使用鲜为人知的Kotlin语法和功能

Kotlin 的表达力和简洁的语法、现代特性以及与 Java 的无缝互操作性使其成为开发者的热门选择。在本文中，将探索一些 Kotlin 中鲜为人知的特性和语法细节。

1. 使用Map委托属性

Kotlin 支持委托属性，这种特性提供了一种自定义属性访问器行为的强大方法。常见的委托属性例子是 lazy() 函数，它是标准库的一部分。但还有一种不常见但非常有用的方法是使用映射（Map）作为委托。

使用Map作为委托可以通过Map中存储的值来映射初始化对象的属性。委托属性通过字符串键从这个Map中获取值，这些键与属性名称相关联。示例如下：

class User(map: Map<String, Any>) {
    val name: String by map
    val age: Int by map
}

val user = User(
    mapOf(
        "name" to "John Doe",
        "age" to 27
    )
)

println(user.name) // 输出 "John Doe"
println(user.age) // 输出 27

在这个例子中，User 类接受一个映射作为构造函数参数。属性 name 和 age 被委托给这个Map。当访问这些属性时，值是通过与属性名称相对应的字符串键从映射中检索的。

2. 解决重写冲突

当类从其超类继承同一成员的多重实现时，必须重写该成员并提供自己的实现。使用特定超类型的实现时，可以通过在尖括号中使用 super 关键字来限定超级类型名称。如下所示：

interface Shape {
    fun draw() {
        println("Shape")
    }
}

interface Polygon {
    fun draw() {
        println("Polygon")
    }
}

class Square : Shape, Polygon {
    override fun draw() {
        super<Shape>.draw()
        super<Polygon>.draw()
    }
}

在这个例子中，Square 同时实现了 Shape 和 Polygon，它们都定义了一个 draw() 方法。编译器要求 Square 重写 draw() 并提供自己的实现。在这种情况下，Square 使用 super.draw() 和 super.draw() 来调用 Shape 和 Polygon 的 draw() 方法。

3. 扩展函数解析

Kotlin 的扩展函数，在现有类添加新功能而无需修改其源代码。

在介绍扩展函数解析之前，先了解静态解析和虚拟解析函数的区别。

虚拟解析：在运行时发生。对象的实际类型决定了调用哪个函数，从而实现多态性。

示例如下：

open class Parent {
    open fun printMessage() = println("Parent")
}

class Child : Parent() {
    override fun printMessage() = println("Child")
}

fun main() {
    val parent: Parent = Child()
    parent.printMessage() // 输出 "Child"
}

在这个例子中，printMessage() 方法在 Child 类中重写。在运行时，parent 对象的实际类型（即 Child）决定了调用哪个方法，从而输出 "Child"。

静态解析：在编译时决定。编译器根据引用类型决定调用哪个函数。函数的执行在代码运行前已经确定了。

那么扩展函数是如何解析的。定义扩展函数时，并未真正修改类或向其添加新成员。相反，使得这些新函数可在该类型的实例上调用，这意味着扩展函数是静态分派的。决定调用哪个函数是在编译时根据引用类型决定的，而不是对象的运行时类型。

示例如下：

open class Parent
class Child : Parent()

fun Parent.printMessage() = println("Parent Extension")
fun Child.printMessage() = println("Child Extension")

fun main() {
    val parent: Parent = Child()
    parent.printMessage() // 输出 "Parent Extension"
}

在这个例子中，定义了两个扩展函数：一个用于 Parent，另一个用于 Child。由于扩展函数是静态分派的，因此决定调用哪个函数是在编译时根据引用类型决定的。因此，即使parent是Child的实例，也会调用Parent.printMessage()扩展函数，因为引用类型是Parent 。

