类的语法是使用sealed关键字，如下所示：
sealed class Expr
在上面的示例中，我们定义了一个名为Expr的密封类。因为它是密封类，所以只能在同一文件中定义它的子类，如下所示：
class Num(val value: Int) : Expr()
class Sum(val left: Expr, val right: Expr) : Expr()
在上面的示例中，我们定义了两个子类：Num和Sum，它们都扩展了Expr密封类。由于Expr是密封类，所以不能定义其他子类，这样可以确保Expr的子类数量是有限的。
密封类通常与when表达式一起使用，以处理特定类型的值。例如，以下代码定义了一个名为eval()的函数，该函数接受一个Expr对象并计算其值：
fun eval(expr: Expr): Int = when (expr) {
is Num -> expr.value
is Sum -> eval(expr.left) + eval(expr.right)
}
在上面的示例中，我们使用when表达式根据表达式类型计算表达式的值。如果表达式是Num类型，则返回其值，如果表达式是Sum类型，则递归调用eval()函数计算左侧和右侧表达式的值，并返回它们的和。
# 内部类
在 Kotlin 中，内部类（Inner class）是一个类定义在另一个类中的类。内部类可以访问其外部类的成员和方法，并且可以具有不同的访问修饰符。Kotlin 中的内部类分为两种类型：成员内部类和局部内部类。
成员内部类是定义在另一个类中的类，它可以访问其外部类的所有成员和方法，并且可以包含自己的属性和方法。成员内部类使用关键字inner来标记，例如：
class Outer {
private val message: String = "Hello, world!"
inner class Inner {
fun printMessage() {
println(message)
}
}
}
在上面的示例中，我们定义了一个名为Outer的类，它包含一个名为message的私有属性和一个名为Inner的成员内部类。Inner类使用关键字inner来标记，这意味着它可以访问Outer类的成员和方法。
局部内部类是定义在函数或代码块中的类，它只能在函数或代码块中使用，并且不能访问函数或代码块之外的变量和方法。局部内部类的语法与成员内部类相同，但它不需要使用inner关键字，例如：
fun printMessage(message: String) {
class LocalInner {
fun print() {
println(message)
}
}
val inner = LocalInner()
inner.print()
}
在上面的示例中，我们定义了一个名为printMessage的函数，该函数包含一个名为LocalInner的局部内部类。LocalInner类定义了一个名为print的方法，它可以打印函数的参数message。在函数中，我们创建了一个LocalInner对象，并调用其print()方法打印message。
# f. 接口与继承
Kotlin中的接口和继承：
interface Flyable {
fun fly()
}
open class Bird(val name: String) {
fun sing() {
println("The bird $name is singing.")
}
}
class Parrot(name: String) : Bird(name), Flyable {
override fun fly() {
println("The parrot $name is flying.")
}
}
val parrot = Parrot("Polly")
parrot.sing()
parrot.fly()
类默认是不可继承的，这意味着如果你想要创建一个继承自该类的子类，那么你需要将该类标记为open。
通过在类定义前面添加open关键字，可以允许该类被其他类继承。
也可以用abstract来创建抽象类。
# 函数接口
fun interface 用于声明一个只包含一个抽象函数的函数接口（也称为函数式接口）。
使用 fun interface 关键字声明函数接口可以使代码更加简洁和易于阅读。
fun interface MyFunction {
fun invoke(param: Int): String
}
在上面的示例中，我们使用 fun interface 关键字声明了一个名为 MyFunction 的函数接口，并定义了一个名为 invoke() 的抽象函数，该函数接受一个 Int 类型的参数，并返回一个 String 类型的值。
我们可以通过实现 MyFunction 接口来创建一个函数对象，并在代码中使用它。例如：
val myFunc = MyFunction { param ->
"Parameter is $param"
}
val result = myFunc.invoke(42)
println(result) // 输出："Parameter is 42"
在上面的示例中，我们使用 lambda 表达式实现了 MyFunction 接口，并将其赋值给 myFunc 变量。然后，我们通过调用 myFunc.invoke() 函数来使用该函数对象，并将结果打印到控制台。
# h.包与导入
在 Kotlin 中，包是一种用于组织和管理代码的结构化方式。包可以包含类、接口、对象、函数等 Kotlin 元素，并提供了一种将相关代码组织在一起的方法。
以下是在 Kotlin 中使用包的一些基本步骤：
- 创建一个包。在 Kotlin 中，可以使用
package关键字来定义一个包。例如：
package com.example.myapp
在上面的代码中，我们定义了一个名为 com.example.myapp 的包。
- 定义一个类或函数。在 Kotlin 中，可以将类或函数放在包中。例如：
package com.example.myapp
class MyClass {
// class body
}
fun myFunction() {
// function body
}
在上面的代码中，我们将 MyClass 类和 myFunction() 函数放在了 com.example.myapp 包中。
- 导入一个包。在 Kotlin 中，可以使用
import关键字来导入一个包。例如：
package com.example.myapp
import java.util.*
fun myFunction() {
val list = ArrayList<String>()
// function body
}
