Kotlin教学(二)函数

ゝ一世哀愁。 2022-06-02 06:44 165阅读 0赞

# Kotlin教学(二)函数 #

标签： Kotlin

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> 本文包括：  
> 1. 介绍用于集合、字符串和一般表达式的函数  
> 2. 如何使用命名参数，默认参数值，中缀调用语法  
> 3. 如何通过扩展函数和扩展属性将Java库适配到Kotlin中  
> 4. 如何使用顶层和局部的函数和属性构造你的代码

*  Kotlin教学二函数
 *  函数
    
     *  2-1 创建Kotlin中的集合
     *  2-2 使函数更容易调用
        
         *  1-命名参数
         *  2-默认参数值
         *  3-摆脱静态工具类顶层函数和属性
            
             *  顶层函数
             *  顶层属性
     *  2-3给其他类增加方法扩展函数和扩展属性
        
         *  1-导入和扩展函数
         *  2-在Java中调用扩展函数
         *  3-将工具函数作为扩展
         *  4-扩展函数无法被覆盖
         *  5-扩展属性
     *  4-集合varargs可变参数中缀调用以及库支持
        
         *  1-继承Java集合API
         *  2-可变参数函数接收任意数量的参数
         *  3-成对工作中缀调用和析构声明
     *  5-用于字符串和正则表达式的函数
        
         *  1-拆分字符串
         *  2-正则表达式和三重引号字符串
         *  3-三重引号字符串
     *  6-使你的代码整洁局部函数和扩展
     *  7-总结

# 函数 #

本节介绍Kotlin是如何提升每个程序最重要的核心部分：声明和调用函数。也会介绍如何通过扩展函数将Java库适配成Kotlin风格的代码，以发挥Kotlin语言的强大特性。

本节会将Kotlin中的集合、字符串和一般表达式作为讲解知识点的基础。

## 2-1 创建Kotlin中的集合 ##

先创建set、list或者map：

val set = setOf(1, 7, 53)
    val list = listOf(1, 7, 53)
    val map = mapOf(1 to "one", 7 to "seven", 53 to "fifty-three")

其中mapof的`to`是一个一般函数(中缀调用)，后面会介绍。

此外，`set.javaClass`等价于Java中的`set.getClass()`。注意Kotlin没有自己的集合，全部使用的Java库的集合。尽管如此，在Kotlin中却可以用这些Java集合拥有很多Java中原本没有的功能。

例如：

list.last()
    set.max()

## 2-2 使函数更容易调用 ##

我们先打印出集合的内容：

val list = listOf(1, 7, 53)
    println(list)

结果:

> \[1, 7, 53\]

会调用Java集合默认的`toString`方法，当然输出的格式并不一定是你所期望的。

我们实现一个函数`joinToString`用于改变集合输出结果的前缀，后缀和分隔符：

fun <T> joinToString(collection: Collection<T>,
                         separator: String,
                         prefix: String,
                         postfix: String
    ): String{
        val result = StringBuilder(prefix)
        for((index, element) in collection.withIndex()){
            if(index > 0) result.append(separator)
            result.append(element)
        }
        result.append(postfix)
        return result.toString()
    }

结果：

> `println(joinToString(list, "/", "(", ")"))`
> 
> (1/7/53)

### 1-命名参数 ###

Java中每次使用`joinToString`函数都需要按顺序传入参数，但是Kotlin中可以通过参数名来制定参数(不需要按照参数顺序):

println(joinToString(list, prefix = "(", postfix = ")", separator = "/"))

一旦使用了命名参数，则需要写上所有参数的名称，不然编译器会混乱。

> 提示：  
> IntelliJ IDEA会在你更改参数名时自动更新调用函数时指定的函数名。建议你通过Rename操作来更改参数名，而不是仅仅手写。
> 
> 警告：  
> 调用Java编写的方法时不能使用*命名参数*，包括JDK和Android框架中的所有方法。在Java 8中增加了在.class文件中保存参数名的可选特性，然而Kotlin是兼容Java 6的，因此不能在调用Java编写的方法时使用命名参数。

### 2-默认参数值 ###

Kotlin可以通过默认参数避免创造重载的函数，减少过多的重复代码。

这里改造一下joinToString函数：

fun <T> joinToString(collection: Collection<T>,
                         separator: String = ",",
                         prefix: String = "",
                         postfix: String = ""
    ): String{
        val result = StringBuilder(prefix)
        for((index, element) in collection.withIndex()){
            if(index > 0) result.append(separator)
            result.append(element)
        }
        result.append(postfix)
        return result.toString()
    }

