本文共 3515 字，大约阅读时间需要 11 分钟。

Kotlin的类型系统：可空性解析

Kotlin的类型系统虽然与Java有截然不同的默认处理方式，但在某些方面也为我们提供了更多的灵活性和安全机制。其中，可空性（Nullable Types）是Kotlin中非常值得关注的一个特性。以下将详细解释可空性在Kotlin中的使用及其相关功能。

5.1 可空类型

在Kotlin中，可空性通过在类型名后面添加问号（?）来表示。例如，String变量可以声明为String?，表明它可以存储null引用。这种设计与传统Java的可空性思想有很大不同，因为Kotlin默认所有类型均为非空类型。

5.1.1 可空类型的使用限制

使用可空类型会带来一些限制：

• 方法调用：不能在可空类型上直接调用那些期望非空类型参数的方法。例如，调用s.length，其中s是String?，会在s为null时抛出NullPointerException。
• 赋值：不能将可空类型赋给非空类型变量。例如，将String?赋给String是不允许的。
• 函数传递：不能将可空类型的值传递给那些期望非空类型参数的函数，否则也会抛出异常。

5.1.2 安全调用运算符

为了处理这些限制，Kotlin提供了多种安全调用运算符：

• ?.运算符：这是最常见的安全运算符，能够在调用方法前进行一次null检查。例如，s?.length。当s为null时，返回null，不会抛出异常。
• ?::运算符：用于对可空属性进行安全调用。例如，person?.age。
• !!运算符：非空断言运算符。它断言变量是非空的。如果变量为null，会抛出NullPointerException。例如，!!null会抛出NullPointerException。
• let函数：将可空对象的非null值转换为lambda表达式的参数。例如，x?.let { ... }，如果x为空，函数不会执行。

5.1.3 延迟初始化的属性

Kotlin允许使用lateinit修饰符来表示延迟初始化。这种属性可以在不直接初始化的情况下使用。例如：

class MyService {    fun performAction(): String = "foo"}class MyTest {    private lateinit var myService: MyService    fun setUp() {        myService = MyService()    }    fun testAction() {        println(myService.performAction())    }}

延迟初始化的属性必须在初始化前正确配置，否则会抛出UninitializedPropertyAccessException。

5.1.4 可空类型的扩展

为了更方便地处理可空类型，Kotlin允许为类和对象定义扩展函数：

• isEmpty：判断对象是否为空。例如，String的扩展方法isEmpty可以用来判断字符串是否为空。
• isBlank：判断字符串是否为空或仅由空白字符组成。
• isNullOrEmpty：类似于isEmpty和isBlank，但通常用于集合或序列为空检查。
• isNullOrBlank：结合了isNull和isBlank的检查功能。

5.1.5 可空性与泛型

Kotlin的泛型类型参数默认是可空的，这有时可能导致意外的null值传递。要排除这种情况，可以指定上界。例如：

fun printHashcode(t: T) {    println(t.hashCode())}// 正确使用方式：printHashcode(null) // 这里会抛出编译错误，因为T不能存储null

如果要明确T不能为null，可以指定上界：

fun 
   
     printHashcode(t: T) {    println(t.hashCode())}printHashcode(null) // 还是会抛出编译错误
   

要排除null值，可以指定上界为Nonnull：

fun 
   
     printHashcode(t: T) {    println(t.hashCode())}printHashcode(null) // 这里会直接报错，因为T不能存储null
   

5.1.6 可空性与 Java

Kotlin可以识别和处理多种可空性注解风格，例如：

• @Nullable
• @NotNull
• @NotNullIf ...

如果Java代码中没有可空性注解，Kotlin会将其视为Platform类型（平台类型），这将导致在Kotlin代码中可能需要进行额外的处理。例如：

// Java代码中：public String getName() { return name; }

如果name在Java中可以为null，那么在Kotlin中使用时，需要正确进行null处理：

fun yellAt(person3: Person3) {    println(person3.name.toUpperCase())}

如果在Kotlin中name为null，这会抛出NullPointerException，除非进行了正确的null检查。

5.2 基本数据类型与其他数据类型

Kotlin的基本数据类型与Java的基本数据类型相似，但有一些差异：

• 非空默认：Kotlin默认所有类型都是非空的。例如，不能将null赋值给val name: String。
• 泛型参数：当基本数据类型被用于泛型类型参数时，会自动包装为对应的包装类型。例如，在List泛型中，如果没有指定上界，会将其视为List<Nothing>。
• 可空类型：基本数据类型不能直接表示可空性，必须使用?符号。例如，String?会被编译为java.lang.String。

5.2.1 简化转换

Kotlin简化了数值转换，用户可以直接使用原始类型进行操作，而无需显式进行装箱和拆箱。例如：

val b: Byte = 1val l = b + 1Lfoo(l)

这样会直接将Byte和Long进行加法运算。

5.2.2 Any 和 Any?

Any类型是Kotlin中的根类型，表示所有非空类型的超类型。Any?表示可空的根类型。当使用Any类型时，可以接受任何非空类型的值。当使用Any?类型时，可以接受null和任何非空类型的值。

5.2.3 Unit 类型

在Kotlin中，Unit类似于Java中的void类型，用于表示没有有意义返回值的函数。Unit类型可以作为函数的返回类型，或作为类型参数。例如：

fun f(): Unit {}

Unit类型只有一个值——Unit本身，可以隐式地返回。

5.2.4 Nothing 类型

Nothing类型表示函数永远不会有返回值。它可以用来表示极端的情况，比如：

• 失败函数：fun fail(message: String): Nothing { throw IllegalArgumentException(message) }
• 无限循环函数：fun arrayRun(): Nothing { while (true) {} }

5.3 集合

Kotlin中的集合在类型系统中也非常灵活：

• 列表类型：

  • List: 表示列表中的元素都不为空。
  • List<Int>: 表示列表中的每个元素可以为空。
  • List<Int>?: 表示列表本身可以为空，且每个元素可以为空。

• 集合接口：

  • Collection 是只读的集合接口。
  • MutableCollection 是可变的集合接口，提供了修改操作的方法。

• 数组：

  • Kotlin中的数组是一个带有类型参数的类。可以使用arrayOf、arrayOfNulls或Array构造函数来创建数组。

5.3.1 只读集合与可变集合

Kotlin的集合接口将访问集和修改集分开：

• Collection: 只读接口，适用于简单遍历和大小查询。
• MutableCollection: 继承自Collection，提供了修改操作的方法。像添加、移除、清空元素等功能。

需要注意的是，只读集合并不一定是不可变的。即使一个集合是只读的，如果它被多个代码路径引用，其中一个代码路径修改它，其他代码路径可能会感知到修改。

这篇文章通过逐步解释Kotlin中的可空性、基础数据类型、集合等内容，帮助开发者更好地理解Kotlin的类型系统，从而更高效地开发Kotlin应用。

转载地址：http://fhpxz.baihongyu.com/