在上面的代码中，我们导入了 Java 的 java.util 包，并在 myFunction() 函数中使用了 ArrayList 类。
- 使用相对导入。在 Kotlin 中，可以使用相对导入来导入同一包中的其他元素。例如：
package com.example.myapp
import com.example.myapp.MyClass
fun myFunction() {
val obj = MyClass()
// function body
}
在上面的代码中，我们使用相对导入来导入同一包中的 MyClass 类。
# i. 扩展函数与属性
在Kotlin中，扩展函数是一种特殊的函数，它可以在已有的类中添加新的函数，而无需修改原始类的代码。这意味着你可以在不继承该类或使用装饰模式的情况下，对类进行功能扩展。
扩展函数可以在任何地方定义，但必须定义在顶层函数或类内部。扩展函数使用fun关键字定义，并在函数名前使用接收者类型来指定要扩展的类。在函数内部，可以像普通函数一样使用该类的所有公共方法和属性。
下面是一个简单的示例，展示如何创建一个Int类型的扩展函数，该函数用于计算该整数的平方：
fun Int.square(): Int {
return this * this
}
fun main() {
val num = 5
println(num.square()) // 输出：25
}
在上面的示例中，我们定义了一个扩展函数square()，它可以在任何Int类型的变量上调用。在函数内部，我们可以像普通函数一样使用this来引用调用该函数的整数。
另一个示例是为字符串添加一个扩展函数，该函数可以将字符串中的每个单词的首字母大写。以下是实现该功能的示例代码：
fun String.capitalizeWords(): String {
return this.split(" ").joinToString(" ") { it.capitalize() }
}
fun main() {
val text = "hello world"
println(text.capitalizeWords()) // 输出：Hello World
}
在上面的示例中，我们定义了一个扩展函数capitalizeWords()，它可以在任何String类型的变量上调用。在函数内部，我们使用split()方法将字符串拆分为单词，并使用joinToString()方法将它们重新组合成一个字符串，同时使用capitalize()方法将每个单词的首字母大写。
除了扩展函数，Kotlin还支持扩展属性。与扩展函数类似，扩展属性可以在不修改原始类的代码的情况下，向类添加新的属性。
扩展属性使用val或var关键字定义，并在属性名前使用接收者类型来指定要扩展的类。在属性的getter或setter方法中，可以像普通属性一样使用该类的所有公共方法和属性。
以下是一个简单的示例，展示如何为String类添加一个扩展属性lastChar，该属性返回字符串的最后一个字符：
val String.lastChar: Char
get() = this[length - 1]
fun main() {
val text = "hello"
println(text.lastChar) // 输出：o
}
在上面的示例中，我们定义了一个扩展属性lastChar，它可以在任何String类型的变量上访问。在属性的getter方法中，我们使用length属性获取字符串的长度，并使用索引length - 1获取最后一个字符。
另一个示例是为MutableList添加一个扩展属性second，该属性返回列表的第二个元素（如果有）：
val <T> MutableList<T>.second: T?
get() = if (size >= 2) this[1] else null
fun main() {
val list1 = mutableListOf(1, 2, 3)
val list2 = mutableListOf("a", "b")
println(list1.second) // 输出：2
println(list2.second) // 输出：b
}
在上面的示例中，我们定义了一个泛型扩展属性second，它可以在任何MutableList类型的变量上访问。在属性的getter方法中，我们使用this[1]获取列表的第二个元素，如果列表大小小于2，则返回null。
# g. 可空安全
在Kotlin中，可空安全（null safety）是一种重要的特性，它可以帮助你避免空指针异常（NullPointerException）等常见的编程错误。
在Kotlin中，使用?符号来表示一个变量可以为null。例如，以下代码创建了一个可为null的字符串变量：
var name: String? = null
在上面的示例中，我们将字符串变量name初始化为null。由于我们使用了?符号，因此该变量可以是null，而不会导致空指针异常。
为了访问可空变量的属性或调用其方法，你可以使用安全调用运算符（safe call operator）?.。例如，以下代码将尝试打印一个可为null的字符串变量：
var name: String? = null
println(name?.length)
在上面的示例中，我们尝试使用安全调用运算符?.获取字符串变量name的长度。由于name可能为null，因此使用?.运算符可以避免空指针异常。
除了安全调用运算符，Kotlin还提供了 Elvis 运算符（?:）和非空断言运算符（!!）等工具来帮助你更好地处理可空变量。
Elvis 运算符用于在变量为null时提供默认值，例如：
var name: String? = null
val length = name?.length ?: -1
在上面的示例中，我们使用 Elvis 运算符?:来获取字符串变量name的长度，如果该变量为null，则返回默认值-1。
非空断言运算符!!用于将可空变量强制转换为非空类型，例如：
var name: String? = null
val length = name!!.length
在上面的示例中，我们使用非空断言运算符!!将可空变量name强制转换为非空类型，并获取其长度。如果该变量为null，则会抛出一个空指针异常。
# k. 访问修饰符
private意味着只在这个类内部（包含其所有成员）可见；protected和 private一样 + 在子类中可见。internal能见到类声明的 本模块内 的任何客户端都可见其 internal 成员；public能见到类声明的任何客户端都可见其 public 成员。
# l. 泛型
Kotlin中的泛型：
class Box<T>(val value: T)
val intBox = Box<Int>(42)