分隔符、前缀和后缀都是用了默认值。接下来调用该函数：

println(joinToString(list, ";")) //按顺序填写，并省略尾随的所有参数
    println(joinToString(list, prefix = "(")) //命名参数：改变了前缀，其余采用默认值

结果：

> 1;7;53  
> (1,7,53

注意：

> Java中没有默认参数的概念。因此在Java中调用Kotlin函数，需要显式制定所有参数的值。如果你想让Java调用者使用Kotlin函数更加方便，可以通过`@JvmOverloads`注解这些函数。内置的编译器会自动产生Java重载的所有构造器。

给joinToString加上注解@JvmOverloads：

@JvmOverloads fun <T> joinToString...

### 3-摆脱静态工具类：顶层函数和属性 ###

Kotlin中你不需要创建任何无意义的工具Util类，因为你可以直接将函数放置到源代码的顶层，而不需要在任何类中。这些函数仍然是声明在文件顶部的包的成员。当你需要调用这些函数时，仍然需要导入这些内容。

#### 顶层函数 ####

package strings
    
    fun joinToString(...): String { ... }

必须在文件`join.kt`中有包`strings`，其中有函数`joinToString`。当文件编译时，仍然会产生一些类，因为JVM仅仅可以运行在类中的代码。在Kotlin中使用这些函数是很方便的。然而需要在Java中使用这些函数时，该如何处理呢？

编译器会将`join.kt`文件形成一个类`JoinKt`,其中顶层的方法会被转换成该类的静态方法。这就是在Java中调用这些函数，编译器所做的事情:

/* Java */
    package strings;
    public class JoinKt {
        public static String joinToString(...) { ... }
    }

Java中调用：

JoinKt.joinToString(list, "/", "(", ")");

当我们需要改变Kotlin文件转为Java class时的类名：

//文件最开始通过注解指定生成的类名
    @file:JvmName("StringFunctions")
    
    package strings
    fun joinToString(...): String { ... }

Java中调用：

/* Java */
    import strings.StringFunctions;
    StringFunctions.joinToString(list, ", ", "", "");

#### 顶层属性 ####

属性也能和函数一样放置在文件的顶层，虽然独立于类的单独数据不总是有需要的，但是仍然是有用的。

例如，你可以使用`var`属性去计算一些操作执行的次数:

var opCount = 0
    fun performOperation(){ 
        opCount++
        // ...
    }
    
    fun reportOperationCount() {
        println("Operation performed $opCount times")
    }

可以声明常量：

val UNIX_LINE_SEPARATOR = "\n"

默认的，顶层属性和其他属性一样，可以被Java代码通过访问器来访问get/set。如果想达到`public static final`的效果，可以使用`const`修饰符——用于原始类型的属性，例如String：

const val UNIX_LINE_SEPARATOR = "\n"

等效于Java代码：

public static final String UNIX_LINE_SEPARATOR = "\n"

## 2-3给其他类增加方法：扩展函数和扩展属性 ##

Kotlin中用到了JDK等Java库，Android框架等第三方框架时，如何在不重写这些API的情况下，扩展这些API呢？扩展函数就满足了这些需求。

`扩展函数`本质是一种能作为类的成员被调用，但却在该类外面定义的函数。

例如，我们给String扩展一个方法(lastChar)——能获取到String的最后一个字符：

fun String.lastChar(): Char = this.get(this.length - 1)

调用：

> `println("Hello".lastChar())`  
> o

通过这种方法，就给String扩展了lastChar()函数，而不需要像Java一样继承String，并添加新方法。在该语句中`String.lastChar()`的`String`被称为“接收者类型”，后面的this.get以及this.length的this被称为“接收对象”(在扩展函数内部，也可以省略this)

> 优点：  
> 这种方法，甚至不需要你有该类的源码。你也不需要关心该类是用Java编写的还是Kotlin编写的，或者是其他JVM语言如Groovy语言编写的。
> 
> 注意点：  
> 扩展函数可以直接访问类的属性和方法，但是不能访问该类的private或protected修饰的成员。

### 1-导入和扩展函数 ###

在Kotlin中使用扩展函数，需要提前导入该函数，无论是`import strings.lastChar`和`import strings.*`都可以导入，这样是为了防止以外的命名冲突。

可以使用别名来解决冲突：

import strings.lastChar as last
    val c = "Kotlin".last()

