Kotlin修炼指南（三）——奇技淫巧

Kotlin作为Android开发的首选语言，为开发者提供了大量的语法糖和技巧，让开发者可以专注于需求开发，而将语言所带来的影响减少到最少。Java和Kotlin最大的区别，实际上在于Kotlin的函数式编程思想以及语法，特别是lambda表达式，这是Kotlin效率高于Java开发的核心武器，在之前的文章中，已经有比较详细的讲解了。

下面我将从几个方面分别来给大家演示下Kotlin究竟是如何提高开发效率的。

语法糖

所谓语法糖，实际上就是对Java原生写法进行的封装，虽然不用也能写，但是用了绝对回不去。

字符串模版

"${xxxBean.type}"

字符串模版保证了String的完整性，这也是大部分现代语言都会有的功能，有了字符串模板，就可以不再使用+进行拼接，不但更方便，也让字符串的语义更加明确。

Raw string

val str1 = "abc"
val str2 = """value1n
    value2
    value3
    "value4"
    """.trimMargin()

三引号代表Raw string，即三引号内所有内容均为string，即使有需要转义的字符，也不用特殊处理。

使用trimMargin来去除每行开头的空格

强化Switch

Kotlin中的when函数，解除了Java中的switch的很多限制，并且拓展了很多方便的功能。

fun getValue(a: Int) = when {
    a > 0 -> "A"
    a < 0 -> "N"
    a.hashCode() == 0x108 -> "XYS"
    else -> "ZJ"
}

在使用上更加灵活，同时让选择分支语句更加容易理解。

语句 Vs 表达式

kotlin中大部分关键字都是表达式。

表达式有值，并且能作为另一个表达式的一部分使用，这是函数式编程的基础
语句总是包围着它的代码块中的代码元素，并且没有自己的值，例如Java中的ifelseSwitch等。

在Kotlin中，一个if语句是可以直接给一个变量赋值的，这就是表达式，它有返回值。

val status = when {}
    xxx -> {}
    xxx -> {}
    else -> {}
}

这种方式比Java节省了太多的代码，所以Kotlin中不再需要三目表达式了，直接通过if/else即可。

fun max(a: Int, b: Int) = if (a > b) a else b

延迟初始化

在Kotlin中，成员变量的值被严格区分可空和非可空，其中非可空的变量值，要么在声明的时候进行初始化，要么通过延迟加载的方式进行初始化，一般来说，有两种方式来进行延迟加载。

lazy

通过lazy函数，可以实现在首次使用到的时候才去实例化。

private val xxxxFragment by lazy {
    XXXXFragment().apply {
        arguments = Bundle().apply {
        }
    }
}

lateinit

通过lateinit，自己控制变量的初始化。

private lateinit var iv: ImageView

这两种方式各有各的使用场景：

by lazy 修饰val的变量
lateinit 修饰var的变量，且变量是非空的类型

data class

data class是Kotlin中一个用来生成模板代码的语法糖，在Java中，定义的实体类，通常会有很多的模板代码，大部分情况下，我们都是通过一个工具插件来生成，而在Kotlin中，则更加简单。

第一种方式实际上是Kotlin对构造函数的优化，省略了构造函数的实体，直接通过参数声明的方式进行了创建。

// Kotlin会为类的参数自动实现get set方法
class User(val name: String, val age: Int, val gender: Int, var address: String)

第二种方式则是借助data关键字，生成Kotlin中定义好的实体类。

// 用data关键词来声明一个数据类，除了会自动实现get set，同时还会自动生成equals hashcode toString
data class User(val name: String, val age: Int, val gender: Int, var address: String)

object

object在Kotlin中是一个比较难理解的概念，和Java中的Object完全不同，后面会有单独的文章来介绍object，这里先简单的看下Kotlin通过object提供的语法糖。

object，其实可以把它理解成：定义一个类并创建该类的一个实例。

所以object的一个功能，就是快速创建一个单例模式。

例如在代码中经常写的：

object ThreadUtil {

    fun onMainThread(runnable: Runnable) {
        val mainHandler = Handler(Looper.getMainLooper())
        mainHandler.post(runnable)
    }
}