val stringBox = Box<String>("Hello Kotlin")
# m. 异常处理
Kotlin中的异常处理：
try {
val result = 42 / 0
} catch (e: ArithmeticException) {
println("Division by zero")
} finally {
println("Finally block")
}
# 从Java到Kotlin
# 1. Java代码转换为Kotlin
# a. 自动转换工具
IntelliJ IDEA提供了将Java代码转换为Kotlin代码的功能：选中Java代码，右键单击，选择Convert Java File to Kotlin File。
# b. 手动转换注意事项
在手动转换时，需要注意以下几点：
- 变量与常量：将
final替换为val，将非final替换为var - 类型推断：省略变量的类型，让Kotlin自动推断
- 函数：使用
fun关键字定义函数，并将返回类型放在函数名后面 - 类和接口：使用
:替换extends和implements - Lambda表达式：将匿名内部类替换为Lambda表达式
- 空安全：使用
?表示可空类型，并在必要时进行安全调用 - 扩展函数与属性：将工具类方法转换为扩展函数
# 2. Java与Kotlin混合开发
# a. Kotlin调用Java代码
Kotlin可以直接调用Java代码。例如，假设有一个Java类JavaClass：
public class JavaClass {
public static String hello() {
return "Hello from Java!";
}
}
在Kotlin中调用JavaClass.hello()：
fun main() {
println(JavaClass.hello())
}
# b. Java调用Kotlin代码
在Java中调用Kotlin代码时，可能需要使用@JvmStatic、@JvmField、@JvmName等注解。例如，假设有一个Kotlin类KotlinClass：
class KotlinClass {
companion object {
@JvmStatic
fun hello() = "Hello from Kotlin!"
}
}
在Java中调用KotlinClass.hello()：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(KotlinClass.hello());
}
}
# 伴生对象（companion）
在 Kotlin 中，companion 是一种用于定义伴生对象的关键字。伴生对象是一个与类相关联的对象，可以访问该类的所有私有成员，并在类的实例化之前初始化。可以将伴生对象视为类的静态成员，但是伴生对象可以访问类的私有成员，而静态成员则不能。
以下是使用 companion 关键字定义伴生对象的基本格式：
class MyClass {
companion object {
// companion object body
}
}
在上面的代码中，我们使用 companion 关键字定义了一个名为 companion 的伴生对象。伴生对象的成员可以在类中直接访问，就像访问类的静态成员一样。例如，我们可以在类中访问伴生对象的属性或函数：
class MyClass {
companion object {
val myProperty: Int = 42
fun myFunction() {
println("Hello from companion object!")
}
}
}
fun main() {
println(MyClass.myProperty) // prints 42
MyClass.myFunction() // prints "Hello from companion object!"
}
在上面的代码中，我们定义了一个名为 myProperty 的伴生对象属性和一个名为 myFunction() 的伴生对象函数，并在主函数中访问了它们。
需要注意的是，如果一个类没有定义任何伴生对象，那么可以省略 companion 关键字，直接定义一个对象：
class MyClass {
object {
// object body
}
}
在上面的代码中，我们省略了 companion 关键字，并定义了一个匿名对象。
# 3. Java类库在Kotlin中的使用
Kotlin与Java完全兼容，可以直接使用Java类库。例如，使用java.util.ArrayList：
val list = ArrayList<String>()
list.add("Kotlin")
list.add("Java")
println(list)
# 4. Kotlin中的Java流行框架和库
Kotlin可以与Java流行框架和库无缝集成，如Spring Boot、Android SDK、RxJava等。
# 5. Kotlin与Java常见问题对照表
在Java和Kotlin之间切换时，可能会遇到一些常见问题。
下面是Kotlin与Java常见问题对照表，列出了在这两种语言中常见的差异和问题。
| 序号 | 问题描述 | Java示例 | Kotlin示例 |
|---|---|---|---|
| 1 | 变量定义 | int num = 42; | val num: Int = 42 |
| 2 | 变量可空性 | Integer num = null; | val num: Int? = null |
| 3 | 字符串插值 | String s = "Num: " + num; | val s = "Num: $num" |
| 4 | 函数定义 | int sum(int a, int b) { ... } | fun sum(a: Int, b: Int): Int { ... } |
| 5 | 类定义 | class Person { ... } | class Person { ... } |
| 6 | 类构造参数 | class Person(String name) { ... } | class Person(val name: String) { ... } |
| 7 | 类继承与接口实现 | class Bird extends Animal { ... } | open class Bird: Animal() { ... } |
| 8 | 集合创建与操作 | List<String> list = new ArrayList<>(); | val list = mutableListOf<String>() |