### 2-在Java中调用扩展函数 ###

比如扩展函数lastChar写在文件`StringUtil.kt`文件中，需要通过如下方法调用：

/* Java */
    char c = StringUtilKt.lastChar("Java");

可以发现Java将StringUtil.kt转为了StringUtilKt类，而扩展方法lastChar成为该类的静态方法。

### 3-将工具函数作为扩展 ###

比如我们要给集合Collection添加扩展：  
`fun <T> Collection<T>.joinToString(...){...}`

joinToString作为工具扩展到了集合之上。

扩展函数的静态特性意味着扩展函数不能在子类中被覆盖。

### 4-扩展函数无法被覆盖 ###

Kotlin中的方法覆盖一般都是成员函数，但是你不能覆盖一个扩展函数。

例如，View有click方法，Button继承自View并覆盖了click方法，可以实现多态：

open class View{
        open fun click() = println("View click")
    }
    fun View.showOff() = println("I'm a View")
    
    class Button: View(){
        override fun click() = println("Button click")
    }
    fun Button.showOff() = println("I'm a Button")
    
    fun main(args: Array<String>) {
        //子类覆盖父类函数
        var view: View = Button()
        view.click()
        //扩展函数
        view.showOff()
    }

结果：

> Button click  
> I’m a View

由此可见，对于View变量，调用click方法，最终会去调用Button的方法。扩展函数即使名称，参数都完全一样(showOff())也不具备这种多态性，因为扩展函数具有静态特性。

> 注意：  
> 如果有扩展函数和成员函数同名，会优先使用该扩展函数。这在扩展API时需要注意。

### 5-扩展属性 ###

扩展属性提供一种扩展API类的方法，但是扩展属性和类的属性是不一样的，不能有任何状态和field域(因此一定要定义getter)，之前扩展String的lastChar扩展函数，也可以用扩展属性来实现：

val String.lastChar: Char
        get() = get(length - 1)

当你在Java中访问扩展属性时，需要通过get方法去获取`StringUtilKt.getLastChar("Java")`.

## 4-集合：varargs(可变参数),中缀调用以及库支持 ##

本节讲解Kotlin标准库中用于集合的函数。通过这些内容，介绍语言相关的特性：

1.  `vararg`关键字允许你声明一个参数数量可变的函数
2.  中缀调用使你能够更方便的调用单参数的函数
3.  析构声明`destructuring declarations`，允许你拆解一个组合的值到多个变量中

### 1-继承Java集合API ###

Kotlin中使用了Java库的集合类时，有很多Java中没有的函数，比如`listOF,setOf`等等，这些都是作为扩展函数附加到Java库API上面的。

### 2-可变参数：函数接收任意数量的参数 ###

和Java中可变参数一样，Kotlin中也有可变参数：

val list = listOf(2, 3, 5, 9)

listOf函数原型如下：

fun listOf<T>(vararg values: T): List<T> { ... }

Kotlin与Java不同之处在于，Kotlin使用修饰符`varags`修饰参数。  
第二处不同在于，Java中你可以直接传入数组，Kotlin中需要显式解包数组，通过星号:

val array = arrayOf("Java", "C")
    val list = listOf("Kotlin", *array)
    list.forEach { println(it) }
    }

如上，这样能组合一些值和数组(“Kotlin”和array数组中的内容组合起来)，Java中是不允许的。

### 3-成对工作：中缀调用和析构声明 ###

创建一个map：

val map = mapOf(10 to "ten", 3 to "three", 99 to "ninty-nine")

`to`本质是中缀调用的方法，将函数名放置于目标对象和参数之间。`10 to "ten"`类似于`10.to("ten")`。

声明中缀函数，需要`infix`修饰符：

infix fun Any.to(other: Any) = Pair(this, other)

Kotlin中可以将元素对分配到一组变量中：

val (number, name) = 1 to "one"

## 5-用于字符串和正则表达式的函数 ##

Kotlin中字符串和Java毫无区别，互相兼容，也不需要额外的包装。但是Kotlin提供了很多强大简洁的扩展函数。

### 1-拆分字符串 ###

字符串的split方法，是用于拆分字符串。但是Java中`splite()`方法却无法生效在`.`(点)上，比如`"12.345-6.A".split(".")`，根据设想应该被拆分为12\\365-6\\A,但实际上却返回空数组，因为Java中`.`是表示任何字符的正则表达式。

Kotlin通过扩展函数解决了这些复杂的问题，如果你想要拆分正则表达式，需要`Regex`类型的参数，而不是`String`类型。这样更容易区分正则表达式和一般文本的情况：

println("12.345-6.A".split("\\.|-".toRegex())) //正则表达式，用.和-拆分

> \[12, 345, 6, A\]

