尝鲜 Dart 2.7 最新语法之可空与非空类型

Love The Way You Lie 2022-12-09 05:24 123阅读 0赞

从这篇文章开始将进入 Dart 2.7 新特性的世界。我特别想用 Dart 官方一句话来描述 Dart 2.7：

> A safer, more expressive Dart.（更安全，更具表现力的 Dart）

因为在 Dart 2.7 添加了对扩展方法的支持，以及一个**用于处理带有特殊字符的 characters package（preview）**。此外，在 DartPad 中更新了对空安全（preview，类型安全可为可空和非空的类型）支持。

![3000c4f0-8841-11ea-88a5-45e17ab724d6][]

**为什么更安全？**

如果学过 Java 的编程语言就知道，我们经常会遇到 NPE（NullPointerException）的问题（俗称：空指针运行时异常）。然后学过 Kotlin 也会知道，Kotlin 相比 Java 最大优点之一就是可以极大避免 NPE 的问题，可是有人是否去思考为什么 Kotlin 能够很好解决 NPE 的问题。

其实 Kotlin 能够解决 NPE 的问题，本质是 **Kotlin 对它的类型系统做了非空和可空类型的划分**。比如定义一个非空的变量，若没有初始化则会静态提示报错，只有选择延迟初始化或者立即初始化报错提示才会消失，那么在使用这个变量的使用就能确保它是初始化过的，所以自然不可能出现空指针问题；比如定义一个可空的变量时，当在使用这个可空变量时，IDE 就会提示你需要对它做判空处理，这样一来自然也就不可能出现空指针问题了。

然而 Dart 的可空与非空类型和 Kotlin 的目的是一样的。因为在 Dart 没可空非空划分之前，Dart 和 Java 是一样：定义一个变量后不立即初始化，编译器不会报错；然后开发者随着后面代码逻辑冗长和复杂，忘记了初始化直接使用这个变量，然而这在编译期也无法检测到，一旦运行时执行就抛出异常。

未加入对 non-nullable 支持的 Dart 版本（目前稳定正式版本）：

![b76df570-8841-11ea-87a1-b52f91b0d835][]

运行结果：

![c7bcc370-8841-11ea-964b-25acc6dc87d5][]

加入对 non-nullable 支持的 Dart 版本（目前还是 experimental 中）：

![e4aa01a0-8841-11ea-a7d1-d3fcf898ab54][]

那么通过上面 IDE 编译期静态检查就能很好提醒开发者，在使用 name 变量前需要被初始化。这样以致于不会把异常抛到运行时。

**为什么更具表现力？**

因为**新增了扩展方法的支持**，也就意味着可以任意扩展你想要扩展类的方法。何为扩展方法，用一句话概括：它能实现对一个已经存在的类（这个类可能存在于不可修改的库中）扩展新增对应方法，然后在使用的过程中就像是直接调用这个类的成员方法一样。举个例子：

void main() {
        String lowercase = "ADsfc".toLowerCase();//toLowerCase 是 String 类成员方法，可以直接使用 .toLowerCase() 直接调用
        print(lowercase);
    
        int intValue = '200'.toInt();//然而 toInt() 并不是 String 类的成员方法，但是由于它是一个 String 类扩展方法，可以类似成员方法那样调用
        print(intValue);
    
        double doubleValue = '3.1415926'.toDouble();//然而 toDouble() 也不是 String 类的成员方法，但是由于它是一个 String 类扩展方法，可以类似成员方法那样调用
        print(doubleValue);
      }
    
      //定义一个在 String 类中的扩展
      extension ParseNumbers on String {
        int toInt() {
          return int.parse(this);
        }
    
        double toDouble() {
          return double.parse(this);
        }
      }

### 1. 为什么需要加入 non-nullable 的支持？ ###

加入 non-nullable 的支持，**可以更加健全 Dart 的类型系统**；从而使得类型系统更加安全，很大避免了类似 Java 中 NPE 问题，在 Dart 上则是对一个 Null 调用方法，会表现是 NoSuchMethodError 的异常。

![7861b5f0-8842-11ea-964b-25acc6dc87d5][]