| 9 | if-else表达式 | int max = (a > b) ? a : b; | val max = if (a > b) a else b |
| 10 | when表达式（类似switch） | switch (x) { ... } | when (x) { ... } |
| 11 | for循环 | for (int i = 0; i < 10; i++) { ... } | for (i in 0 until 10) { ... } |
| 12 | 函数式编程（Lambda表达式） | (a, b) -> a + b | { a: Int, b: Int -> a + b } |
| 13 | 高阶函数 | void apply(Function func) { ... } | fun apply(func: (Int) -> Int) { ... } |
| 14 | 扩展函数 | N/A | fun String.capitalizeFirst(): String { ... } |
| 15 | 数据类 | N/A | data class Person(val name: String, val age: Int) |
| 16 | 单例模式 | public class Singleton { ... } | object Singleton { ... } |
| 17 | 泛型 | class Box<T> { ... } | class Box<T>(val value: T) |
| 18 | 异常处理 | try { ... } catch (Exception e) { ... } | try { ... } catch (e: Exception) { ... } |
| 19 | 协程 | N/A | launch { ... } |
| 20 | Kotlin与Java互操作 | Java调用Kotlin: KotlinClass.hello(); | Kotlin调用Java: JavaClass.hello() |
这个对照表可以帮助Java开发者更容易地理解Kotlin的语法和特性，从而更顺利地进行转换。
但请注意，这里列出的问题仅涵盖了一部分Kotlin与Java之间的差异。在实际开发中，还需要不断学习和积累经验，以更好地掌握Kotlin的各种特性。
# Kotlin进阶
# 1. 高阶函数与闭包
Kotlin中的高阶函数是将函数作为参数或返回值的函数。闭包是引用了其外部作用域变量的函数。
示例：将一个函数作为参数传递给另一个函数
fun applyOperation(a: Int, b: Int, operation: (Int, Int) -> Int): Int {
return operation(a, b)
}
val sum: (Int, Int) -> Int = { a, b -> a + b }
val result = applyOperation(3, 4, sum)
println(result) // 输出 7
# 2. 内联函数
Kotlin中的内联函数可以减少函数调用的开销。内联函数的函数体会在调用处展开，避免了函数调用的性能开销。
示例：
inline fun repeat(times: Int, action: (Int) -> Unit) {
for (index in 0 until times) {
action(index)
}
}
repeat(5) {
println("Hello, Kotlin!")
}
# 3. 委托与委托属性
在 Kotlin 中，委托是一种非常有用的特性，它允许你将接口的实现委托给另一个对象。通过使用委托，你可以在一个类中使用另一个类的功能，而无需继承该类或将代码复制到你自己的类中。
在 Kotlin 中，你可以使用 by 关键字来实现委托。以下是一个使用委托的简单示例：
interface MyInterface {
fun doSomething()
}
class MyClass : MyInterface by AnotherClass() {
}
class AnotherClass : MyInterface {
override fun doSomething() {
println("Doing something.")
}
}
在上面的示例中，我们定义了一个名为 MyInterface 的接口，其中包含一个名为 doSomething() 的抽象函数。我们还定义了一个名为 AnotherClass 的类，它实现了 MyInterface 接口，并提供了 doSomething() 函数的具体实现。然后，我们定义了一个名为 MyClass 的类，并使用 by 关键字将其委托给 AnotherClass，这意味着 MyClass 可以使用 AnotherClass 中实现的 doSomething() 函数，而无需自己实现。
你可以在 MyClass 中添加自己的属性和方法，并在需要时调用 doSomething() 函数来使用 AnotherClass 中的功能。例如：
class MyClass : MyInterface by AnotherClass() {
fun doSomethingElse() {
println("Doing something else.")
doSomething() // 委托给 AnotherClass 中的实现
}
}
val myObj = MyClass()
myObj.doSomethingElse()
在上面的示例中，我们在 MyClass 中定义了一个名为 doSomethingElse() 的方法，并在其中调用了 doSomething() 函数，该函数是通过委托给 AnotherClass 实现的。
# 委托实现懒加载
需要用到lazy:
class LazyProperty {
val lazyValue: String by lazy {
println("Computing value")
"Hello, Kotlin!"
}
}
fun main() {
val property = LazyProperty()
println(property.lazyValue)
println(property.lazyValue)
}
首先，我们定义了一个名为 LazyProperty 的类，其中包含一个名为 lazyValue 的属性。在定义 lazyValue 属性时，我们使用了 lazy 委托，将其初始化推迟到第一次访问时进行。具体来说，我们使用 by lazy 语法将 lazyValue 属性委托给了一个 lambda 表达式：
val lazyValue: String by lazy {
println("Computing value")
"Hello, Kotlin!"