简化下实际上就是下面的代码。

object Singleton {

    fun xxx() {
    }
}

反编译后看生成代码，这就是一个典型的饿汉式单例，借助静态代码块初始化的锁，初始化单例实例，从而实现单例效果。

public final class Singleton {
   public static final Singleton INSTANCE;

   public final void xxx() {
   }

   private Singleton() {
   }

   static {
      Singleton var0 = new Singleton();
      INSTANCE = var0;
   }
}

通过object代替匿名内部类

这是object的另一个比较常用的地方，也符合了object的语义，定义一个类，并生成该类的实例，也就是需要创建的匿名内部类。

viewPager.addOnPageChangeListener(object : ViewPager.OnPageChangeListener {
    override fun onPageScrollStateChanged(state: Int) {}

    override fun onPageScrolled(position: Int, positionOffset: Float, positionOffsetPixels: Int) {}

    override fun onPageSelected(position: Int) {}
});

companion object

由于Kotlin中没有静态函数，所以在Kotlin中，可以使用companion object替代Java中的static修饰。

编译器会自动生成了一个叫做Companion的静态内部类。

在Java中调用伴生对象，可以使用User.Companion.isMale(1)

class User {

    companion object {
        const val DEFAULT_USER_AGE = 30
    }
    
    fun test(){}
}

// later, accessed like you would a static variable:
user.age = User.DEFAULT_USER_AGE

Kotlin函数

在Kotlin的基础库中，系统提供了大量针对函数的优化，解决了很多在Java代码中写起来不太爽的地方。

显式参数

在Java中，当一个函数的参数值太多时，需要一个个对齐参数，虽然可以通过IDE的快捷提示等功能来展示，但始终用起来不太方便，而在Kotlin中，除了像Java中那样按顺序的传递参数外，还可以通过指定参数名的方式进行参数传递。

fun test(name: String, age: Int) {
}

test(name = "xys", age = 18)

参数含义一目了然，提高了代码的可读性。

参数默认值

fun test(name: String = "xys", age: Int) {
}

fun a() {
    test(age = 18)
}

通过参数默认值，可以避免Java下大量参数下的重载函数，当某个参数可以使用默认值时，就不用显示的声明了，类似Java中的不同参数的重载函数。

在Java、Kotlin混编的时候，无法避免的会混合调用，可以通过@JvmOverloads注解，给Java代码生成重载的函数。

拓展函数

拓展函数可以说是Kotlin最为重要的黑魔法之一了，通过拓展函数，可以给一些系统类添加原本没有的函数，极大的提高了函数的可拓展性。

fun Activity.toast(msg: String) {
    Toast.makeText(this, msg, Toast.LENGTH_SHORT).show()
}

拓展属性

与拓展函数类似，拓展属性可以给现有属性拓展自定义的实现。

val String.lastChar: Char
    get() = get(length - 1)

拓展功能看上去比较神奇，但大家可以通过查看Kotlin生成的class代码，反编译成的Java代码来看它具体的实现方法。

对于扩展函数来说，转化为Java代码的时候，其实就是生成一个静态的函数，这个静态函数的第一个参数就是该类的实例对象，所以这样把类的实例传入函数以后，函数内部就可以访问到类的公有方法。

扩展属性也是类似，获取的扩展属性会生成为一个静态的get函数，同时这个静态函数的第一个参数就是该类的实例对象，设置的扩展属性会转化为一个静态的set函数，同时这个静态函数的第一个参数就是该类的实例对象。函数内部可以访问公有的方法和属性。

在了解了其实现原理后，可以发现，拓展函数一定是static的，且不能被override，也不存在运行时类型，其类型在编译时就已经确定，同时扩展函数和扩展属性内只能访问到类的公有方法和属性，私有的和protected同样是不能访问的。

拓展函数和拓展属性只是Kotlin语法的障眼法，并没有实际的去修改一个类

嵌套函数

函数是Kotlin中的第一公民，所以函数可以出现在Kotlin中的任何一个地方，包括在一个函数中。

在一个函数中定义另一个函数，可以很好的将这个函数的使用限制在当前的外层函数中，避免对外暴露不必要的接口，同时还能避免重复的模板代码，例如下面这个例子。

class User(val id: Int, val name: String, val address: String, val email: String)

fun check(user: User) {
    if (user.name.isEmpty()) {
        throw IllegalArgumentException("Can't save user ${user.id}: empty Name")
    }
    if (user.address.isEmpty()) {
        throw IllegalArgumentException("Can't save user ${user.id}: empty Address")
    }
    if (user.email.isEmpty()) {
        throw IllegalArgumentException("Can't save user ${user.id}: empty Email")
    }
    // ...
}

