从 Java 到 Kotlin，再从 Kotlin 回归 Java

我们尝试过Kotlin，但现在我们正在用Java10重写

我有我最喜欢的JVM语言集。Java的/main和Groovy的/test对我来说是组好的组合。2017年夏季，我的团队开始了一个新的微服务项目，我们就像往常一样谈论了语言和技术。在Allegro有几个支持Kotlin的团队，而且我们也想尝试新的东西，所以我们决定试试Kotlin。由于Kotlin中没有 Spock 的替代品，我们决定继续在/test中使用Groovy（ Spek 没有Spock好用）。在2018年的冬天，每天与Kotlin相伴的几个月后，我们总结出了正反两面，并且得出Kotlin使我们的生产力下降的结论。我们开始用Java重写这个微服务。

这有几个原因：

• 名称遮蔽

• 类型推断

• 编译时空指针安全

• 类文字

• 反向类型声明

• 伴侣对象

• 集合文字

• 也许？ 不

• 数据类

• 公开课

• 陡峭的学习曲线

名称遮掩

这是 Kotlin 让我感到最大惊喜的地方。看看这个函数：

fun inc(num : Int) {
    val num = 2
    if (num > 0) {
        val num = 3
    }
    println ("num: " + num)
}

当你调用inc(1)的时候会输出什么呢？在Kotlin中方法参数是一个值，所以你不能改变num参数。这是好的语言设计，因为你不应该改变方法的参数。但是你可以用相同的名称定义另一个变量，并按照你想要的方式初始化。现在，在这个方法级别的范围中你拥有两个叫做num的变量。当然，同一时间你只能访问其中一个num，所以num的值会改变。将军，无解了。

在if主体中，你可以添加另一个num，这并不令人震惊（新的块级别作用域）。

好的，在Kotlin中，inc(1)输出2。但是在Java中，等效代码将无法通过编译。

void inc(int num) {
    int num = 2; //error: variable 'num' is already defined in the scope
    if (num > 0) {
        int num = 3; //error: variable 'num' is already defined in the scope
    }
    System.out.println ("num: " + num);
}

名称遮蔽不是Kotlin发明的。这在编程语言中着很常见。在Java中，我们习惯用方法参数来遮蔽类中的字段。

public class Shadow {
    int val;

    public Shadow(int val) {
        this.val = val;
    }
}

在Kotlin中，遮蔽有点过分了。当然，这是Kotlin团队的一个设计缺陷。IDEA团队试图把每一个遮蔽变量都通过简洁的警告来向你展示，以此修复这个问题：Name shadowed。两个团队都在同一家公司工作，所以或许他们可以相互交流并在遮蔽问题上达成一致共识？我感觉——IDEA是对的。我无法想象存在这种遮蔽了方法参数的有效用例。

类型推断

在Kotlin中，当你申明一个var或者val时，你通常让编译器从右边的表达式类型中猜测变量类型。我们将其称做局部变量类型推断，这对程序员来说是一个很大的改进。它允许我们在不影响静态类型检查的情况下简化代码。

例如，这段Kotlin代码：

var a = "10"

将由Kotlin编译器翻译成：

var a : String = "10"

它曾经是胜过Java的真正优点。我故意说曾经是，因为——有个好消息——Java10 已经有这个功能了，并且Java10现在已经可以使用了。

Java10 中的类型涂端：

var a = "10";

公平的说，我需要补充一点，Kotlin在这个领域仍然略胜一筹。你也可以在其他上下文中使用类型推断，例如，单行方法。

更多关于Java10 中的 局部变量类型推断 。

编译时空值安全

Null-safe 类型是Kotlin的杀手级特征。 这个想法很好。 在Kotlin，类型是默认的非空值。 如果您需要一个可空类型，您需要添加？符号， 例如:

val a: String? = null      // ok

val b: String = null       // 编译错误

如果您在没有空检查的情况下使用可空变量，那么Kotlin将无法编译，例如：

println (a.length)          // compilation error
println (a?.length)         // fine, prints null
println (a?.length ?: 0)    // fine, prints 0

一旦你有了这两种类型， non-nullable  T  和nullable  T?， 您可以忘记Java中最常见的异常——NullPointerException。 真的吗? 不幸的是，事情并不是那么简单。

当您的Kotlin代码必须与Java代码一起使用时，事情就变得很糟糕了（库是用Java编写的，所以我猜它经常发生）。 然后，第三种类型就跳出来了——T! 它被称为平台类型，它的意思是T或T?， 或者如果我们想要精确，T! 意味着具有未定义空值的 T类型 。 这种奇怪的类型不能用Kotlin来表示，它只能从Java类型推断出来。 T! 会误导你，因为它放松了对空的限制，并禁用了Kotlin的空值安全限制。

看看下面的Java方法：

public class Utils {
    static String format(String text) {
        return text.isEmpty() ? null : text;
    }
}

