研究学习Kotlin的一些方法
ivem
7年前
<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>