Kotlin Contracts DSL

今天药忘吃喽~ 2022-04-25 07:42 161阅读 0赞

从 Kotlin 1.2 版本开始，如果你查看 `apply`、 `let` 等函数的源码，你会发现比 1.1 版本多了几行不明觉厉的代码：

1.  `public inline fun <T, R> T.let(block: (T) -> R): R {`
2.  `  // kotlin 1.2 加了下面三行代码`
3.  `  contract {`
4.  `     callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)`
5.  `  }`
6.  `  // kotlin 1.2 加了上面三行代码`
7.  `  return block(this)`
8.  `}`

很好，接下来就讲讲那几行多出来的代码到底有什么用。本文使用的 Kotlin 版本为 1.2.31。

## 简单的需求 ##

假设我们有这样一段代码：

1.  `fun some() {`
2.  `  var text: String? = getText()`
3.  ``
4.  `  if(text.isNullOrEmpty()) {`
5.  `     text = "我永远喜欢燕结芽"`
6.  `  }`
7.  ``
8.  `  println(text.length) // error, cannot smart cast to String`
9.  `}`

稍有常识的人都会看出，如果我们的代码继续执行，这个可空类型的 `text` 变量，在最后一行那里不可能为 `null`。

但是编译器并不喜欢按常理出牌，向你丢出了一个编译错误：Only safe (?.) or non-null asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type String?

原因在于编译器不能深入分析每个函数（在这个例子中是 `isNullOrEmpty`）的数据流，无法得知「 `test` 不为空」的事实，也就无法进行 Smart Cast 了。

所以如果要享受到 Smart Cast 的便利的话，可以手动将 `isNullOrEmpty` 内联展开：

1.  `if(text == null || text.isEmpty()) {`
2.  `  text = "我永远喜欢燕结芽"`
3.  `}`
4.  `println(text.length) // ok, smart cast to String`

为了解决这个问题，于是就有了 Contracts DSL。

## Contracts DSL ##

Contracts DSL 可以为编译器提供关于函数行为的附加信息，帮助编译器分析函数的实际运行情况。

我们可以查看一下 isNullOrEmpty 的源码：

1.  `public inline fun CharSequence?.isNullOrEmpty(): Boolean {`
2.  `  contract {`
3.  `     returns(false) implies (this@isNullOrEmpty != null)`
4.  `  }`
5.  `  return this == null || this.length == 0`
6.  `}`

你可以看到 `contract` 代码块里面的那行代码，表示「如果返回值为 `false`，那么 `this`（函数的接收者）不为 `null`」。

因为这个东西目前还是个实验性特性，处于内部评估的状态，尚未对外公开发布，所以是默认关闭的。如果启用了该特性，那么编译器就能解析获取 Contracts DSL 所表达的信息，用于数据流分析。

为了开启这个特性，我们需要给编译器传入提供额外的编译参数： `-Xeffect-system` 和 `-Xread-deserialized-contracts`。然后下面的代码就能够正常通过编译：

1.  `fun test() {`
2.  `  val str: String?`
3.  `  run {`
4.  `     // captured value initialization is forbidden due to possible reassignment`
5.  `     str = "でないと、私のすごいとこ 見せられないじゃん"`
6.  `  }`
7.  `  println(str) // str not initialized`
8.  ``
9.  `  val notNull1: Any? = str`
10. `  requireNotNull(notNull1)`
11. `  println(notNull1.hashCode()) // cannot smart cast to Any`
12. ``
13. `  val notNull2: String? = str`
14. `  if (!notNull2.isNullOrEmpty()) {`
15. `     println(notNull2.length) // cannot smart cast to String`
16. `  }`
17. `}`

虽然在 IDEA 里这些代码仍然会被标上红色下划线表示有错，但是加上编译器参数后的确能通过编译，也能够正常运行。

就拿上面例子的 `run` 函数说起，看看源码：

1.  `public inline fun <R> run(block: () -> R): R {`
2.  `  contract {`
3.  `     callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)`
4.  `  }`
5.  `  return block()`
6.  `}`

编译器可以知道「传入的 lambda 会立即在“原地”执行有且仅有一次」，那么 `str` 一定会被初始化，而且不会被重新赋值。编译通过！

现在 Contracts DSL 位于 `kotlin.internal.contracts` 这个包内，是 `internal` 的，一般用户还无法直接拿来写自己的 contract，等JB那帮人把这个功能做好了就会公开这套API了。

### 编写自己的 contract ###

既然这玩意是 `internal` 的，那我把它改成 `public` 总能用了吧。

于是手工编译了一份魔改过的 Kotlin 标准库，使用后发现 IDEA 也能正确提示报错了。（貌似还需要加上编译器参数 `-Xallow-kotlin-package`（允许使用 `kotlin` 开头的包名））

然后随便写了一下，看起来就像这个截图这样：

![640?wx\_fmt=jpeg][640_wx_fmt_jpeg]

实际体验的话，那个 `implies()` 目前只支持几个基本的模式（空检验、类型检验等，以后应该会增加新的模式），IDEA 的报错也是时好时坏（一切以编译结果为准）。

而且我尝试写了如下的 contract：

1.  `inline fun <reified T> Any?.isInstanceOf(): Boolean {`
2.  `  contract {`
3.  `     returns(true) implies (this@isInstanceOf is T)`
4.  `  }`
5.  `  return this is T`
6.  `}`

也不知道是我太鶸还是 Kotlin 太辣鸡，上面这个 contract 看起来不起作用。

嘛反正是处于实验阶段的特性，也不强求什么，至少比没有强（

### 跑个题 ###

JetBrains 注解库有个 `@Contract` 可以实现类似的功能。虽然这个功能是 IDEA 提供的，不是 javac 的功能，并不能阻止错误的代码通过编译，仅仅只是增强 IDEA 的 Java 代码分析能力。

1.  `// KotlinMain.kt`
2.  `// 用kotlin写具体实现以干掉IDEA强大的Java代码分析功能`
3.  `fun isNullOrEmpty(cs: CharSequence?) = cs == null || cs.isEmpty()`
4.  `fun getNullableString(): String? = null`

1.  `import org.jetbrains.annotations.Contract;`
2.  ``
3.  `public class JavaMain {`
4.  `  @Contract("null->true") // 表示「输入 null 则一定返回 true」`
5.  `  private static boolean isNullOrEmpty(CharSequence cs) {`
6.  `     return KotlinMainKt.isNullOrEmpty(cs);`
7.  `  }`
8.  ``
9.  `  public static void main(String[] args) {`
10. `     String str = KotlinMainKt.getNullableString();`
11. `     if (isNullOrEmpty(str)) {`
12. `        // warning：调用hashCode可能会产生NullPointerException（这个warning是本来就有的）`
13. `        System.out.println(str.hashCode());`
14. `     } else {`
15. `        // 通过@Contract提供的信息可知else分支里str不为null，所以不会有warning`
16. `        System.out.println(str.hashCode());`
17. `     }`
18. ``
19. `     boolean b = isNullOrEmpty(null);`
20. ``     // 通过@Contract提供的信息可知`b`永远为null``
21. ``     // 所以会有 warning：condition `b` is always true``
22. `     if (b) System.out.println("でないと、私のすごいとこ 見せられないじゃん");`
23. `  }`
24. `}`

当然除此之外还有其他更高级的东西（不能再跑题了（逃

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