一个更复杂的场景，其中我们将扩展函数声明为类的成员。这是一个例子：

open class Parent
class Child : Parent()

open class BasePrinter {

    open fun Parent.printMessage() {
        println("Parent extension in BasePrinter")
    }

    open fun Child.printMessage() {
        println("Child extension in BasePrinter")
    }

    fun print(obj: Parent) {
        obj.printMessage()
    }
}

class ChildPrinter : BasePrinter() {

    override fun Parent.printMessage() {
        println("Parent extension in ChildPrinter")
    }

    override fun Child.printMessage() {
        println("Child extension in ChildPrinter")
    }
}

fun main() {
    /*
    使用Parent实例调用BasePrinter的print方法
    */
    BasePrinter().print(Parent())   //输出 "Parent extension in BasePrinter"
    /*
    使用Parent实例调用ChildPrinter的print方法。
    对于包含扩展函数的类，方法解析过程是虚拟的，
    因此使用ChildPrinter的Parent.printMessage()重写版本。
    */
    ChildPrinter().print(Parent())  //输出 "Parent extension in ChildPrinter" - dispatch receiver is resolved virtually
    /*
    要调用的扩展函数是根据参数的引用类型静态确定的。
    即使实际对象是Child ，扩展函数也会解析为Parent.printMessage()
    因为引用类型是Parent 。
    因此，它打印“Parent extension in ChildPrinter” 。
    */
    ChildPrinter().print(Child())   //输出 "Parent extension in ChildPrinter" - extension receiver is resolved statically

}

4. 伴生(Companion)对象的扩展

Kotlin 允许你为类的伴生对象定义扩展函数和属性（如果有）。与伴生对象的常规成员一样，可以使用类名作为限定符调用扩展函数和属性。

示例如下：

class Demo {
    companion object // 将被称为 "Companion"
}

fun Demo.Companion.printHello() {
    println("Hello!")
}

fun main() {
    Demo.printHello()
}

在这个例子中，Demo 类有一个伴生对象。可以为这个伴生对象定义了一个扩展函数 printHello()。这个扩展函数可以像伴生对象的常规成员一样使用类名 Demo 作为限定符来调用。

5. 对象表达式

在 Kotlin 中，经常会遇到如下模式：

object Singleton {
    fun foo() {
        // ...
    }
}

这是一个对象声明，它提供了一种简洁的方式来声明一个单例对象。然而，本节将介绍对象表达式。

对象表达式允许创建匿名类的对象，基本上就是不明确使用 class 关键字声明的类。它们被称为匿名对象，因为它们通过表达式而不是名字来定义。

创建一个匿名对象，需要使用 object 关键字并在花括号中定义其成员：

class Demo {
    private val greeting = object {
        val hello = "Hello"
        val world = "World!"
        fun print() {
            println(" $hello $world ")
        }
    }

    fun printGreeting() {
        greeting.print()
    }
}

fun main() {
    Demo().printGreeting()
}

在这个例子中，Demo 类中的 greeting 属性保存了一个匿名对象，该对象具有 hello 和 world 属性以及一个 print() 方法。

然而，有关于这些对象表达式的具体规则：

当匿名对象用作局部或私有但不是内联声明（函数或属性）的类型时，其所有成员可以通过这个函数或属性访问。

看一个例子：

interface X {
    fun funX() {}
}

interface Y

class C {
    // 返回类型是 Any；`name` 不可访问。
    fun getObject() = object {
        val name: String = "object"
    }

    // 返回类型是 X；`name` 不可访问。
    fun getObjectX() = object : X {
        override fun funX() {}
        val name: String = "object"
    }

    // 返回类型是 Y；`funX()` 和 `name` 不可访问。
    fun getObjectY(): Y = object : X, Y { // 需要显式返回类型
        override fun funX() {}
        val name: String = "object"
    }
}

在这个例子中：

• getObject() 返回一个匿名对象，类型是 Any，所以 name 属性不可访问。

• getObjectX() 返回一个类型为 X 的匿名对象，所以 name 属性不可访问，但可以访问 funX() 方法。

• getObjectY() 返回一个同时实现了 X 和 Y 接口的匿名对象。显式返回类型是必须的，name 属性和 funX() 方法都不可访问。

6. 带多个参数的索引访问运算符重载

创建一个基础的 2D 矩阵类：

class Matrix(rows: Int, cols: Int) {
    private val array: Array<IntArray> = Array(rows) { IntArray(cols) }

    fun get(x: Int, y: Int): Int {
        return array[x][y]
    }

    fun set(x: Int, y: Int, value: Int) {
        array[x][y] = value
    }
}

fun main() {
    val matrix = Matrix(3, 3)
    matrix.set(1, 1, 17)
    println(matrix.get(1, 1)) // 输出 17
}

