Kotlin：作用域函数

Kotlin

前言

最近使用kotlin语言开发了新的项目，kotlin的一些特性和大量的语法糖相当好用，相比于java，开发效率高了不少。但Kotlin大量的语法糖也带来了一些问题：学习成本高，语法糖使用场景的困惑。
比如，当我第一次看到作用域函数就产生了这样的疑问：what is this？Which function to use?

于是我研究了一下什么是作用域函数，以及各个函数的区别和使用场景。

介绍

官方介绍：The Kotlin standard library contains several functions whose sole purpose is to execute a block of code within the context of an object. When you call such a function on an object with a lambda expression provided, it forms a temporary scope. In this scope, you can access the object without its name. Such functions are called scope functions. There are five of them: let, run, with, apply, and also.

翻译理解：作用域函数的目的是在对象的上下文中执行代码块，它为调用者对象提供了一个临时内部作用域，在这个作用域中可以不显式的访问该对象。这样的作用域函数有5个：let，run，with，apply，和also。

函数

run

run函数是最能体现作用域的用途的函数，如下使用示例：
在mian函数中使用run函数创建了一个单独的作用域，在该作用域中重新定义了一个word变量，两次打印使用的是各自作用域中的word变量，互不影响；并且，run函数返回了lambda结果。

使用示例

fun main(args: Array<String>) {
    var word = "我是小明"
    val returnValue = run {
        var word = "我是小红"
        println("run:$word")
        word
    }
    println("main:$word")
    println("returnValue:$returnValue")
}

运行结果：

run:我是小红
main:我是小明
returnValue:我是小红

with

with函数可以将任意对象作为上下文对象this传入，并且可以隐式的访问该对象，返回lambda结果。如下使用示例：在mian函数中使用with函数创建了一个临时作用域，在该作用域中可以重新定义person变量，两个person变量互无影响；并且可以使用this访问上下文对象，隐式修改person的age变量值。

使用示例

data class Person (
    var name: String,
    var age: Int = 0
)
fun main(args: Array<String>) {
    var person = Person("小明",25)
    val returnValue = with(person) {
        println("with:this=$this")
        var person = Person("小红",23)
        println("with:person=$person")
        age = 26
        person
    }
    println("main:person=$person")
    println("main:returnValue=$returnValue")
}

运行结果：

with:this=Person(name=小明, age=25)
with:person=Person(name=小红, age=23)
main:person=Person(name=小明, age=26)
main:returnValue=Person(name=小红, age=23)

T.run

T.run函数可以使用T作为作用域的上下文对象this，在作用域中可以隐式访问T对象，并返回lambda结果。

使用示例

data class Person (
    var name: String,
    var age: Int = 0
)
fun main(args: Array<String>) {
    var person: Person? = null
    // T?.run当T为null时不调用run函数
    person?.run {
        println("person?.run:person=$person")
    }
    person = Person("小明",25)
    val returnValue = person.run {
        println("person.run:this=$this")
        var person = Person("小红",23)
        println("person.run:person=$person")
        age = 26
        person
    }
    println("main:person=$person")
    println("main:returnValue=$returnValue")
}

运行结果：

person.run:this=Person(name=小明, age=25)
person.run:person=Person(name=小红, age=23)
main:person=Person(name=小明, age=26)
main:returnValue=Person(name=小红, age=23)

T.let

T.let函数与T.run函数唯一的区别是：T作为作用域上下文对象的名称不同，前者是it，后者是this，所以在T.let函数中必须显式使用it访问T对象。

使用示例

data class Person (
    var name: String,
    var age: Int = 0
)
fun main(args: Array<String>) {
    var person: Person? = null
    person?.let {
        println("person?.let:person=$person")
    }
    person = Person("小明",25)
    val returnValue = person.let {
        println("person.let:it=$it")
        var person = Person("小红",23)
        println("person.let:person=$person")
        it.age = 26
        person
    }
    println("main:person=$person")
    println("main:returnValue=$returnValue")
}

运行结果：

person.let:it=Person(name=小明, age=25)
person.let:person=Person(name=小红, age=23)
main:person=Person(name=小明, age=26)
main:returnValue=Person(name=小红, age=23)

T.also

如下使用示例，T.also函数和T.let函数的唯一区别是：前者返回值是this（即T），后者返回值是lambda结果。

使用示例

data class Person (
    var name: String,
    var age: Int = 0
)
fun main(args: Array<String>) {
    var person: Person? = null
    person?.also {
        println("person?.also:person=$person")
    }
    person = Person("小明",25)
    val returnValue = person.also {
        println("person.also:it=$it")
        var person = Person("小红",23)
        println("person.also:person=$person")
        it.age = 26
        person
    }
    println("main:person=$person")
    println("main:returnValue=$returnValue")
}

运行结果：

person.also:it=Person(name=小明, age=25)
person.also:person=Person(name=小红, age=23)
main:person=Person(name=小明, age=26)
main:returnValue=Person(name=小明, age=26)

T.apply

如下使用示例，T.apply函数和T.also函数的唯一的区别是：T作为作用域上下文对象的名称不同，前者是this，后者是it，所以在T.apply函数中可以隐式访问T对象。