}
在这个 lambda 表达式中，我们使用了 println() 函数打印了一条消息，以模拟计算属性值的开销。然后，我们返回了一个字符串 "Hello, Kotlin!" 作为属性的值。
接下来，我们在 main() 函数中创建了一个 LazyProperty 类的实例：
val property = LazyProperty()
然后，我们两次访问 lazyValue 属性，并打印它的值：
println(property.lazyValue)
println(property.lazyValue)
在第一次访问 lazyValue 属性时，我们会看到 "Computing value" 的消息被打印出来，因为此时 lazyValue 属性还没有被计算和缓存。然后，我们会看到 "Hello, Kotlin!" 的消息被打印出来，作为属性的值。在第二次访问 lazyValue 属性时，我们不会再看到 "Computing value" 的消息，因为此时属性的值已经被缓存，直接返回先前计算的值 "Hello, Kotlin!"。
因此，这段代码演示了如何使用 lazy 委托来延迟初始化属性，并在需要时计算属性的值。使用 lazy 委托，可以将属性的初始化推迟到第一次访问属性时进行，从而避免不必要的初始化和计算。
# 初始化块（init）
我看到Kotlin中有init关键字，其实和Java中的{}初始化块作用类似。
class MyClass(val x: Int, val y: Int) {
val z: Int
init {
z = x + y
println("Initialized with z = $z")
}
}
不同的是init在构造函数之后执行，{}在构造函数之前执行。
Java中还有static{}这样的用法，Kotlin中对应使用companion。
# 4. 协程与异步编程
Kotlin协程是一种轻量级的线程，用于简化异步编程。与传统线程相比，协程具有更低的资源消耗和更简洁的代码。Kotlin协程依赖于 kotlinx.coroutines 库，因此在使用前请确保导入了相关依赖。
# a. 协程基本概念
- 协程：轻量级的线程，可以用于编写异步、非阻塞的代码。
- 挂起函数（suspend function）：用于声明协程内部的可挂起操作，可以在不阻塞线程的情况下暂停和恢复执行。挂起函数需要使用
suspend关键字声明。 - CoroutineScope：协程的作用域，用于管理协程的生命周期。所有协程都运行在一个特定的 CoroutineScope 中。
- CoroutineContext：协程上下文，包含了协程的相关配置信息，如 Job 和 Dispatcher。
# b. 创建协程
创建协程需要使用 kotlinx.coroutines 提供的工具函数，例如 launch 和 async。
launch：启动一个新的协程，不关心返回值。它返回一个 Job，可用于管理协程的生命周期。async：启动一个新的协程，关心返回值。它返回一个 Deferred，表示协程的结果。使用await()函数可以获取协程的结果。
示例：
import kotlinx.coroutines.*
fun main() = runBlocking {
// 使用 launch 创建协程
val job = launch {
delay(1000L) // 挂起协程
println("World!")
}
print("Hello, ")
job.join() // 等待协程完成
// 使用 async 创建协程
val deferred = async {
delay(1000L)
"Kotlin"
}
val result = deferred.await() // 等待协程结果
println("Hello, $result!")
}
# c. 挂起函数
挂起函数是协程内部的可挂起操作。挂起函数可以在不阻塞线程的情况下暂停和恢复执行。使用 suspend 关键字声明挂起函数。
示例：
suspend fun getData(): String {
delay(1000L) // 模拟耗时操作
return "Hello, Kotlin!"
}
fun main() = runBlocking {
val data = getData() // 调用挂起函数
println(data)
}
# d. 协程作用域和上下文
协程作用域和上下文用于管理协程的生命周期和配置。可以使用 coroutineScope 函数创建一个子作用域，或使用 withContext 函数切换协程上下文。
示例：
import kotlinx.coroutines.*
suspend fun loadData() {
// 创建一个子作用域
coroutineScope {
val job = launch {
delay(1000L)
println("Loading data...")
}
job.join()
}
// 切换协程上下文
withContext(Dispatchers.IO) {
// 在 IO 调度器中执行耗时操作
delay(1000L)
println("Data loaded in IO context.")