现在，您想要从Kotlin调用format(string)。 您应该使用哪种类型来使用这个Java方法的结果？ 好吧，你有三个选择。

第一种方法。 你可以使用字符串，代码看起来很安全，但是会抛出空指针异常。

fun doSth(text: String) {
    val f: String = Utils.format(text)       // compiles but assignment can throw NPE at runtime
    println ("f.len : " + f.length)
}

你需要用增加判断来解决这个问题：

fun doSth(text: String) {
    val f: String = Utils.format(text) ?: ""  // 
    println ("f.len : " + f.length)
}

第二种方法。 您可以使用String?， 然后你的程序就是空值安全的了。

fun doSth(text: String) {
    val f: String? = Utils.format(text)   // safe
    println ("f.len : " + f.length)       // compilation error, fine
    println ("f.len : " + f?.length)      // null-safe with ? operator
}

第三种方法。 如果你让Kotlin做了令人难以置信的局部变量类型推断呢？

fun doSth(text: String) {
    val f = Utils.format(text)            // f type inferred as String!
    println ("f.len : " + f.length)       // compiles but can throw NPE at runtime
}

坏主意。 这个Kotlin的代码看起来很安全，也可以编译通过，但是允许空值在你的代码中不受约束的游走，就像在Java中一样。

还有一个窍门，!! 操作符。 使用它来强制推断f类型为String类型：

fun doSth(text: String) {
    val f = Utils.format(text)!!          // throws NPE when format() returns null
    println ("f.len : " + f.length)
}

在我看来， Kotlin 的类型系统中所有这些类似scala的东西!，？和!!，实在是 太复杂了。 为什么Kotlin从Java的T类型推断到T! 而不是T?呢？ 似乎Java互操作性破坏了Kotlin的杀手特性——类型推断。 看起来您应该显式地声明类型（如T?），以满足由Java方法填充的所有Kotlin变量。

类 字面量

在使用Log4j或Gson之类的Java库时，类 字面量 是很常见的。

在 Java 中，我们用.class后缀来写类名：

Gson gson = new GsonBuilder().registerTypeAdapter(LocalDate.class, new LocalDateAdapter()).create();

在 Groovy 中，类字面量被简化为本质。 你可以省略.class，不管它是Groovy还是Java类都没关系。

def gson = new GsonBuilder().registerTypeAdapter(LocalDate, new LocalDateAdapter()).create()

Kotlin区分了Kotlin和Java类，并为其准备了不同的语法形式：

val kotlinClass : KClass<LocalDate> = LocalDate::class
val javaClass : Class<LocalDate> = LocalDate::class.java

所以在 Kotlin ，你不得不写：

val gson = GsonBuilder().registerTypeAdapter(LocalDate::class.java, LocalDateAdapter()).create()

这真是丑爆了。

相反顺序的类型声明

在C系列编程语言中，有一个标准的声明类型的方式。即先写出类型，再写出声明为该类型的东西（变量、字段、方法等）。

在 Java 中如下表示:

int inc(int i) {
    return i + 1;
}

在 Kotlin 中则是相反顺序的表示:

fun inc(i: Int): Int {
    return i + 1
}

这让人觉得恼火，因为：

首先，你得书写或者阅读介于名称和类型之间那个讨厌的冒号。这个多余的字母到底起什么作用？为什么要把名称和类型 分隔开 ？我不知道。不过我知道这会加大使用Kotlin的难度。

第二个问题。在阅读一个方法声明的时候，你最先想知道的应该是方法的名称和返回类型，然后才会去了解参数。

在 Kotlin 中，方法的返回类型远在行末，所以可能需要滚动屏幕来阅读：

private fun getMetricValue(kafkaTemplate : KafkaTemplate<String, ByteArray>, metricName : String) : Double {
    ...
}

另一种情况，如果参数是按分行的格式写出来的，你还得去寻找返回类型。要在下面这个方法定义中找到返回类型，你需要花多少时间？

@Bean
fun kafkaTemplate(
        @Value("/${interactions.kafka.bootstrap-servers-dc1}") bootstrapServersDc1: String,
        @Value("/${interactions.kafka.bootstrap-servers-dc2}") bootstrapServersDc2: String,
        cloudMetadata: CloudMetadata,
        @Value("/${interactions.kafka.batch-size}") batchSize: Int,
        @Value("/${interactions.kafka.linger-ms}") lingerMs: Int,
        metricRegistry : MetricRegistry
): KafkaTemplate<String, ByteArray> {

    val bootstrapServer = if (cloudMetadata.datacenter == "dc1") {
        bootstrapServersDc1
    }
    ...
}

关于相反顺序的 第三个问题 是限制了IDE的自动完成功能。在标准顺序中，因为是从类型开始，所以很容易找到类型。一旦确定了类型，IDE 就可以根据类型给出一些与之相关的变量名称作为建议。这样就可以快速输入变量名，不像这样：

MongoExperimentsRepository repository

即时在 Intellij 这么优秀的 IDE 中为 Kotlin 输入这样的变量名也十分不易。如果代码中存在很多 Repository，就很难在自动完成列表中找到匹配的那一个。换句话说，你得手工输入完整的变量名。

repository : MongoExperimentsRepository

伴生对象

一个 Java 程序员来到 Kotlin 阵营。

“嗨，Kotlin。我是新来的，有静态成员可用吗？”他问。

“没有。我是面向对象的，而静态成员不是面向对象的，” Kotlin回答。

“好吧，但我需要用于 MyClass 日志记录器，该怎么办？”

