Kotlin 知識梳理(6) - Kotlin 的可空性

Kotlin 知識梳理系列文章

一、本文概要

本文是對<<Kotlin in Action>>的學習筆記，如果需要運行相應的代碼可以訪問在線環境 try.kotlinlang.org，這部分的思維導圖為：

二、可空性

2.1 可空類型

當我們在聲明方法時，如果允許在這個方法被調用的時候傳給它null的實參，則需要顯示地 在類型名稱后面加上問號來標記它：

問號可以加在任何類型的后面來表示這個類型的變量可以存儲null引用，而所有 常見類型默認都是非空的，除非顯示地把它標記為可空。

當你有一個可空類型的值，對它的操作也會受到限制：

不能調用它的方法
不能把它賦值給非空類型的變量
不能把可空類型的值傳給擁有非空類型參數的函數

針對上面的第一點，最重要的操作就是和null進行比較，一旦進行了比較操作，編譯器就會記住，并且在這次比較發生的作用域內把這個值當做非空來對待，然后才可以 調用它的方法，下面是最容易理解的做法，后面我們將會看到更加簡潔的實現：

2.2 類型的含義

類型就是數據的分類，決定了該類型可能的值，以及該類型的值上可以完成的操作。

下面我們分析一下String類型的變量，在Java中這樣的變量有兩種值：分別是String的實例和null：

instanceof操作符會告訴你null不是String
真實的String實例允許你調用它的任何方法，而null值只會允許非常有限的操作

這說明Java的類型系統在這種情況下不能很好地工作，即使變量擁有聲明的類型String你依然無法知道能對該變量的值做些什么，除非做額外的檢查。

Kotlin的可空類型為這類問題提供了全面的解決方案，區分開可空類型和非空類型 使事情變得明朗，哪些對值的操作是允許的，哪些操作會導致運行時異常并因此被停止。

2.3 安全調用運算符 "?."

處理可空對象

安全調用運算符?.把一次null檢查和一次方法調用合并成一個操作。

運行結果為：

處理可空屬性

安全調用不光可以調用方法，也能用來訪問屬性。

運行結果為：

2.4 Elvis 運算符 “?:”

Kotlin有方便的運算符來提供代替null的默認值，它被稱作Elvis運算符，我們在2.3的基礎上增加紅框內的代碼，使得name為空的時候將返回值設為Unknow：

運行結果為：

Elvis接收兩個運算數：如果第一個運算數（name）不為null，運算結果就是第一個運算數；如果第一個運算數為null，運算結果就是第二個運算數。

2.5 安全轉換 ":as ?"

安全轉換運算符會嘗試把值轉換成指定的類型，如果類型不合適就返回null，下面的例子中，先判斷傳入的參數是否是Person類型，如果不是，那么就直接返回false，而在之后的代碼中智能轉換就會生效，編譯器確定了變量otherPerson值的類型是Person，我們就可以直接訪問它的name屬性。

運行結果為：

2.6 非空斷言 "!!"

非空斷言 是Kotlin提供給你的最簡單直率的處理可空類型的工具，它使用!!表示，可以把任何值轉換成非空類型，如果對null值做非空斷言，則會拋出異常，例如下面的示例代碼：

在編譯時，將會拋出下面的異常：

2.7 let 函數

當可空參數最常見的一種用法就是被傳遞給一個接收非空參數的函數之前，需要進行相應的檢查。比如說下面這個sendEmailTo函數，它接收一個String類型的參數并向這個地址發送一封郵件。

假如我們傳遞給它一個空的emailName，那么在編譯時就會拋出異常：

異常提示為：

不使用 let

為了解決上面的問題，我們應當在調用函數前確保該變量不為空：

使用 let

下面，我們再來看一下如果通過let解決上面的問題，let函數做的事情就是把一個調用它的對象變成lambda表達式的參數，如果結合安全調用語法，它能有效地把調用let函數的可空對象，轉變成非空類型：

let函數只在nullEmail的值非空時才被調用，所以就能在lambda中把nullEmail當做非空的實參來使用。

2.8 延遲初始化的屬性

很多框架都會在對象實例創建后用專門的方法來初始化對象，例如Activity的onCreate方法，但是你不能在構造方法中完全放棄非空屬性的初始化器，僅僅在一個特殊的方法里初始化它，如果某個屬性是非空類型，那么必須在構造方法中提供非空的初始化值，否則你就必須使用可空類型。但是如果使用了可空類型，那么該屬性的每次訪問都需要null檢查或者!!運算符。