}
}
fun main() = runBlocking {
loadData()
}
# e. 协程取消与超时
协程可以使用 cancel() 方法取消，或使用 withTimeout 函数设置超时时间。
示例：
import kotlinx.coroutines.*
fun main() = runBlocking {
val job = launch {
try {
repeat(5) { i ->
println("Job is executing: $i")
delay(500L)
}
} catch (e: CancellationException) {
println("Job was cancelled")
}
}
delay(1300L) // 等待一段时间
job.cancel() // 取消协程
// 设置协程超时
try {
withTimeout(1000L) {
repeat(5) { i ->
println("Timeout job is executing: $i")
delay(500L)
}
}
} catch (e: TimeoutCancellationException) {
println("Timeout job was cancelled")
}
}
# 5. Kotlin DSL编程
Kotlin DSL（领域特定语言）是一种使用Kotlin编写的特殊语法，通常用于定义特定领域的逻辑和结构。DSL可以让开发者编写更简洁、易于理解的代码，从而提高代码的可读性和可维护性。
你需要先熟悉以下概念：
- Lambda表达式
- Lambda带接收者
- 扩展函数
- 高阶函数
之后，可以创建一个简单的Kotlin DSL示例，用于生成HTML文档。
class Tag(val name: String) {
private val children = mutableListOf<Tag>()
fun addChild(child: Tag) {
children.add(child)
}
override fun toString(): String {
return "<$name>${children.joinToString("")}</$name>"
}
}
fun tag(name: String, block: Tag.() -> Unit): Tag {
val tag = Tag(name)
tag.block()
return tag
}
fun html(block: Tag.() -> Unit): Tag = tag("html", block)
fun Tag.head(block: Tag.() -> Unit) = addChild(tag("head", block))
fun Tag.body(block: Tag.() -> Unit) = addChild(tag("body", block))
fun Tag.p(block: Tag.() -> Unit) = addChild(tag("p", block))
fun main() {
val htmlContent = html {
head {
// 添加头部内容
}
body {
p {
// 添加段落内容
}
}
}
println(htmlContent) // 输出：<html><head></head><body><p></p></body></html>
}
在这个示例中，我们创建了一个简单的HTML DSL，用于生成HTML文档。我们定义了一些高阶函数（如html、head、body、p），并通过Lambda带接收者实现了嵌套的DSL结构。这样，我们可以使用更自然、更易读的语法来编写HTML文档。
Kotlin DSL的应用场景非常广泛，例如Gradle构建脚本、Anko布局库等。掌握Kotlin DSL编程可以帮助您编写更简洁、易于维护的代码，提高开发效率。
# 6. 操作符重载
Kotlin允许对一些特定的操作符进行重载，使得开发者可以为自定义类定义类似于内置类型的操作符。操作符重载可以提高代码的可读性和表达力。在Kotlin中，操作符重载通过定义特定的函数名来实现。
下面我们将介绍一些常用的操作符重载及其实现方式。
# a. 算术操作符重载
要重载算术操作符（如 +、-、*、/ 和 %），您需要在类中定义如下的成员函数：
plus：+操作符minus：-操作符times：*操作符div：/操作符rem：%操作符
示例：
data class Complex(val real: Double, val imaginary: Double) {
operator fun plus(other: Complex) = Complex(real + other.real, imaginary + other.imaginary)
operator fun minus(other: Complex) = Complex(real - other.real, imaginary - other.imaginary)
}
fun main() {
val c1 = Complex(3.0, 4.0)
val c2 = Complex(1.0, 2.0)
val sum = c1 + c2
val diff = c1 - c2
println("Sum: $sum") // 输出：Sum: Complex(real=4.0, imaginary=6.0)
println("Difference: $diff") // 输出：Difference: Complex(real=2.0, imaginary=2.0)
}
# b. 比较操作符重载
要重载比较操作符（如 >、<、>= 和 <=），您需要在类中定义如下的成员函数：
compareTo：比较操作符
示例：
data class Point(val x: Int, val y: Int) : Comparable<Point> {
override operator fun compareTo(other: Point): Int {
return x * x + y * y - (other.x * other.x + other.y * other.y)
}
}
fun main() {
val p1 = Point(3, 4)
val p2 = Point(1, 2)
println(p1 > p2) // 输出：true
println(p1 < p2) // 输出：false
}
# c. 索引访问操作符重载
要重载索引访问操作符（如 []），您需要在类中定义如下的成员函数：
get：获取元素set：设置元素
示例：
class Matrix(private val data: Array<IntArray>) {
operator fun get(row: Int, col: Int): Int = data[row][col]
operator fun set(row: Int, col: Int, value: Int) {
data[row][col] = value
}
}
fun main() {
val matrix = Matrix(arrayOf(intArrayOf(1, 2), intArrayOf(3, 4)))
println(matrix[0, 1]) // 输出：2
matrix[0, 1] = 5
println(matrix[0, 1]) // 输出：5
}
# d. 调用操作符重载
要重载调用操作符（如 ()），您需要在类中定义如下的成员函数：
invoke：调用操作符
示例：
class Greeter(val greeting: String) {
operator fun invoke(name: String) {
println("$greeting, $name!")
}
}
fun main() {
val helloGreeter = Greeter("Hello")
helloGreeter("Kotlin") // 输出：Hello, Kotlin!
