Kotlin 知识梳理系列文章

Kotlin 知识梳理(1) - Kotlin 基础
Kotlin 知识梳理(2) - 函数的定义与调用
Kotlin 知识梳理(3) - 类、对象和接口
Kotlin 知识梳理(4) - 数据类、类委托 及 object 关键字
Kotlin 知识梳理(5) - lambda 表达式和成员引用
Kotlin 知识梳理(6) - Kotlin 的可空性
Kotlin 知识梳理(7) - Kotlin 的类型系统
Kotlin 知识梳理(8) - 运算符重载及其他约定
Kotlin 知识梳理(9) - 委托属性
Kotlin 知识梳理(10) - 高阶函数：Lambda 作为形参或返回值
Kotlin 知识梳理(11) - 内联函数
Kotlin 知识梳理(12) - 泛型类型参数

一、本文概要

本文是对<<Kotlin in Action>>的学习笔记，如果需要运行相应的代码可以访问在线环境 try.kotlinlang.org，这部分的思维导图为：

kotlin 基础

二、函数和变量

2.1 函数

2.1.1 函数的基本构成

在Kotlin中，函数的基本结构由四个部分构成：

• 函数名称
• 参数列表
• 返回类型
• 函数体

函数的声明以关键字 fun 开始，函数名称 紧随其后，接下来是括号括起来的 参数列表，参数列表的后面跟着 返回类型，返回类型和参数列表之间用冒号隔开，最后是函数体。

下面是一个比较大小的函数例子，上面谈到的四个部分构成如图中标注所示：

2.1.2 表达式和语句

在上面的例子中，if是表达式，而不是语句，表达式和语句的区别在于：

• 表达式 有值，并且能作为另一个表达式的一部分使用。
• 语句 总是包含着它的代码块中的顶层元素，并且没有自己的值。

在Java中，所有的控制结构都是语句，而在Kotlin中，除了for、do和do/while以外大多数控制结构都是表达式。

当函数体是由单个表达式构成时，可以用这个表达式作为完整的函数体，并且去掉花括号和return语句，上面的例子就是这种情况，因此可以改写为：

• 如果函数体写在花括号中，我们说这个函数有 代码块体
• 如果它直接返回了一个表达式，它就有 表达式体

2.1.3 省略返回类型

对于 表达式体函数，可以省略返回类型，因为编译器会分析作为函数体的表达式，并把它的类型作为函数的返回类型，这种分析称为 类型推导。但是对于有返回值的 代码块体函数，必须显示地写出返回类型和return语句。

上面的例子可以简化为：

2.2 变量

在Kotlin中，变量的声明以关键字val/var开始，然后是变量名称，最后可以加上类型（不加也可以），这里分为两种情况：

• 如果指定了初始化器，那么在不指定类型的情况下，编译器会分析初始化器表达式的值，并把它的类型作为变量的类型，例如下面两个就分别为Int和Double类型：
  

• 如果没有指定初始化器，需要显示地指定它的类型，因为此时编译器无法推断出它的类型。

  
  

2.2.1 可变变量和不可变变量

声明变量的关键字有两个：

(1) 不可变引用 val

使用val声明的变量不能在初始化之后再次赋值，它对应的是Java的final变量。
默认情况下，应该尽可能地使用val关键字来声明所有的Kotlin变量。在定义了val变量的代码块执行期间，val变量只能进行唯一一次初始化，但是，如果编译器能确保唯一一条初始化语句会被执行，可以根据条件使用不同的值来初始化它。

(2) 可变引用 var

这种变量的值可以改变，但是它的类型却是改变不了的。

如果需要在变量中存储不匹配类型的值，必须手动把值转换或强制转换到正确的类型。

2.2.2 字符串模板

• Kotlin可以在字符串字面值中引用局部变量，只需要在变量名称前面加上字符$。
  
• 如果要在字符串中使用$，需要对它进行转义。
  
  
  运行结果为：
  

• 除了可以引用局部变量之外，还可以引用更加复杂的表达式，只需要把表达式用花括号扩起来。

  
  

2.3 类

2.3.1 属性

类的概念就是把数据和处理数据的代码封装成一个单一的实体，在Java中，数据存储在字段中，并且通常是私有的。如果想让类的使用者访问到数据得提供访问方法，即getter/setter。

在Java中，字段和其访问器的组合常常被叫作属性。在Kotlin中，属性是头等的语言特性，完全 替代了字段和访问器方法。在类中声明一个属性和声明一个变量一样：使用val/var关键字，前者是只读的，而后者是可变的。

当声明属性的时候，就声明了对应的访问器（只读属性有一个gettter，而可变属性则有getter/setter），例如下面的例子，声明了只读的name属性，可变的isMarried属性，其赋值和读取的方法如下所示：

2.3.2 自定义访问器

假设声明一个矩形，它能判断自己是否是正方形，那么就不需要一个单独的字段来存储这个信息，此时我们可以写一个自定义的访问器：用val开头作为声明，紧跟着的是属性的名称和类型，接下来是get()关键字，最后是一个函数体。

2.3.3 目录和包

• Kotlin中包的概念和Java类似，每个kotlin文件都能以一个package语句开头，而文件中定义的所有声明（类、函数及属性）都会被放到这个包中。
• 如果其他文件定义的声明也有相同的包，这个文件可以直接使用它们；如果包不同，则需要导入它们，导入语句放在文件的最前面并使用import关键字。
• kotlin不区分导入的是类还是函数，而且，它允许使用import关键字导入任何种类的声明，可以直接导入顶层函数的名称，也可以在包名称后加上.*来导入特定包中定义的所有声明。
• 在Java中，要把类放到和包结构相匹配的文件与目录结构中，而在kotlin中，可以把多个package声明不相同的类放在同一个文件夹中。

