你还在把Java当成Android官方开发语言吗？Kotlin了解一下！

导语：2017年Google IO大会宣布使用Kotlin作为Android的官方开发语言，相比较与典型的面相对象的JAVA语言，Kotlin作为一种新式的函数式编程语言，也有人称之为Android平台的Swift语言。

先让我们看下实现同样的功能，Java和Kotiln的对比：

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// JAVA，20多行代码，充斥着findViewById，类型转换，匿名内部类这样的无意义代码

public class MainJavaActivity extends Activity {
    @Override
    public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {        
    super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        TextView label = (TextView) findViewById(R.id.label);
        Button btn = (Button) findViewById(R.id.btn);

        label.setText("hello");
        label.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {           
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Log.d("Glen","onClick TextView");
            }
        });
        btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener(){            
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Log.d("Glen","onClick Button");
            }
        });
    }
}

再来看Kotlin

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// Kotlin,没有了冗余的findViewById，我们可以直接对资源id进行操作，也不需要匿名内部类的声明，更关注函数的实现本身，抛弃了复杂的格式
class MainKotlinActivity:Activity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        R.id.label.setText("hello")
        R.id.label.onClick { Log.d("Glen","onClick TextView") }
        R.id.btn.onClick { Log.d("Glen","onClick Button") }
    }
}

实现这些需要借助Kotlin的扩展函数与高阶函数，本文主要介绍一下扩展函数。

1. Kotlin 扩展函数与扩展属性(Kotlin Extensions)

Kotlin 能够扩展一个类的新功能而无需继承该类，或者对任意的类使用像“装饰者(Decorator)”这样的设计模式。这些都是通过叫做“扩展(extensions)”的特殊声明实现的。Kotlin扩展声明既支持扩展函数也支持扩展属性，本文主要讨论扩展函数，至于扩展属性实现的机制类似。

扩展函数的声明非常简单，他的关键字是.，此外我们需要一个“接受者类型(recievier type)”来作为他的前缀。以类MutableList<Int>为例，现在为它扩展一个swap方法，如下：

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fun MutableList<Int>.swap(index1:Int,index2:Int) {
    val tmp = this[index1]
    this[index1] = this[index2]
    this[index2] = tmp
}

MutableList<T>是kotlin提供的基础库collection中的List容器类，这里在声明里作为“接受者类型”，.作为声明关键字，swap是扩展函数名，其余和Kotlin声明一个普通函数并无区别。

额外提一句，Kotlin的this语法要比JAVA更灵活，这里扩展函数体里的this代表的是接受者类型对象。

如果我们想要调用这个扩展函数，可以这样：

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fun use(){
    val list = mutableListOf(1,2,3)
    list.swap(1,2)
}

2. Kotlin扩展函数是怎么实现的

扩展函数的调用看起来就像是原生方法一样自然，使用起来也非常顺手，但是这样的方法会不会带来性能方面的掣肘呢？有必要探究一下Kotlin是如何实现扩展函数的，直接分析Kotlin源码难度还是挺大，还好Android Studio提供了一些工具，我们可以通过Kotlin ByteCode指令，查看Kotlin语言转换的字节码文件，仍以MutableList<Int>,swap为例，转换为字节码之后的文件如下：

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// ================com/example/glensun/demo/extension/MutableListDemoKt.class =================
// class version 50.0 (50)
// access flags 0x31

public final class com/example/glensun/demo/extension/MutableListDemoKt {  

   // access flags 0x19
  // signature (Ljava/util/List<Ljava/lang/Integer;>;II)V
  // declaration: void swap(java.util.List<java.lang.Integer>, int, int)
  public final static swap(Ljava/util/List;II)V
    @Lorg/jetbrains/annotations/NotNull;() // invisible, parameter 0
   L0
    ALOAD 0
    LDC "$receiver"
    INVOKESTATIC kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkParameterIsNotNull (Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V
   L1
    LINENUMBER 8 L1
    ALOAD 0
    ILOAD 1
    INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object;
    CHECKCAST java/lang/Number
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Number.intValue ()I
    ISTORE 3
   L2
    LINENUMBER 9 L2
    ALOAD 0
    ILOAD 1
    ALOAD 0
    ILOAD 2
    INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object;
    INVOKEINTERFACE java/util/List.set (ILjava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
    POP
   L3
    LINENUMBER 10 L3
    ALOAD 0
    ILOAD 2
    ILOAD 3
    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
    INVOKEINTERFACE java/util/List.set (ILjava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
    POP
   L4
    LINENUMBER 11 L4
    RETURN
   L5
    LOCALVARIABLE tmp I L2 L5 3
    LOCALVARIABLE $receiver Ljava/util/List; L0 L5 0
    LOCALVARIABLE index1 I L0 L5 1
    LOCALVARIABLE index2 I L0 L5 2
    MAXSTACK = 4
    MAXLOCALS = 4