非正则表达式：

println("12.345-6.A".split(".", "-"))

### 2-正则表达式和三重引号字符串 ###

现在有个目标，是从文件路径path中解析出目录，文件名和文件后缀，可以如下实现：

fun parsePath(path: String) {
        val directory = path.substringBeforeLast("/") //目录
        val fullName = path.substringAfterLast("/") //获得完整文件名
        val fileName = fullName.substringBeforeLast(".") //从完整文件名中解析
        val extension = fullName.substringAfterLast(".")
        println("Dir: $directory, name: $fileName, ext: $extension")
    }

> 调用：  
> parsePath(“/Users/yole/kotlin-book/chapter.adoc”)  
> 结果：Dir: /Users/yole/kotlin-book, name: chapter, ext: adoc

该实例也可以通过正则表达式实现：

fun parsePathRegexp(path: String) {
        val regex = """(.+)/(.+)\.(.+)""".toRegex()
        val matchResult = regex.matchEntire(path)
        if (matchResult != null) {
            //析构声明
            val (directory, filename, extension) = matchResult.destructured
            println("Dir: $directory, name: $filename, ext: $extension")
        }
    }

### 3-三重引号字符串 ###

三重引号字符串不仅可以避免转义字符，还可以包含任何字符，包括换行符。

val kotlinLogo = """| // .|// .|/ \"""
    println(kotlinLogo.trimMargin("."))     //删除.点号以及前面的空白内容

三重引号中依旧可以使用字符串模板`${...}`

## 6-使你的代码整洁：局部函数和扩展 ##

Java中总是会有一些重复代码，比如你想要验证用户信息合法，然后进行数据库操作，java思想代码如下：

fun saveUser(user: User) {
        //第一次合法性判断
        if (user.name.isEmpty()) {
            throw IllegalArgumentException(
                    "Cannot save user ${user.id}: Name is empty")
        }
        //第二次合法性判断
        if (user.address.isEmpty()){ 
            throw IllegalArgumentException(
                "Cannot save user ${user.id}: Address is empty")
        }
        //用户保存到数据库中等操作
    }

可以通过局部函数优化：

class User(val id: Int, val name: String, val address: String)
    fun saveUser(user: User) {
        //使用局部函数
        fun validate(value: String, fieldName: String) {
            if (value.isEmpty()) {
                throw IllegalArgumentException(
                        "Can't save user ${user.id}: " +
                            "$fieldName is empty")
            }
        }
        validate(user.name, "Name")
        validate(user.address, "Address")
        //用户保存到数据库中等操作
    }

通过扩展函数优化：

class User(val id: Int, val name: String, val address: String)
    //User的扩展函数
    fun User.validateBeforeSave() {
        fun validate(value: String, fieldName: String) {
            if (value.isEmpty()) {
                throw IllegalArgumentException(
                        "Can't save user $id: empty $fieldName")
            }
        }
        validate(name, "Name")
        validate(address, "Address")
    }
    
    fun saveUser(user: User) {
        user.validateBeforeSave() //对user合法性判断
        //用户保存到数据库中等操作
    }

通过扩展函数和局部函数，使得代码非常简洁，易读。比如上例中User扩展的方法，可能在用到User的其他地方根本不需要该方法，因此扩展函数的强大之处就显现出来。这里扩展函数还可以作为`saveUser()`的局部函数，但是这样不易理解，我们也不建议使用超过一层的嵌套。

## 7-总结 ##

*  Kotlin没有自己的集合类，而是扩展Java集合并提供更丰富的API。
 *  定义函数参数的默认值极大地减少了定义重载函数的需求，并且*命名参数*语法使得调用具有很多参数的函数更加易读。
 *  函数和属性可以在文件中直接声明，不仅仅作为类的成员，允许了更灵活的代码结构。
 *  扩展函数和扩展属性，使得你能扩展任何类的API，包括在外部库定义的类，而不需要修改它们的源码，并且没有运行时的额外消耗。
 *  中缀调用提供一种操作符类的简介语法，中缀调用仅仅生效于单参数的方法。
 *  Kotlin提供了大量便捷的字符串处理函数，能用于处理正则表达式或者单纯文本。
 *  三重引号字符串提供了便捷的方法，用于书写需要大量转义字符的表达式。
 *  局部函数能帮助我们的代码更加简洁并且消除重复。