“没问题，可以使用伴生对象。” 

“伴生对象是什么鬼？”

“它是与类绑定的一个单例对象。你可以把日志记录器放在伴生对象中，” Kotlin 如此解释。

“明白了。是这样吗？”

class MyClass {
    companion object {
        val logger = LoggerFactory.getLogger(MyClass::class.java)
    }
}

“对！“

“好麻烦的语法，”这个程序看起来有些疑惑，“不过还好，现在我可以像这样——MyClass.logger——调用日志记录了吗？就像在 Java 中使用静态成员那样？”

“嗯……是的，但是它不是静态成员！它只是一个对象。可以想像那是一个匿名内部类的单例实现。而实际上，这个类并不是匿名的，它的名字是 Companion，你可以省略这个名称。明白吗？这很简单。”

我很喜欢 对象声明 的概念——单例是种很有用的模式。从从语言中去掉静态成员就不太现实了。我们在Java中已经使用了若干年的静态日志记录器，这是非常经典的模式。因为它只是一个日志记录器，所以我们并不关心它是否是纯粹的面向对象。只要它起作用，而且不会造成损害就好。

有时候，我们 必须 使用静态成员。古老而友好的 public static void main() 仍然是启动 Java 应用的唯一方式。在没有Google的帮助下尝试着写出这个伴生对象。

class AppRunner {
    companion object {
        @JvmStatic fun main(args: Array<String>) {
            SpringApplication.run(AppRunner::class.java, *args)
        }
    }
}

集合字面量

在 Java 中初始化列表需要大量的模板代码：

import java.util.Arrays;
...

List<String> strings = Arrays.asList("Saab", "Volvo");

初始化 Map 更加繁琐，所以不少人使用 Guava ：

import com.google.common.collect.ImmutableMap;
...

Map<String, String> string = ImmutableMap.of("firstName", "John", "lastName", "Doe");

我们仍然在等待 Java 产生新语法来简化集合和映射表的字面表达。这样的语法在很多语言中都自然而便捷。

JavaScript:

const list = ['Saab', 'Volvo']
const map = {'firstName': 'John', 'lastName' : 'Doe'}

Python:

list = ['Saab', 'Volvo']
map = {'firstName': 'John', 'lastName': 'Doe'}

Groovy:

def list = ['Saab', 'Volvo']
def map = ['firstName': 'John', 'lastName': 'Doe']

简单来说，简洁的集合字面量语法在现代编程语言中倍受期待，尤其是初始化集合的时候。Kotlin 提供了一系列的内建函数来代替集合字面量： listOf()、mutableListOf()、mapOf()、hashMapOf()，等等。

Kotlin:

val list = listOf("Saab", "Volvo")
val map = mapOf("firstName" to "John", "lastName" to "Doe")

映射表中的键和值通过 to 运算符关联在一起，这很好，但是为什么不使用大家都熟悉的冒号(:)？真是令人失望！

Maybe？不

函数式编程语言（比如 Haskell）没有空(null)。它们提供 Maybe Monad（如果你不清楚 Monad，请阅读这篇由  Tomasz Nurkiewicz 撰写 文章 ）。

在很久以前，Scala 就将 Maybe 作为 Option 引入 JVM 世界，然后在 Java 8 中被采用，成为 Optional。现在 Optional 广泛应用于 API 边界，用于处理可能含空值的返回类型。

Kotlin 中并没有与 Optional 等价的东西。看起来你应该使用 Kotlin 的可空类型封装。我们来研究一下这个问题。

通常，在使用 Optional 时，你会先进行一系列空安全的转换，最后来处理空值。

比如在 Java 中：

public int parseAndInc(String number) {
    return Optional.ofNullable(number)
                   .map(Integer::parseInt)
                   .map(it -> it + 1)
                   .orElse(0);
}

在 Kotlin 中也没问题，使用 let 功能：

fun parseAndInc(number: String?): Int {
    return number.let { Integer.parseInt(it) }
                 .let { it -> it + 1 } ?: 0
}

可以吗？是的，但并不是这么简单。上面的代码可能会出错，从 parseInt() 中抛出 NPE。只有值存在的时候才能执行 Monad 风格的 map()，否则，null 只会简单的传递下去。这就是 map() 方便的原因。然后不幸的是，Kotlin 的 let 并不是这样工作的。它只是从左往右简单地执行调用，不在乎是否是空。

因此，要让这段代码对空安全，你必须在 let 前添加 ?：

fun parseAndInc(number: String?): Int {
    return number?.let { Integer.parseInt(it) }
                 ?.let { it -> it + 1 } ?: 0
}

现在，比如 Java 和 Kotlin 两个版本的可读性，你更喜欢哪一个？

想了解更多关于 Optional 的知识，可以阅读 Stephen Colebourne 的博客 。