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4年前发布

研究学习Kotlin的一些方法

   <p>Kotlin是一门让人感到很舒服的语言,相比Java来说,它更加简洁,省去了琐琐碎碎的语法工作,同时了提供了类似Lambda,String template,Null Safe Operator等特性。让开发者用起来得心应手。</p>    <p>普通的Java/Android程序员通常只需要很短的时间就能快速使用Kotlin。综合Kotlin的诸多优点,加上Flipboard美国团队自2015年已引入Kotlin,Flipboard中国团队也已经开始采用Kotlin来作为Android主要开发语言。</p>    <p>虽然Kotlin使用简单快捷,然而由于自己的深入研究的习惯导致每接触到Kotlin的新功能,就马不停蹄的研究它的本质,这里总结一下关于如何研究Kotlin的一些方法来快速研究掌握Kotlin。</p>    <h2>到底研究什么</h2>    <p>比如Kotlin中提供了一种类型叫做Object,使用它我们可以快速实现单例模式的应用。代码特别的简单</p>    <pre>  <code class="language-java">object AppSettings {    }  </code></pre>    <p>那么问题来了,kotlin这个object类型的类是如何实现的呢,Null安全操作符的实现原理,Lambda表达式是基于内部类还是真正的Lambda,这些问题就是我们要研究的对象。</p>    <h2>怎么研究</h2>    <ul>     <li>Kotlin和Java都是运行在JVM上,但是实际上JVM并不认识Java和Kotlin,因为它只和bytecode(即class文件)打交道。</li>     <li>因而通过研究bytecode,我们是可以了解Kotlin的一些深入原理的</li>     <li>由于同一份bytecode反编译成java和kotlin文件是等价的,所以将kotlin编译后的class文件反编译成Java,也是具有参考和研究价值的。</li>    </ul>    <h2>实践方法有哪些</h2>    <ul>     <li>利用Kotlin插件</li>     <li>利用kotlinc,javap等工具</li>    </ul>    <h2>一些实践</h2>    <h3>Null Safe Operator实现原理</h3>    <p>在Java中,我们经常会遇到空指针的问题,Kotlin特意增加了一个空指针安全操作符?。使用起来如下</p>    <pre>  <code class="language-java">fun testNullSafeOperator(string: String?) {      System.out.println(string?.toCharArray()?.getOrNull(10)?.hashCode())  }  </code></pre>    <p>当我们进行这样的调用时</p>    <pre>  <code class="language-java">testNullSafeOperator(null)  testNullSafeOperator("12345678901")  testNullSafeOperator("123")  </code></pre>    <p>得到的输出结果为</p>    <pre>  <code class="language-java">null  49  null  </code></pre>    <p>从结果可见,并没有像Java那样抛出NullPointerException,而是遇到空指针则不继续执行了。</p>    <p>那么Kotlin的这个空指针安全操作符是如何工作的呢,我们可以借助IntelliJ IDE的Kotlin插件来辅助我们研究,步骤如下</p>    <p>1.使用IntelliJ IDE打开一个待研究的Kotlin文件(需确保Kotlin插件已安装)</p>    <p style="text-align:center">2.按照下图依次点击至Show Kotlin Bytecode <img src="https://simg.open-open.com/show/036814813200c82b23b25abca0bc64ef.png"></p>    <p>3.上面的步骤操作后,会得到这样的bytecode</p>    <pre>  <code class="language-java">// access flags 0x19    public final static testNullSafeOperator(Ljava/lang/String;)V      @Lorg/jetbrains/annotations/Nullable;() // invisible, parameter 0     L0      LINENUMBER 11 L0      GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;      ALOAD 0      DUP      IFNULL L1   //对string字符串判空      INVOKESTATIC kotlin/text/StringsKt.toCharArray (Ljava/lang/String;)[C      DUP      IFNULL L1  //对CharArray判空      BIPUSH 10      INVOKESTATIC kotlin/collections/ArraysKt.getOrNull ([CI)Ljava/lang/Character;      DUP      IFNULL L1  //对Char判空      INVOKEVIRTUAL java/lang/Object.hashCode ()I      INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;      GOTO L2     L1      POP      ACONST_NULL     L2      INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/Object;)V     L3      LINENUMBER 12 L3      RETURN     L4      LOCALVARIABLE string Ljava/lang/String; L0 L4 0      MAXSTACK = 3      MAXLOCALS = 1  }  </code></pre>    <p style="text-align:center">由字节码分析可见,其实所谓的 空指针安全操作符其实内部就是以此判空来确保不出现空指针 ,如果字节码不好理解,那我们使用上面的Decompile功能,将bytecode转成Java,如图操作 <img src="https://simg.open-open.com/show/e43b9a95251922b5129e21c0b7fd9fb5.png"></p>    <p>反编译后得到的Java代码为</p>    <pre>  <code class="language-java">public static final void testNullSafeOperator(@Nullable String string) {        PrintStream var10000;        Integer var5;        label18: {           var10000 = System.out;           if(string != null) {              PrintStream var2 = var10000;              if(string == null) {                 throw new TypeCastException("null cannot be cast to non-null type java.lang.String");              }                char[] var4 = ((String)string).toCharArray();              Intrinsics.checkExpressionValueIsNotNull(var4, "(this as java.lang.String).toCharArray()");              char[] var3 = var4;              var10000 = var2;              if(var3 != null) {                 Character var10001 = ArraysKt.getOrNull(var3, 10);                 if(var10001 != null) {                    var5 = Integer.valueOf(var10001.hashCode());                    break label18;                 }              }           }             var5 = null;        }          var10000.println(var5);     }  </code></pre>    <p>这样读起来是不是更加容易理解呢。