在上面的代碼中，凡是用到name屬性的時候，都需要通過安全調用運算符?.檢查后，才能調用String的方法，這是相當麻煩的。為了解決這個問題，我們可以將name屬性聲明成可以延遲初始化的。

延遲初始化的屬性都是var，因為需要在構造方法外修改它的值，盡管它是非空類型，但是不需要在構造方法中初始化它，而如果在屬性被初始化前調用了它的方法，那么會拋出下面的異常。

異常提示：

2.9 可空類型的擴展

為可空類型定義擴展函數時一種更強大的處理null值的方式，可以允許接收者為null的（擴展函數）調用，并在該函數中處理null，而不是在確保變量不為null后再調用它的方法。

只有擴展函數能做到這點，普通成員方法的調用是通過對象實例分發的，因此實例為null時（成員方法）永遠不能被執行。

在Kotlin標準庫中定義的isNullOfEmpty就可以由String?類型的接收者調用：

運行結果為：

isNullOfEmpty的定義如下：

fun String?.isNullOfBlank() : Boolean = this == null || this.isBlank()

2.10 類型參數的可空性

Kotlin中所有泛型類和泛型函數的類型參數默認都是可空的，任何類型，包括可空類型在內，都可以替換類型參數。這種情況下，使用類型參數作為類型的聲明都允許為null，盡管類型參數T沒有用問號結尾，所以我們必須使用安全調用：

要使參數類型非空，必須要為它指定一個非空的上界，那樣泛型就會拒絕可空值作為實參：

2.11 可空性和 Java

Java的類型系統是不支持可空性的，那么當你混合使用Kotlin和Java時會發生什么呢？

2.11.1 根據注解區分非空和可空類型

有些時候，Java代碼包含了可空性的信息，這些信息使用注解來表達。當代碼中出現了這樣的信息，Kotlin就會使用它，因此Java中的@Nullable String被Kotlin當做String，而@NotNull String就是String，例如我們在Java中定義下面這個包含了@NotNull注解的方法：

那么如果在Kotlin中調用這個方法并傳入可空類型，就會提示類型不匹配：

2.11.2 平臺類型

如果注解不存在時，Java類型會變成Kotlin中的 平臺類型。平臺類型本質上就是Kotlin不知道可空性信息的類型，這意味著，你要像在Java中一樣，對你在這個類型上做的操作負有全部責任，編譯器將會允許所有的操作。

2.11.3 繼承

當在Kotlin中重寫Java的方法時，可以選擇把參數和返回類型定義成可空的，也可以選擇把它們定義成非空的。例如，我們來看一個Java中的StringProcessor接口：

public interface StringProcessor {
    void process(String value);
}

Kotlin中實現接口時使用不同的可空性：

class StringPrinter : StringProcessor {
    override fun process(value: String) {
        print(String)
    }
}

class NullableStringPrinter : StringProcessor {
    override fun process(value: String?) {
        println(value ?: "Empty")
    }
}

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一、本文概要

二、可空性

2.1 可空類型

2.2 類型的含義

2.3 安全調用運算符 "?."

處理可空對象

處理可空屬性

2.4 Elvis 運算符 “?:”

2.5 安全轉換 ":as ?"

2.6 非空斷言 "!!"

2.7 let 函數

不使用 let

使用 let

2.8 延遲初始化的屬性

2.9 可空類型的擴展

2.10 類型參數的可空性

2.11 可空性和 Java

2.11.1 根據注解區分非空和可空類型

2.11.2 平臺類型

2.11.3 繼承

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2.2 類型的含義

2.3 安全調用運算符 "?."

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2.4 Elvis 運算符 “?:”

2.5 安全轉換 ":as ?"

2.6 非空斷言 "!!"

2.7 let 函數

不使用 let

使用 let

2.8 延遲初始化的屬性

2.9 可空類型的擴展

2.10 類型參數的可空性

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2.11.2 平臺類型

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