从 Dart 官方路线来看，Dart 要支持 non-nullable 特性从很早之前就开始了，一直处于计划中，用官方的话说：

> 由于 Dart 和 Kotlin、C\#、Swift 一样也没有原语类型或值类型，因此 non-nullable 可以提供性能上的优势。具体参考：
> 
> [https://github.com/dart-lang/language/blob/master/accepted/future-releases/nnbd/roadmap.md][https_github.com_dart-lang_language_blob_master_accepted_future-releases_nnbd_roadmap.md]

![e2bc45f0-8842-11ea-88a5-45e17ab724d6][]

### 2. 加入 non-nullable 后对开发有什么影响？ ###

通过上面介绍我们知道，目前 Dart 版本并没有正式支持 non-nullable，所以在定义一个变量的时候，即使不对它初始化也不会出现静态提示错误。

#### **2.1 当在声明定义变量时，一定要做初始化或者延迟初始化** ####

比如现在的 Dart 你可以这样：

![296ce450-8843-11ea-bcb8-4d0cd6085df7][]

但是加入 non-nullable 后你会得到静态提示错误：

![3b874a90-8843-11ea-88a5-45e17ab724d6][]

![45991c70-8843-11ea-a7d1-d3fcf898ab54][]

解决方法：

*  声明时立即初始化

![5e246010-8843-11ea-98e9-7bb983a57b14][]

*  late 关键字实现延迟初始化

![6b892d80-8843-11ea-987d-cf5e8d931cfa][]

所以，总结一下最大影响在于：在加入 non-nullable 的支持后，当在声明定义变量的时候，一定要做初始化或者延迟初始化（一般使用 late 关键字，后面会详细讲解，但是需要注意的是使用 late 延迟初始化，使用该变量前一定要确定在这之前要初始化，否则也会抛出异常）。

#### **2.2 当在声明定义某个变量时，一定要先考虑当前变量是可空还是非空** ####

在声明一个可空类型变量的时候，就需要在使用的时候手动判空处理；声明一个非空变量的时候就会提示是否初始化或延迟初始化。

### 3. 官方对 non-nullable 支持进度 ###

#### **3.1 GitHub 最新 commit 的进度** ####

其实，官方一直在致力于 non-nullable 特性的支持，通过最近 GitHub 提交的记录就能看出，随便抽取最近的 commit：

![c4833160-8843-11ea-bcb8-4d0cd6085df7][]

#### **3.2 SDK 源码层面** ####

如果对 Dart SDK 源码感兴趣的小伙伴，可以发现官方已经偷偷在造另一个 SDK 了，那就是 sdk\_nnbd。

nnbd 全称就是 non-nullable by defalut，也就是这个 SDK 将在后续版本支持可空与非空类型。

![11789410-8844-11ea-8796-a9cf5f3268b1][]

注意：随着 nnbd 越来越完善，将采用逐步将 sdk\_nnbd 替代 SDK，不妨来看下它们包结构对比，几乎都是一样的。

![2da8c3d0-8844-11ea-87a1-b52f91b0d835][]

![383e1d90-8844-11ea-964b-25acc6dc87d5][]

### 4. non-nullable 语法新特性介绍 ###

#### **4.1 空类型声明符 `?`** ####

在 Dart 中声明可空类型声明符和 Kotlin 是一样的，都是通过 `?` 后跟在类型后面。

//kotlin 声明可空类型
    class Student {
        var name: String?//使用 ? 表示可空类型
        val age: Int
    }

//dart 声明可空类型
    class Student {
      String? name;//静态检查通过，使用 ? 表示可空类型，String? 则是可空类型 String
      int age; //静态检查错误
    }

如果可空类型变量 name，在它使用之前没有被初始化，那么它会被默认初始化为 null。

void main() {
        String? name;
        print(name); // output null
    }

#### **4.2 非空断言 `!`** ####

有时候我们会遇到一个场景，就是经过判空处理，编译器无法智能分析出是否进行过非空判断，这时候它还是会提示你去进行判空处理，这时候就没必要去再判断一次，你可以使用非空断言 `!`，强行告诉编译器这是一个不为空的变量。

注意：使用非空断言的变量必须保证确实不为 null，否则会抛出异常。比如下面的例子，编译器是无法推断出已经做了非空判断的：

![9edae240-8844-11ea-964b-25acc6dc87d5][]

这时候就可以使用 `!` 非空断言，来告诉编译器，在确定逻辑分支内，它是不可能为空的。

![b933b9f0-8844-11ea-96e7-813ac2c55aaf][]