2.4 表示和处理选择：枚举和 when

2.4.1 声明枚举类

简单枚举类

声明枚举类时，enum是一个所谓的软关键字，只有当它出现在class前面时才有特殊的意义，在其他地方可以当做普通名称使用。而class仍然是一个关键字，下面是一个枚举类的声明：

带属性的枚举类

以下是一个带属性的枚举类：

运行结果为：

• 当声明每个枚举常量的时候，必须提供该常量的属性值。
• 如果要在枚举类中定义任何方法，就要使用分号把枚举常量列表和方法分开。

2.4.2 使用 "when” 处理枚举类

when是一个有返回值的表达式，因此，作为表达式函数体，它可以去掉花括号和return语句，并省略返回类型的声明。

下面是一个通过when处理枚举类的例子，它和Java中的switch语句类似，根据when中Color的值走到对应的分支，除此之外，我们可以把多个值用逗号间隔，合并到同一个分支：

2.4.3 在 “when”结构中使用任意对象

在Java中，和when类似的switch语句要求必须使用常量（枚举常量、字符串或者数字字面值）作为 分支条件，而when允许使用任何对象，我们使用一个函数来混合两种颜色。下面例子中用到的setOf是由Kotlin标准函数库提供的，它可以创建出一个Set，并且会包含所有指定为函数实参的对象，只要两个set中包含一样的条目，它们就是相等的，集合的条目顺序并不重要。

2.4.4 智能转换：合并类型检查和转换

在kotlin中，判断一个变量是否是某种类型需要使用is关键字，它和Java当中的instanceOf相似。

• 在Java中，在检查完后还需要显示地加上类型转换。
• 在kotlin中，如果你检查过一个变量是某种类型，后面就不需要再转换它，可以把它当做你检查过的类型来使用。

我们用下面这个例子，Num和Sum都实现了Expr接口，通过is判断它的类型，完成递归求和。可以看到，在is判断之后，不再需要转换成Num或Sum，就可以直接访问该类的成员变量。

智能转换 只在变量经过is检查且之后不再发生变化 的情况下有效，当你对一个类的属性进行智能转换的时候，这个属性必须是一个val属性，而且不能有自定义的访问器，否则，每次对属性的访问是否都能返回同样的值将无从验证。

2.4.5 代码块作为 "if" 和 "when" 的分支

if和when都可以使用代码块作为分支体，这种情况下，代码块中的最后一个表达式就是结果，这个规则在所有使用代码块并期望得到一个结果的地方成立。同样的规则对try主体和catch子句也有效。

2.5 迭代事物

2.5.1 while 循环

kotlin和Java一样，有while循环和do-while循环，它们的语法和Java中相应的循环完全一致。

2.5.2 迭代数字：区间和数列

在Java当中，对于循环的处理方式为：先初始化变量，在循环的每一步更新它的值，并在值满足某个限制条件时退出循环。

而在Kotlin中，为了替代常见的循环用法，使用了 区间 的概念，其本质上就是两个值之间的间隔，这两个值通常是数字：一个起始值，一个结束值。使用..运算符来表示区间，而结束值始终是区间的一部分。

2.5.3 迭代 map

更新 map

这里我们用到了TreeMap，在更新map时，我们可以像使用数组一样，只不过下标变成了key值：

访问 map

下面的例子展示了for允许允许展开迭代中的集合的元素，把展开的结果存储到了两个独立的变量中：letter是键、binary是值：

2.5.4 使用 "in" 检查集合和区间的成员

使用in运算符来检查一个值是否在区间中，或者它的逆运算!in来检查这个值是否不在区间中，区间不仅限于字符，假如有一个支持实例比较操作的任意类（实现了java.lang.Comparable接口），就能创建这种类型的对象的区间。

2.5 kotlin 中的异常

kotlin的异常处理和Java以及其他许多语言的处理方式类似：一个函数可以正常结束，也可以在出现错误的情况下抛出异常。方法的调用者能捕获到这个异常并处理它；如果没有处理，异常会沿着调用栈再次抛出。

• 抛出异常时使用throw关键字，但是不必使用new关键字来创建异常实例。
• throw结构是一个表达式，能作为另一个表达式的一部分使用。

2.5.1 “try” "catch" 和 "finally"

当使用带有catch和finally子句的try结构来处理异常时，下面是一个典型的结构：

• 和Java最大区别就是throws子句没有出现在代码中：如果使用Java来写这个函数，你会显示地在函数声明上面写上throws IOException。这是因为IOException是一个受检异常，在Java中，这种异常必须显示地处理，必须声明你的函数能抛出所有的受检异常。
  
  Java 处理方式
• kotlin不区分受检异常和未受检异常，不必指定函数抛出的异常，而且可以处理也可以不处理异常。
• 与此同时，BufferReader.close可能抛出需要处理的受检异常，如果关闭失败，大多数程序不会采取什么有意义的行动，所以捕获来自close方法的异常所需的代码是多余的。

2.5.2 “try”作为表达式

kotlin中的try关键字就像if和when一样，引入了一个表达式，可以把它的值赋给一个变量，并且需要用花括号把语句主体括起来。如果主体包含多个表达式，那么整个try表达式的值就是最后一个表达式的值。

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