}
# e. 包含操作符重载
要重载包含操作符（如 in），您需要在类中定义如下的成员函数：
contains：包含操作符
示例：
class IntRange(val start: Int, val end: Int) {
operator fun contains(value: Int): Boolean {
return value in start..end
}
}
fun main() {
val range = IntRange(1, 10)
println(5 in range) // 输出：true
println(11 in range) // 输出：false
}
# f. 集合操作符重载
要重载集合操作符（如 +=、-=），您需要在类中定义如下的成员函数：
plusAssign：+=操作符minusAssign：-=操作符
示例：
data class Vec(val x: Int, val y: Int) {
operator fun plusAssign(other: Vec) {
this = Vec(x + other.x, y + other.y)
}
operator fun minusAssign(other: Vec) {
this = Vec(x - other.x, y - other.y)
}
}
fun main() {
var v1 = Vec(3, 4)
val v2 = Vec(1, 2)
v1 += v2
println(v1) // 输出：Vec(x=4, y=6)
v1 -= v2
println(v1) // 输出：Vec(x=3, y=4)
}
注意：示例中的 Vec 类在实际使用时可能会导致编译错误，因为 val 类型的属性是只读的，不能在 plusAssign 和 minusAssign 函数中修改。您可以将其更改为 var 类型的属性，或者使用不可变类，并在操作符函数中返回新的对象。
# 7. Kotlin编译器插件与自定义语言特性
Kotlin编译器插件允许开发者在编译阶段修改或扩展Kotlin的编译过程，从而实现自定义的语言特性。编译器插件可以对Kotlin源代码进行转换、生成额外的代码，或者添加新的编译检查。通过编译器插件，您可以为Kotlin引入新的功能，使得代码更具表达力和灵活性。
以下是使用Kotlin编译器插件的一些场景：
- 自动生成代码：编译器插件可以在编译阶段生成额外的代码，例如实现接口或创建特定的类。
- 实现自定义注解：通过插件处理自定义注解，可以实现更丰富的语义，例如生成特定的类或函数，或者在编译时检查代码约束。
- 优化代码：编译器插件可以对源代码进行转换，优化性能或改善代码可读性。
- 添加新的语法结构：虽然Kotlin编译器插件不能直接扩展Kotlin的语法，但可以通过结合DSL（领域特定语言）实现类似的效果。
假设您要创建一个Kotlin编译器插件，该插件将在编译时自动为Kotlin类添加一个自定义注解，并生成一个与该注解对应的Builder类。
以下是您需要完成的步骤：
- 创建一个名为
kotlin-plugin的Kotlin项目，添加以下依赖项：
dependencies {
implementation(kotlin("stdlib-jdk8"))
implementation(kotlin("compiler-embeddable"))
implementation(kotlin("annotation-processing-embeddable"))
}
这些依赖项包括Kotlin标准库、Kotlin编译器嵌入式库以及Kotlin注解处理器嵌入式库。
- 实现
ComponentRegistrar接口，注册您的编译器插件并修改编译过程。以下是一个示例实现：
import org.jetbrains.kotlin.cli.common.messages.MessageCollector
import org.jetbrains.kotlin.compiler.plugin.ComponentRegistrar
import org.jetbrains.kotlin.config.CompilerConfiguration
class MyPluginComponentRegistrar : ComponentRegistrar {
override fun registerProjectComponents(
project: MockProject,
configuration: CompilerConfiguration
) {
val messageCollector = configuration.get(CLIConfigurationKeys.MESSAGE_COLLECTOR_KEY, MessageCollector.NONE)
val pluginContext = PluginContext(project, configuration, messageCollector)
IrGenerationExtension.registerExtension(pluginContext, MyIrGenerationExtension())
}
}
在这个示例中，我们注册了一个名为MyIrGenerationExtension的IR生成扩展，并在注册过程中获取了一些必要的参数，例如编译器配置和消息收集器。
- 实现
CommandLineProcessor接口，用于处理命令行参数。以下是一个示例实现：
import org.jetbrains.kotlin.compiler.plugin.AbstractCliOption
import org.jetbrains.kotlin.compiler.plugin.CommandLineProcessor
class MyPluginCommandLineProcessor : CommandLineProcessor {
override val pluginId: String = "my-plugin"
override val pluginOptions: Collection<AbstractCliOption> = emptyList()
override fun processOption(option: AbstractCliOption, value: String, configuration: CompilerConfiguration) {
// 处理命令行参数
}
}
在这个示例中，我们定义了一个名为my-plugin的插件ID，并实现了processOption方法，用于处理命令行参数。
- 实现编译器扩展接口，根据需要修改编译过程。以下是一个示例实现：
import org.jetbrains.kotlin.backend.common.extensions.IrGenerationExtension
import org.jetbrains.kotlin.compiler.plugin.ComponentRegistrar
import org.jetbrains.kotlin.compiler.plugin.PluginContext
import org.jetbrains.kotlin.ir.builders.IrBuilderWithScope
import org.jetbrains.kotlin.ir.builders.irBlock
import org.jetbrains.kotlin.ir.builders.irCall
import org.jetbrains.kotlin.ir.builders.irString
import org.jetbrains.kotlin.ir.declarations.IrClass
import org.jetbrains.kotlin.ir.declarations.IrFile
import org.jetbrains.kotlin.ir.declarations.IrSimpleFunction
import org.jetbrains.kotlin.ir.expressions.IrCall
import org.jetbrains.kotlin.ir.expressions.IrConst
import org.jetbrains.kotlin.ir.util.functions
class MyIrGenerationExtension : IrGenerationExtension {
override fun generate(file: IrFile, pluginContext: PluginContext) {
file.transformChildren(object : IrElementTransformerVoid() {
override fun visitClass(declaration: IrClass): IrStatement {
if (!declaration.hasAnnotation(MyAnnotation::class.java.name)) {
return super.visitClass(declaration)
}
val builderClassName = "${declaration.name}Builder"
// 定义 Builder 类
val builderClass = IrClassImpl(
builderClassName, builderClassName,
declaration.symbol.descriptor.source
).apply {
visibility = Visibilities.PUBLIC
modality = Modality.FINAL
}
// 为 Builder 类添加属性
for (property in declaration.properties) {
builderClass.addProperty(
IrPropertyImpl(
property.startOffset, property.endOffset, DescriptorUtils.getContainingModule(property.symbol).defaultType,
Modality.FINAL, Visibilities.PRIVATE, Name.identifier(property.name),
property.setter!!.symbol,
property.getter!!.symbol,
null
)
)
}
// 为 Builder 类添加 build 方法
val buildMethod = IrSimpleFunctionImpl(
builderClassName, builderClassName, declaration.symbol.descriptor.source
).apply {
visibility = Visibilities.PUBLIC
returnType = declaration.symbol.descriptor.returnType!!