注意：Dart 中的非空断言是 `!` 单感叹号，而 Kotlin 是 `!!` 双感叹号。

//dart 非空断言
    void main() {
      String? name;
      if (isNotNull(name)) {//其实已经做了判空处理，运行实际上是 OK 的，
        // 但是编译器无法智能推断是否进行判空，所以还是提示报错
        print(name!.length);
      } else {
        print(0);
      }
    }
    
    bool isNotNull(String? param) {
      return param != null;
    }

//Kotlin 非空断言
    fun main(args: Array<String>) {
        var name: String?
        if (isNotNull(name)) {
            println(name!!.length)//!! 非空断言
        } else {
            println(0)
        }
    }
    
    fun isNotNull(param: String?): Boolean {
        return param != null
    }

#### **4.3 late 延迟初始化** ####

late 关键字主要用于**延迟初始化**，从前面知道 Dart 加入 non-nullable 对于非空类型变量需要做初始化，初始化主要分为两种：**声明处默认值初始化和延迟初始化**。但是并不是所有场景都合适使用声明处默认值初始化，比如下面这个场景：

void main() {
      late Student student; //对于非内置基本数据类型，一般建议采用 late 延迟初始化，
      // 如果开始初始化需要创建一个默认的 Student 对象，这是不妥的。所以这时候 late 延迟初始化就派上用场了。
      student = createStudent('mike', 28);
      String name = "";//对于内置基本数据类型，如果没有严格延迟初始化，可以采用直接赋默认值初始化，如果有严格延迟初始化，就用 late
      double doubleValue = 34.5;
      int intValue = 100;
    }
    
    Student createStudent(String name, int age) {
      return Student(name, age)
    }
    
    class Student {
      String name;
      int age;
    
      Student(this.name, this.age);
    }

注意：late 延迟初始化使用时，当使用这个变量时，一定要确保在使用之前要初始化，否则抛出异常。

![f5b56180-8844-11ea-bcb8-4d0cd6085df7][]

注意：Dart 延迟初始化是使用 late 关键字，而在 Kotlin 中则使用 lateinit 关键字。

//dart late 关键字
    void main() {
      late Student student;//dart 使用 late 关键字，可以直接用于顶层函数 main
    }
    
    class Student {
      String name;
      int age;
    
      Student(this.name, this.age);
    }

//kotlin lateinit 关键字
    class Test {
        private lateinit var student: Student//使用 lateinit 进行延迟初始化，
        // 但是 Kotlin 不支持在顶层函数中使用 lateinit，而 Dart 可以
        init {
            initStudent()
        }
    
        fun initStudent() {
            //do logic
        }
    }
    
    data class Student(
        val name: String,
        val age: Int
    )

#### **4.4 late final 用于 final 变量延迟初始化** ####

late final 关键字主要用于**常量延迟初始化**，和 late 一样都是用于延迟初始化，但是 late final 只能被赋值一次。

late final int number;//声明顶层延迟初始化 final 变量
    number = 100;//合法
    number = 200;//非法

注意：现在所有顶层变量或静态变量都是延迟初始化，即使没有显示加上 late 关键字。

#### **4.5 required 关键字** ####

最开始 @required 是注解，现在它已经作为内置修饰符。主要用于允许根据需要标记任何命名参数（函数或类），使得它们不为空。因为可选参数中必须有个 required 参数或者该参数有个默认值。

![837d59e0-8846-11ea-8796-a9cf5f3268b1][]

void testFunc({required String param}) {//required 修饰符
        //do logic
    }

![8da301e0-8846-11ea-a7d1-d3fcf898ab54][]

//或者命名参数加默认值
    void testFunc({String param = 'defalut value'}) {//默认值
     //do logic
    }

![97b68170-8846-11ea-964b-25acc6dc87d5][]

//或者命名参数为可空类型
    void testFunc({String? param}) {
     //do logic
    }

![a29c4520-8846-11ea-a7d1-d3fcf898ab54][]

#### **4.6 `?[]` 运算符** ####

`?[]` 主要为了给索引运算符 `[]` 添加空判断的能力。

void main() {
        List<int>? numbers = [1, 2, 3];
        int? value = list?[0];  //value: 1
    }