这段代码相对直接，get 和 set 方法完成了任务，但不是最优雅的解决方案。Kotlin 的运算符重载可以使用更简洁和熟悉的数组样式语法。

通过向 get 和 set 函数添加 operator 关键字，可以使用 [] 运算符访问和修改矩阵元素：

class Matrix(rows: Int, cols: Int) {
    private val array: Array<IntArray> = Array(rows) { IntArray(cols) }

    operator fun get(x: Int, y: Int): Int {
        return array[x][y]
    }

    operator fun set(x: Int, y: Int, value: Int) {
        array[x][y] = value
    }
}

fun main() {
    val matrix = Matrix(3, 3)
    matrix[1, 1] = 17
    println(matrix[1, 1]) // 输出 17
}

这种小的改变使可读性和易用性大大提高。可以像使用数组一样，用 matrix[x, y] 来访问和修改元素.

7. 标签（Labels）

在 Kotlin 中，带标签的限定返回（qualified returns）非常常见。例如，以下代码：

suspend fun fetchSomething() {
    val result = withContext(Dispatchers.IO) {
        delay(1000) // 模拟网络请求
        return@withContext "something"
    }
    // 处理结果
}

在这个例子中，使用qualified返回来明确从传递给 withContext() 函数的 lambda 返回值。限定返回使用标签，在这里是隐式标签 withContext。

也可以使用显式标签来限定返回：

val result = withContext(Dispatchers.IO) explicitLabel@ {
    delay(1000) // 模拟网络请求
    return@explicitLabel "something"
}

在这个例子中，使用显式标签 explicitLabel 来限定返回。

本节将介绍较少使用的 break 和 continue 标签。

fun main() {
    for (i in 1..10) {
        for (j in 1..10) {
            if (i * j > 5) {
                break // 这将跳出内层循环
            }
        }
    }
}

在这个例子中，break 语句只在条件 i * j > 5 满足时退出内层循环。但如果想退出外层循环呢？这时标签就派上用场了：

outer@ for (i in 1..10) {
    for (j in 1..10) {
        if (i * j > 5) {
            break@outer // 这将跳出外层循环
        }
    }
}

现在，当条件满足时，代码退出外层循环。

8. Nothing 类型

在 Kotlin 中，除了与 Java 的 void 类型对应的 Unit 类型外，还有一个类型叫 Nothing。 Nothing 类型代表一个永不存在的值。

这种类型特别适用于永不返回值的函数，例如会抛出异常或无限循环的函数。

fun validateUsername(username: String?) {
    if (username.isNullOrBlank()) {
        fail()
    }
    val length = username.length 
    // ...
}

fun fail(): Nothing {
    throw IllegalArgumentException("Invalid username")
}

在这个实现中，fail() 函数的返回类型是 Nothing，表示这个函数永不返回值。因为它会抛出异常。Kotlin 编译器知道，在调用 fail() 后，程序不会正常运行。

9. 合约 (Contracts)

合约是 Kotlin 的一个很酷的特性，它可以向编译器提供代码的保证，从而使编译器更智能并且能够实现一些通常不可能的操作。

用一个 requireNotNull() 的例子来说明：

fun main() {
    val str: String? = getSomeString()
    requireNotNull(str)
    println(str.length) // 如果没有 requireNotNull()，编译器会关于 `str` 可为空
}

在这个例子中，声明了 str 为 nullable 类型的 String，然后输出它的长度。在调用 requireNotNull() 之后，可以安全地使用 str 作为非空的 String。

这正是 Kotlin 的合约实现的：

public inline fun <T : Any> requireNotNull(value: T?): T {
    contract {
        returns() implies (value != null)
    }
    return requireNotNull(value) { "Required value was null." }
}

合约函数 returns() implies (value != null) 向编译器保证，在成功返回后，value 将为非空。因此，即使 str 在 requireNotNull() 调用之前可能为空，在调用后编译器知道它是非空的。

结论

本文介绍了 Kotlin 语言中的一些鲜为人知但非常有用的特性和语法细节。 希望通过学习这些内容能更好地利用 Kotlin 语言的强大功能。