}
// 生成 build 方法的实现
val irBuilder = IrBuilderWithScope(pluginContext.symbolTable, buildMethod)
val returnStatement = irBuilder.irReturn(
irBuilder.irCall(
declaration.symbol,
builderClass.properties.map {
irBuilder.irGetField(
irBuilder.irGetObject(builderClass.symbol), it.symbol,
it.getter!!.symbol.returnType
)
}
)
)
buildMethod.body = irBuilder.irBlock(returnStatement)
// 添加 build 方法到 Builder 类
builderClass.addMember(buildMethod)
// 将 Builder 类添加到文件
file.addChild(builderClass)
return super.visitClass(declaration)
}
})
}
}
在这个示例中，我们实现了IrGenerationExtension接口，并在generate方法中获取了当前文件的IR表示形式。我们遍历了文件中的所有类，并为标记有@MyAnnotation注解的类生成一个名为ClassNameBuilder的Builder类。对于每个属性，我们都为Builder类添加一个对应的私有属性。我们还为Builder类添加了一个build方法，用于创建原始类的实例。最后，我们将Builder类添加到文件中。
- 在项目的
resources/META-INF/services目录下，创建名为org.jetbrains.kotlin.compiler.plugin.ComponentRegistrar的文件，该文件包含您实现的ComponentRegistrar类的完整类名。在本例中，这个文件应该包含以下内容：
com.example.MyPluginComponentRegistrar
- 最后，您需要在另一个Kotlin项目中应用您的插件。为此，请在该项目的
build.gradle文件中添加以下内容：
plugins {
id 'org.jetbrains.kotlin.jvm' version '1.5.21'
id 'kotlin-kapt' version '1.5.21'
id 'org.jetbrains.kotlin.plugin.my-plugin' version '1.0.0'
}
repositories {
mavenCentral()
}
dependencies {
implementation 'org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib-jdk8:1.5.21'
}
kotlin {
sourceSets {
main {
kotlin {
srcDir 'src/main/kotlin'
}
}
}
}
在这个示例中，我们添加了org.jetbrains.kotlin.plugin.my-plugin插件，并指定了插件版本号为1.0.0。我们还指定了Kotlin标准库的依赖项，并将Kotlin源代码的位置指定为src/main/kotlin。
Kotlin编译器插件非常强大，可以扩展Kotlin编译器的功能，实现自定义的语言特性。
然而，编写编译器插件比较复杂，需要对Kotlin编译过程有深入了解。在使用编译器插件之前，请确保您充分了解相关的概念和技术，并确保插件的使用不会降低代码的可读性和可维护性。
以下是一些流行的Kotlin编译器插件示例：
Arrow Meta：一款功能强大的函数式编程库，提供了高级类型类、模式匹配、代码生成等功能。通过Arrow Meta，您可以为Kotlin引入更丰富的函数式编程特性。
Kotlin Serialization：Kotlin官方提供的JSON序列化/反序列化库。Kotlin Serialization使用编译器插件自动生成序列化/反序列化代码，提高运行时性能。
Kotlinx Coroutines：Kotlin官方提供的协程库。虽然协程本身是Kotlin编程语言的一部分，但Kotlinx Coroutines通过编译器插件实现了更高级的功能，例如异步流（Flow）。
Kotlin Poet：一个用于生成Kotlin代码的库，可以与编译器插件结合使用，方便地生成Kotlin代码。
KSP（Kotlin Symbol Processing）：一款由JetBrains推出的Kotlin编译器插件，用于实现高效的符号处理。KSP提供了一套简洁的API，可以替代Java的注解处理器（Annotation Processor），实现更高效的编译时代码生成和检查。
要创建自定义的Kotlin编译器插件，您需要深入了解Kotlin编译器的工作原理和插件API。开发编译器插件可能比较复杂，但通过插件可以实现强大的功能，为您的Kotlin项目带来更高的灵活性和表现力。
# 结语
本文从Java开发者的角度出发，详细介绍了Kotlin的基础和进阶知识，并通过代码示例和实际应用场景帮助读者快速掌握Kotlin。
希望本文能成为Java开发者转向Kotlin的得力助手，并激发大家在Kotlin的世界里发现更多可能性。
祝你变得更强！