#### **4.7 `?..` 级联运算符** ####

级联运算符可以有新的判空运算符 `?..`，在它以下级联操作仅在接收者不为 null 时执行。所以 `?..` 必须是级联序列中的第一级运算符：

void main() {
      Path? path;
      path
        ?..moveTo(3, 4)
        ..lineTo(4, 3);
    
      (null as List)
        ?..add(4)
        ..add(2)
        ..add(0);
    }

#### **4.8 `??` 运算符（result = expr1 ?? expr2）** ####

`??` 运算符表示 `??` 前面表达式值为 null 时，就执行后面表达式，或者可以把后面表达式赋值。如果发现 expr1 为 null，就返回 expr2 的值，否则就返回 expr1 的值，这个类似于 Kotlin 中的 `result = expr1 ?: expr2`。

main() {
        var choice = question.choice ?? 'A';
        //等价于
        var choice2;
        if(question.choice == null) {
            choice2 = 'A';
        } else {
            choice2 = question.choice;
        }
    }

#### **4.9 Never 类型** ####

Never 类型类似于在 `dart:core` 包中先前定义的 Null 类型（注意不是 null），它们都不能被继承（extend）、被实现（implement）、被混合（mixin），所以它们不能被扩展使用。

本质上，Never 意味着不允许任何类型，且不能将 Never 类本身实例化。只不过 Never 作为泛型存在于 `List<Never>` 中，意味着 List 必须为空集合，然而 `List<Null>` 表示集合中元素必须都是 null。

final neverList = <Never>[//[] 集合只能为空，里面不能有任何的值，否则会报错
      100,//检查报错
      null,//检查报错
      Never//因为 Never 不是一个值所以，编译期会报错
    ];
    
    final nullList = <Null> [//[] 集合只能为 null，不能含有非 null 的值，否则会报错
      100,//检查报错
      null,//检查正常
      null//检查正常
    ]

![1aff3590-8847-11ea-a7d1-d3fcf898ab54][]

### 5. 如何提前尝鲜使用 non-nullable？ ###

由于现在 non-nullable 还是处于 experiment 中，所以很多人不知道如何配置使用。这里给出两个尝鲜教程，可以提前帮助你去学习 non-nullable 语法特性。

#### **5.1 使用 Dart 2.7 的 DartPad 来尝鲜** ####

官方宣称已经在 DartPad、Dart 2.7 版本可以体验 non-nullable，具体的体验地址：

> [https://nullsafety.dartpad.dev/][https_nullsafety.dartpad.dev]

![43029640-8847-11ea-964b-25acc6dc87d5][]

![4b744cb0-8847-11ea-adf7-5b3165d0e0cb][]

#### **5.2 配置 IDE 支持 non-nullable experiment** ####

是不是用 DartPad 去学习可空和非空总觉得怪怪的，包括从 GitHub、Stack Overflow，有很多小伙伴想尝试在 IDE 中配置支持 non-nullable，可惜他们找了很久都没有找到很好的配置方案。

因为配置支持 non-nullable 还和 Dart SDK 的版本有关。下面我将带大家如何正确配置支持 non-nullable，开始划重点了：

首先，准备一个 2.8 的 dart-sdk，SDK 版本最好是在 2.8.0-dev9.0 之上的版本，我这里就以 2.8.0-dev9.0 版本为 SDK。dart-sdk 下载地址：

> [https://dart.dev/tools/sdk/archive][https_dart.dev_tools_sdk_archive]

选择 Dev channel 下载，选择对应版本和 OS 平台即可。

![b4cbeba0-8847-11ea-8796-a9cf5f3268b1][]

然后，将下载好的 2.8.0-dev9.0.zip 文件解压到指定目录，打开 IDE（这里以 IntelliJ IDEA 为例），配置 Dart SDK 路径，会自动识别当前 Dart SDK 版本。

![ea4000a0-8847-11ea-964b-25acc6dc87d5][]

然后，用 IDE 新建一个 Dart Command 项目，在 bin 目录再建一个 nnbd.dart 文件，并在文件中定义一个可空类型，未配置 non-nullable 的会直接提示报错。

![df04f100-8847-11ea-a590-9bad0c7f51a5][]

添加 analysis\_options.yaml 文件，来使得 IDE 的静态检查支持 non-nullable 的 experiment 的特性，并在 analysis\_options.yaml 添加如下代码：

analyzer:
        enable-experiment:
          - non-nullable

![278c7240-8848-11ea-987d-cf5e8d931cfa][]