</p>    <h3>Object类型研究</h3>    <p>这里我们回到Object类型,还是再举个例子看看如何使用</p>    <pre>  <code class="language-java">//这是定义  object AppSettings {      fun updateConfig() {          //do some updating work      }  }  </code></pre>    <p>关于应用也很简单</p>    <pre>  <code class="language-java">//在Kotlin文件中调用  AppSettings.updateConfig()    //在Java文件中调用  AppSettings.INSTANCE.updateConfig();  </code></pre>    <p>我们先看一下AppSettings的字节码文件</p>    <pre>  <code class="language-java">// ================AppSettings.class =================  // class version 50.0 (50)  // access flags 0x31  public final class AppSettings {    // access flags 0x11    public final updateConfig()V     L0      LINENUMBER 7 L0      RETURN     L1      LOCALVARIABLE this LAppSettings; L0 L1 0      MAXSTACK = 0      MAXLOCALS = 1      // access flags 0x2    private <init>()V     L0      LINENUMBER 4 L0      ALOAD 0      INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V      ALOAD 0      CHECKCAST AppSettings      PUTSTATIC AppSettings.INSTANCE : LAppSettings;      RETURN     L1      LOCALVARIABLE this LAppSettings; L0 L1 0      MAXSTACK = 1      MAXLOCALS = 1      // access flags 0x19    public final static LAppSettings; INSTANCE      // access flags 0x8    static <clinit>()V     L0      LINENUMBER 4 L0      //静态代码块中实例化,即类加载时便开始实例化      NEW AppSettings      INVOKESPECIAL AppSettings.<init> ()V      RETURN      MAXSTACK = 1      MAXLOCALS = 0      @Lkotlin/Metadata;(mv={1, 1, 5}, bv={1, 0, 1}, k=1, d1={"\u0000\u0012\n\u0002\u0018\u0002\n\u0002\u0010\u0000\n\u0002\u0008\u0002\n\u0002\u0010\u0002\n\u0000\u0008\u00c6\u0002\u0018\u00002\u00020\u0001B\u0007\u0008\u0002\u00a2\u0006\u0002\u0010\u0002J\u0006\u0010\u0003\u001a\u00020\u0004\u00a8\u0006\u0005"}, d2={"LAppSettings;", "", "()V", "updateConfig", "", "production sources for module KotlinObject"})    // compiled from: AppSettings.kt  }  </code></pre>    <p>由此可见,Kotlin的object也就是Java的单例模式的实现,在静态代码块初始化实例。如果字节码没有看懂的话,可以尝试反编译成Java代码来详细研究。</p>    <h3>Lambda表达式研究</h3>    <p>除此之外,Kotlin也是支持了Lambda表达式的。由于并非所有的JVM版本都支持invokedynamic(Lambda表达式依赖的字节码指令),比如Java 6的JVM,这其中就包含了许多安卓设备。所以我们怀疑Kotlin可能是像Scala那样将lambda表达式转换成了匿名内部类。</p>    <p>一个简单的Lambda表达式例子</p>    <pre>  <code class="language-java">class Test {      fun testObservable() {          val observable = Observable()          observable.addObserver { o, arg ->              System.out.println("$o $arg")          }      }  }  </code></pre>    <p>我们使用插件同样查看bytecode</p>    <pre>  <code class="language-java">// ================Test.class =================  // class version 50.0 (50)  // access flags 0x31  public final class Test {        // access flags 0x11    public final testObservable()V     L0      LINENUMBER 8 L0      NEW java/util/Observable      DUP      INVOKESPECIAL java/util/Observable.