  @Lkotlin/Metadata;(mv={1, 1, 7}, bv={1, 0, 2}, k=2, d1={"u0000u0012nu0000nu0002u0010u0002nu0002u0010!nu0002u0010u0008nu0002u0008u0003u001a u0010u0000u001au00020u0001*u0008u0012u0004u0012u00020u00030u00022u0006u0010u0004u001au00020u00032u0006u0010u0005u001au00020u0003u00a8u0006u0006"}, d2={"swap", "", "", "", "index1", "index2", "production sources for module app"})  
// compiled from: MutableListDemo.kt

}
// ================META-INF/production sources for module app.kotlin_module =================

这里的字节码已经相当直观，更令人惊喜的是Android Studio还具备将字节码转为JAVA文件的能力，点击上面的Decompile按钮，可以得到如下JAVA代码：

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import java.util.List;
import kotlin.Metadata;
import kotlin.jvm.internal.Intrinsics;
import org.jetbrains.annotations.NotNull;

@Metadata(
   mv = {1, 1, 7},
   bv = {1, 0, 2},
   k = 2,
   d1 = {"u0000u0012nu0000nu0002u0010u0002nu0002u0010!nu0002u0010bnu0002bu0003u001a u0010u0000u001au00020u0001*bu0012u0004u0012u00020u00030u00022u0006u0010u0004u001au00020u00032u0006u0010u0005u001au00020u0003¨u0006u0006"},
   d2 = {"swap", "", "", "", "index1", "index2", "production sources for module app"}
)

public final class MutableListDemoKt {   
    public static final void swap(@NotNull List $receiver, int index1, int index2) {
      Intrinsics.checkParameterIsNotNull($receiver, "$receiver");      
    int tmp = ((Number)$receiver.get(index1)).intValue();
      $receiver.set(index1, $receiver.get(index2));
      $receiver.set(index2, Integer.valueOf(tmp));
   }
}

从得到的JAVA文件分析，扩展函数的实现非常简单，它没有修改接受者类型的成员，仅仅是通过静态方法来实现的。这样，我们虽然不必担心扩展函数会带来额外的性能消耗，但是它也不会带来性能上的优化。

3.更复杂的情况

下面来讨论一些更特殊的情况。

3.1 当发生继承时，扩展函数由于本质上是静态方法，它会严格按照参数类型去执行调用，而不会去优先执行或者主动执行父类的方法，如下的例子所示：

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open class A

class B:A()

fun A.foo() = "a"

fun B.foo() = "b"

fun printFoo(a:A){
   println(a.foo())
}

println(B())

上述例子的输出结果是a，因为扩展函数的入参类型是A，他将会严格按照入参类型执行函数调用。

3.2 如果扩展函数和现有的类成员发生冲突，kotlin将会默认使用类成员，这一步选择是在编译期处理的，生成的字节码是将会是调用类成员的方法，如下例子：

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class C{    
    fun foo() {println("Member")}
}

fun C.foo() {println("Extension")}

println(C().foo())

上述的例子将会输出Member。Kotlin不允许扩展一个已有的成员，原因也很好理解，我们不希望扩展函数成为调用三方sdk的漏洞，不过如果你试图使用重载的方式创建扩展函数，这样是可行的。

3.3 Kotlin严格区分了可能为空和不为空的入参类型，同样也应用在扩展函数的中，为了声明一个可能为空的接受者类型，可以参考如下例子：

代码语言：javascript复制

fun <T> MutableList<T>?.swap(index1:Int,index2:Int){
    if(this == null){
        println(null)
        return
    } 

    val tmp = this[index1]    
    this[index1] = this[index2]    
    this[index2] = tmp
}

3.4 我们有时候还希望能够添加类似JAVA的“静态函数”的扩展函数，这时需要借助“伴随对象(Companion Object)”来实现，如下这个例子：

代码语言：javascript复制

class D{
    companion object{
        val m = 1
    }
}

fun D.Companion.foo(){
    println("$m in extension")
}

D.foo()

上面的例子会输出1 in extension，注意这里调用foo这个扩展函数时，并不需要类D的实例，类似于JAVA的静态方法。

3.5 如果留意前面的例子，我们会发现kotlin的this语法和JAVA不同，使用范围更灵活，仅以扩展函数为例，当在扩展函数里调用this时，指代的是接受者类型的实例，那么如果这个扩展函数声明在一个类内部，我们如何通过this获取到类的实例呢？可以参考下面的例子：

代码语言：javascript复制

class E{    
    fun foo(){
        println("foo in Class E")
    }

}
class F{    
    fun foo(){
        println("foo in Class F")
    }

    fun E.foo2(){        
        this.foo()        
        this@F.foo()
    }
}

E().foo2()