添加 analysis\_options.yaml 文件后，此时 IDE 就不会提示报错，此时应该完成其中一半那就是静态检查可以正常通过。

![1c0eb450-8848-11ea-a590-9bad0c7f51a5][]

如果此时直接运行该代码是会抛出异常：

![33d6a7f0-8848-11ea-bcb8-4d0cd6085df7][]

为了解决 Dart VM 运行支持 non-nullable，还需要添加 VM options 参数。所以只需要在 Dart 执行命令中添加 `--enable-experiment=non-nullable` 即可。

# 直接命令编译
      dart --enable-experiment=non-nullable bin/nnbd.dart

为了更好在 IDE 上运行，可以直接在通过 Edit Configuaration 来配置 VM options 参数。

![4c041420-8848-11ea-bcb8-4d0cd6085df7][]

![64cc39b0-8848-11ea-a590-9bad0c7f51a5][]

最后，直接可以运行代码，这样就可以直接通过 IDE 来体验 non-nullable 的功能。

### 6. 总结 ###

到这里，有关 Dart 2.7 第一个新特性可空与非空类型就结束了，可以看到 Dart 官方正在致力于重构划分 Dart 的类型系统。 nnbd\_sdk 正在筹建中，慢慢后续可能需要开发者从原来的 SDK 迁移到 nnbd\_sdk 中，所以对于我们而言提前掌握它的语法特性很有用。

下一篇我们将进行 Dart 另一个具有表现力的语法新特性：扩展方法。

[3000c4f0-8841-11ea-88a5-45e17ab724d6]: /images/20221123/450237bd1d0e452f89f4a62c780d3d8a.png
[b76df570-8841-11ea-87a1-b52f91b0d835]: /images/20221123/46565d13638c42e6a20ba100467bf1f2.png
[c7bcc370-8841-11ea-964b-25acc6dc87d5]: /images/20221123/441581a57f474022b5f8b7fa4c6f0486.png
[e4aa01a0-8841-11ea-a7d1-d3fcf898ab54]: /images/20221123/37913d1f67d14fce908daf7484dd6f83.png
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[https_github.com_dart-lang_language_blob_master_accepted_future-releases_nnbd_roadmap.md]: https://github.com/dart-lang/language/blob/master/accepted/future-releases/nnbd/roadmap.md
[e2bc45f0-8842-11ea-88a5-45e17ab724d6]: /images/20221123/355a5bfbba1248eb909a541f787ce8af.png
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[5e246010-8843-11ea-98e9-7bb983a57b14]: /images/20221123/8c405d73c84345beb9831fa6af5e4c8a.png
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[c4833160-8843-11ea-bcb8-4d0cd6085df7]: /images/20221123/c99ca81bf0c34d0abcf94e0ece34b541.png
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[383e1d90-8844-11ea-964b-25acc6dc87d5]: /images/20221123/b50dafb0827c467baf84c08b0b475ded.png
[9edae240-8844-11ea-964b-25acc6dc87d5]: /images/20221123/cd6eef7014064a34a3a693292673179a.png
[b933b9f0-8844-11ea-96e7-813ac2c55aaf]: /images/20221123/a50f0ec6ce204aeaa4027495007a5890.png
[f5b56180-8844-11ea-bcb8-4d0cd6085df7]: /images/20221123/57be2b017fe24689b7a991b1a375c85f.png
[837d59e0-8846-11ea-8796-a9cf5f3268b1]: /images/20221123/5048bf3c599a4e6b9c59262536551e85.png
[8da301e0-8846-11ea-a7d1-d3fcf898ab54]: /images/20221123/a565316b78144dbe9bc0ddf07ed798aa.png
[97b68170-8846-11ea-964b-25acc6dc87d5]: /images/20221123/88e42e3032c040cab5441068539350ed.png
[a29c4520-8846-11ea-a7d1-d3fcf898ab54]: /images/20221123/dfbae9d8dfdc4d8ca1b9bfac8516b43f.png
[1aff3590-8847-11ea-a7d1-d3fcf898ab54]: /images/20221123/2269feaf25ea4af8bc4b9fb7cb4d37e7.png
[https_nullsafety.dartpad.dev]: https://nullsafety.dartpad.dev/
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