使用示例

data class Person (
    var name: String,
    var age: Int = 0
)
fun main(args: Array<String>) {
    var person: Person? = null
    person?.apply {
        println("person?.apply:person=$person")
    }
    person = Person("小明",25)
    val returnValue = person.apply {
        println("person.apply:this=$this")
        var person = Person("小红",23)
        println("person.apply:person=$person")
        age = 26
        person
    }
    println("main:person=$person")
    println("main:returnValue=$returnValue")
}

运行结果：

person.apply:this=Person(name=小明, age=25)
person.apply:person=Person(name=小红, age=23)
main:person=Person(name=小明, age=26)
main:returnValue=Person(name=小明, age=26)

特殊的作用域函数

T.takeIf

以it作为在作用域上下文对象T的名称，若lambda结果为true，返回this；否则，返回null。

函数源码

@kotlin.internal.InlineOnly
@SinceKotlin("1.1")
public inline fun <T> T.takeIf(predicate: (T) -> Boolean): T? {
    contract {
        callsInPlace(predicate, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
    }
    return if (predicate(this)) this else null
}

使用示例

fun main(args: Array<String>) {
    var count = 0
    while (count <= 10) {
        val returnValue = count.takeIf {
            count++ % 2 == 0
        }
        println(returnValue)
    }
}

运行结果：

0
null
2
null
4
null
6
null
8
null
10

T.takeUnless

以it作为在作用域上下文对象T的名称，若lambda结果为true，返回null；否则，返回this。与taskIf的实现相比，其实就是对lambda结果进行了取反操作。

函数源码

@kotlin.internal.InlineOnly
@SinceKotlin("1.1")
public inline fun <T> T.takeUnless(predicate: (T) -> Boolean): T? {
    contract {
        callsInPlace(predicate, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
    }
    return if (!predicate(this)) this else null
}

使用示例

fun main(args: Array<String>) {
    var count = 0
    while (count <= 10) {
        val returnValue = count.takeUnless {
            count++ % 2 == 0
        }
        println(returnValue)
    }
}

运行结果：

null
1
null
3
null
5
null
7
null
9
null

repeat

以当前执行的次数it作为在作用域上下文对象T的名称，执行给定lambda函数指定的次数。从函数源码和使用示例可以看出，执行次数角标是从0开始。

函数源码

@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun repeat(times: Int, action: (Int) -> Unit) {
    contract { callsInPlace(action) }
    for (index in 0 until times) {
        action(index)
    }
}

使用示例

fun main(args: Array<String>) {
    repeat(5) {
        print("$it,")
    }
}

运行结果：

0,1,2,3,4,

总结

从上面的函数介绍和实际使用可以看出let，run，with，apply，和also，这些作用域函数的功能之间起着相互补充的作用，单独看某两个函数可能差别不大，但它们结合起来所实现的功能涵盖了绝大部分的使用场景。

总结一下，用于快速判断操作符使用场景，主要使用这几个因素辨别：

  1. 调用者：

    • 正常函数：有run，with函数。主要作用是：开辟一个作用域，不受作用域之外上下文影响，with还可以方便地在作用域中访问上下文对象。
    • 扩展函数：可以使用T?.fun()在调用之前做空检查，如：null?.run { println("Kotlin") }，作用域内容不会被执行。

  2. 上下文对象

    • this：方便在作用域中直接访问this
    • it：可以更清楚的区分作用域和非作用域中的成员

  3. 返回值

    • 上下文对象this：可以作为链式调用。
    • lambda表达式结果：返回表达式结果，可以将结果结合其他作用域函数，使用更灵活。
    // 示例：使用apply函数进行链式调用
class Person {
    var name = ""
    var age = 0
}
fun main(args: Array<String>) {
    val person = Person().apply { name = "小明" }.apply { age = 25 }
    println("${person.name},${person.age}")
}
// 运行结果：小明,25

下面对作用域函数简要区分，可以更方便快速的辨别各函数的作用和使用场景。

作用域函数简要区分：

  • run：返回lambda结果
  • with：this上下文，返回lambda结果
  • T.run：支持空检查，this上下文，返回lambda结果
  • T.let：支持空检查，it上下文，返回lambda结果
  • T.also：支持空检查，it上下文，返回this（即T，it）
  • T.apply：支持空检查，this上下文，返回this（即T，this）

特殊的作用域函数区分：

  • T.takeIf：支持空检查，it上下文，函数体返回值类型Boolean，函数体返回true，函数返回this；否则返回null
  • T.takeUnless：支持空检查，it上下文，函数体返回值类型Boolean，函数体返回true，函数返回null；否则返回this
  • repeat：执行给定函数 action 指定的次数 times （角标：0-times）

参考资料

官方文档：https://www.kotlincn.net/docs/reference/scope-functions.html
medium Elye：https://medium.com/@elye.project/mastering-kotlin-standard-functions-run-with-let-also-and-apply-9cd334b0ef84
CSDN george_zyf：https://blog.csdn.net/android_zyf/article/details/82496983

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