通过嵌套函数实现。

fun saveUser2(user: User) {
    fun validate(value: String, fildName: String) {
        if (value.isEmpty()) {
            throw IllegalArgumentException("Can't save user ${user.id}: empty $fildName")
        }
    }

    validate(user.name, "Name")
    validate(user.address, "Address")
    validate(user.email, "Email")
    // ...
}

工具类函数

由于在Kotlin中，函数可以脱离类而独立存在，所以这对于工具类函数来说，就非常方便了，不用再定义一个ToolUtil类，而可以直接写在文件中。

作用域函数

作用域函数在Kotlin修炼指南(一)中已经有详细介绍了。

设计模式

设计模式最早是在面向对象编程的基础上提出来的编程范式，但是对于函数式编程来说，有很多定义都过于教条了，所以，现代式的编程语言，通过很多语法上的定义，就已经实现了很多种设计模式。

单例模式

前面已经提到了，通过object class，就可以很轻松的实现一个线程安全的单例类。

静态工厂模式

借助运算符重载，可以很方便的实现静态工厂模式。

interface Car {
    val brand: String

    companion object {
        operator fun invoke(type: CarType): Car {
            return when (type) {
                CarType.AUDI -> Audi()    
                CarType.BMW -> BMW()
            }
        }
    }
}

通过重载了invoke()函数，在调用Car(CarType.BMW)的时候，就创建好了对应的工厂实例。

代理模式策略模式

代理模式，或者说策略模式，都可以通过Kotlin中的类委托来实现。

interface BaseTTS {
    fun doTTS()
}

class BaiDuTTS : BaseTTS {
    override fun doTTS() {
        print("BaiDu")
    }
}

class TencentTTS : BaseTTS {
    override fun doTTS() {
        print("Tencent")
    }
}

class TTSCategory(tts: BaseTTS) : BaseTTS by tts

fun doTest() {
    TTSCategory(BaiDuTTS()).doTTS()
}

通过类委托，将tts的实现代理出来。

更进一步，可以通过匿名类的方式，直接创建代理类的实现。

interface BaseTTS {
    fun doTTS()
}

class TTSCategory(tts: BaseTTS) : BaseTTS by tts {
    override fun doTTS() {
        print("Do tts")
    }
}

而当策略中只有一个函数的时候，还可以进一步简化，把策略直接封装成Lambda表达式。

class TTSCategory(val strategy: () -> Unit) {
    fun doTTS() {
        strategy.invoke()
    }
}

fun test() {
    TTSCategory { print("Do tts") }.doTTS()
}

装饰器模式

同样是通过类委托功能，还可以实现装饰器模式。

装饰器模式是为了解决继承导致类行为变更的问题产生的。如果需要在使用一个类的同时，又要修改该类的一些函数的实现，这时候就可以使用装饰器模式，创建一个装饰器类，实现与原始类一样的接口并将原来的类的实例作为一个成员变量。装饰器类与原始类拥有相同行为的方法不用修改，只需要直接转发给原始类的实例，需要修改的函数，实现新的功能即可。

但这里的问题是，当一个原始类需要实现的函数很多时，而装饰器类又只需要修改很少的函数时，就会产生大量的模板代码，所以这个时候，借助类委托，就可以极大的减少这种模板代码的产生。

class ListDecorator<T>(val innerSet: List<T> = listOf()) : List<T> by innerSet {
    override fun contains(element: T): Boolean {
        print("Do other thing")
        return innerSet.contains(element)
    }
}

fun test() {
    val contains = ListDecorator(listOf("ss")).contains("s")
}

通过反编译代码可以发现，实际上编译器帮助我们重写了所有的未修改函数。

后续计划

Kotlin有趣的地方还有很多，一篇文章很难全部写完，所以后面的计划如下。

集合与惰性序列
Kotlin DSL
操作符重载
sealed class
KTX