这里使用了kotlin的this指定语法，关键字是@,后接指定的类型，上述例子的输出结果是

代码语言：javascript复制

foo in Class E
foo in Class F

4. 扩展函数的作用域

一般来说，我们习惯将扩展函数直接定义在包内，例如：

代码语言：javascript复制

package com.example.extension

fun MutableList<Int>.swap(index1:Int,index2:Int) {
    val tmp = this[index1]
    this[index1] = this[index2]
    this[index2] = tmp
}

这样，在同一个包内可以直接调用改扩展函数，如果我们需要跨包调用扩展函数，我们需要通过import来指明，以上述的例子为例，可以通过import com.example.extension.swap来指定这个扩展函数，也可以通过import com.example.extension.*表示引入该包内的所有扩展函数。得益于Android Studio具备的自动联想能力，通常不需要我们主动输入import指令。

有时候，我们也会把扩展函数定义在类的内部，例如：

代码语言：javascript复制

class G {
    fun Int.foo(){
        println("foo in Class G")
    }
}

这里的Int.foo()是一个定义在类G内部的扩展函数，在这个扩展函数里，我们直接使用Int类型作为接受者类型，因为我们将扩展函数定义在了类的内部，即使我们设置访问权限为public，它也只能在该类或者该类的子类中被访问，如果我们设置访问权限为private，那么在子类中也不能访问这个扩展函数。

5. 扩展函数的实际应用

5.1 Utils工具类

在JAVA中，我们习惯将工具类命名成*Utils，例如FileUtils,StringUtils等等，著名的java.util.Collections也是这么实现的。调用这些方法的时候，总觉得这些类名碍手碍脚的，例如这样：

代码语言：javascript复制

// Java

Collections.swap(list, Collections.binarySearch(list, Collections.max(otherList)), Collections.max(list));
Collections.max(list));

通过静态引用，能让情况看起来好一点，例如这样：

代码语言：javascript复制

// Java

swap(list, binarySearch(list, max(otherList)), max(list));

但是这样既没有IDE的自动联想提示，方法调用的主体也显得不明确。如果能做成下面这样就好了：

代码语言：javascript复制

// Java

list.swap(list.binarySearch(otherList.max()), list.max());

但是list是JAVA默认的基础类，在JAVA语言里，如果不使用继承，肯定是没法做到这样的，而在Kotlin中就可以借助扩展函数来实现啦。

5.2 Android View 胶水代码

回到最开始的例子，对于Android开发来说，对findViewById()这个方法一定不会陌生，为了获取一个View对象，我们总得先调用findViewById()然后再执行类型转换，这样无意义的胶水代码让Activity或者Fragment显得臃肿无比，例如：

代码语言：javascript复制

// JAVA

public class MainJavaActivity extends Activity {    
    @Override
    public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {        
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        TextView label = (TextView) findViewById(R.id.label);
        Button btn = (Button) findViewById(R.id.btn);

        label.setText("hello");
        label.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {            
            @Override
            public void onClick(View v) {
                Log.d("Glen","onClick TextView");
            }
        });
        btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener(){           
             @Override
            public void onClick(View v) {
                Log.d("Glen","onClick Button");
            }
        });
    }
}

我们考虑利用扩展函数结合泛型，避免频繁的类型转换，扩展函数定义如下：

代码语言：javascript复制

//kotlin

fun <T : View> Activity.find(@IdRes id: Int): T {    
    return findViewById(id) as T
}

调用的时候，如下：

代码语言：javascript复制

// Kotlin
...
    TextView label = find(R.id.label);
    Button btn = find(R.id.btn);
...

只是我们还是需要获取到label,btn，这样无意义的中间变量，如果在Int类上扩展，可以直接对R.id.*操作，这样更直接，再结合高阶函数，函数定义如下：

代码语言：javascript复制

//Kotlin

fun Int.setText(str:String){
    val label = find<TextView>(this).apply {
        text = str
    }
}

fun Int.onClick(click: ()->Unit){
    val tmp = find<View>(this).apply {
        setOnClickListener{
            click()
        }
    }
}

我们就可以这样调用：

代码语言：javascript复制

//Kotlin

R.id.label.setText("hello")
R.id.label.onClick { Log.d("Glen","onClick TextView") }
R.id.btn.onClick { Log.d("Glen","onClick Button") }

通常这些扩展函数可以放到基类中，根据扩展函数的作用域知识，我们可以在所有子类中都调用到这些方法，所以kotlin的Activity可以写成：

代码语言：javascript复制

// Kotlin
class MainKotlinActivity:KotlinBaseActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        R.id.label.setText("hello")
        R.id.label.onClick { Log.d("Glen","onClick TextView") }
        R.id.btn.onClick { Log.d("Glen","onClick Button") }
    }
}

从原来JAVA冗余的20多行代码，精简到只需要3行代码，而且代码可读性更高，更加直观，这便是函数式编程语言Kotlin的强大威力。

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