<init> ()V      ASTORE 1     L1      LINENUMBER 9 L1      ALOAD 1      GETSTATIC Test$testObservable$1.INSTANCE : LTest$testObservable$1;  //这里就是使用了匿名内部类(常常包含$字符)      CHECKCAST java/util/Observer      INVOKEVIRTUAL java/util/Observable.addObserver (Ljava/util/Observer;)V     L2      LINENUMBER 12 L2      RETURN     L3      LOCALVARIABLE observable Ljava/util/Observable; L1 L3 1      LOCALVARIABLE this LTest; L0 L3 0      MAXSTACK = 2      MAXLOCALS = 2      // access flags 0x1    public <init>()V     L0      LINENUMBER 6 L0      ALOAD 0      INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V      RETURN     L1      LOCALVARIABLE this LTest; L0 L1 0      MAXSTACK = 1      MAXLOCALS = 1      @Lkotlin/Metadata;(mv={1, 1, 5}, bv={1, 0, 1}, k=1, d1={"\u0000\u0012\n\u0002\u0018\u0002\n\u0002\u0010\u0000\n\u0002\u0008\u0002\n\u0002\u0010\u0002\n\u0000\u0018\u00002\u00020\u0001B\u0005\u00a2\u0006\u0002\u0010\u0002J\u0006\u0010\u0003\u001a\u00020\u0004\u00a8\u0006\u0005"}, d2={"LTest;", "", "()V", "testObservable", "", "production sources for module KotlinObject"})    // access flags 0x18    final static INNERCLASS Test$testObservable$1 null null    // compiled from: Space.kt  }      // ================Test$testObservable$1.class =================  // class version 50.0 (50)  // access flags 0x30  //生成的匿名内部类,规则为  当前的类名$当前的方法名$匿名内部类序号  final class Test$testObservable$1 implements java/util/Observer  {        // access flags 0x11    public final update(Ljava/util/Observable;Ljava/lang/Object;)V     L0      LINENUMBER 10 L0      GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;      NEW java/lang/StringBuilder      DUP      INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V      ALOAD 1      INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/StringBuilder;      LDC " "      INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;      ALOAD 2      INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/StringBuilder;      INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;      INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V     L1      LINENUMBER 11 L1      RETURN     L2      LOCALVARIABLE this LTest$testObservable$1; L0 L2 0      LOCALVARIABLE o Ljava/util/Observable; L0 L2 1      LOCALVARIABLE arg Ljava/lang/Object; L0 L2 2      MAXSTACK = 3      MAXLOCALS = 3      // access flags 0x0    <init>()V      ALOAD 0      INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V      RETURN      MAXSTACK = 1      MAXLOCALS = 1      // access flags 0x19    public final static LTest$testObservable$1; INSTANCE      // access flags 0x8    static <clinit>()V      NEW Test$testObservable$1      DUP      INVOKESPECIAL Test$testObservable$1.<init> ()V      PUTSTATIC Test$testObservable$1.INSTANCE : LTest$testObservable$1;      RETURN      MAXSTACK = 2      MAXLOCALS = 0      @Lkotlin/Metadata;(mv={1, 1, 5}, bv={1, 0, 1}, k=3, d1={"\u0000\u0016\n\u0000\n\u0002\u0010\u0002\n\u0000\n\u0002\u0018\u0002\n\u0002\u0008\u0002\n\u0002\u0010\u0000\n\u0000\u0010\u0000\u001a\u00020\u00012\u000e\u0010\u0002\u001a\n \u0004*\u0004\u0018\u00010\u00030\u00032\u000e\u0010\u0005\u001a\n \u0004*\u0004\u0018\u00010\u00060\u0006H\n\u00a2\u0006\u0002\u0008\u0007"}, d2={"<anonymous>", "", "o", "Ljava/util/Observable;", "kotlin.jvm.PlatformType", "arg", "", "update"})    OUTERCLASS Test testObservable ()V    // access flags 0x18    final static INNERCLASS Test$testObservable$1 null null    // compiled from: Space.kt  }  </code></pre>    <p>分析字节码可以看到有两个class文件,因此可以推断出Kotlin的Lambda表达式目前是一种基于内部类的语法糖实现。</p>    <p>除此之外,我们还可以使用kotlinc(Kotlin编译器来验证)</p>    <pre>  <code class="language-java">kotlinc Test.kt  </code></pre>    <p>执行完成后,查看生成的class文件</p>    <pre>  <code class="language-java">ls | grep ^Test  Test$testObservable$1.class  Test.class  Test.kt  </code></pre>    <p>当然,我们还可以使用javap同样实现查看bytecode的功能,即 javap -c className </p>    <p>除此之外,我们还可以利用上面的方法研究如下Kotlin的特性</p>    <ul>     <li>lazy初始化</li>     <li>when表达式</li>     <li>方法引用</li>    </ul>    <p>关于Kotlin的研究方法目前就是这些,Kotlin很简单,但也要知其所以然,方能游刃有余编码。希望大家可以尝试Kotlin,并玩的开心。</p>    <p> </p>    <p>来自:http://droidyue.com/blog/2017/05/08/how-to-study-kotlin/</p>    <p> </p>    
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