kotlin 开篇

找到那把三叉戟，你便能号令整个海洋。 ——《海王》

为什么需要新语言

Java是当今世界最流行的工业级语言，有着非常成熟的生态和广泛的开发群体。当初Android选择Java作为开发语言，也是为了吸引Java程序员这个世界上最大的开发群体。最早的一批Android程序员可能已经用Java写了近十年Android程序了，各种实践方法也比较成熟了。那么今天我们为什么还需要一门新语言呢？这就要从Java的发行历史说起了。

Java历史

其实从Java 5开始，Java就是一门很完备的工业级语言了，生态也非常成熟，各种框架层出不穷。但是后续的Java 6和Java 7只是在Java 5基础上添加了一些功能和语法糖，根本算不上大版本更新，我觉得版本号定为5.1，5.2可能更合适。如果你稍微了解过同期的C#，看看Lambda和LINQ，你大概也会对Java怒其不争吧。

直到2014年Java 8正式发布，才算是Java语言的一次大更新，加入了呼声很高的Lambda和stream。可是等等，Android是哪一年发布的？ 2008年 ！所以Android是以Java 6来进行开发。虽然从Android Studio 3.0开始可以 使用部分Java 8特性进行开发 了，但是非常好用的 stream 只能在Android 7.0以上使用（即minSdkVersion = 24）。受困于Android版本碎片化，我们只能放弃。那么用Java 6写代码到底有什么问题呢？

从一道算法题说起

请听题：有一个英文小写单词列表List/<String>，要求将其按首字母分组（key为 ‘a’ - ‘z’），并且每个分组内的单词列表都是按升序排序，得到一个Map/<Character, List/<String>>。请尝试用10行以内Java 6.0代码完成。

List<String> keywords = ...;
Map<Character, List<String>> result = new HashMap<>();
for (String k: keywords) {
    char firstChar = k.charAt(0);
    if (!result.contains(firstChar)) {
        result.put(firstChar, new ArrayList<String>());
    }
    result.get(firstChar).add(k);
}
for (List<String> list: result.values()) {
    Collections.sort(list);
}

实际上已经超过10行了。我们再看看业界标杆C#是怎么写的

List<string> keywords = …;
var result = keywords
        .GroupBy(k => k[0])
        .ToDictionary(
            g => g.Key,
            g => g.OrderBy(k => k).ToList());

为了代码可读性，我添加了一些换行。如果你愿意的话，写成一行也行。可以明显看出，对比当今先进语言，Java 6已经无法让人愉快的写代码。用Java 6写代码时，我们脑子里想的不是要 做什么 ，而是 怎么做 。

Java平台

我们平时说Java，其实包含了两个不同的概念：一是Java语言本身，二是Java虚拟机，即JVM。虽然上面吐槽了Java语言本身的历史包袱，但是JVM还是非常优秀的，它有非常多的优点：

• 跨平台
• 自动垃圾回收
• 运行速度快（你没看错。虽然Java程序速度没有C/C++快，但是在所有编程语言中Java属于速度快的那一拨。大数据框架 Hadoop 便是用Java开发，能顺利处理海量数据。）

我们知道Java代码编译后会生成 字节码 ，然后字节码在JVM中运行注意Android中的虚拟机并不是JVM，而是Dalvik/ART，但也是编译成字节码。那么有没有可能新 创造 一门语言，编译的时候也生成字节码，然后在JVM中运行呢？这样既可以摆脱Java的历史包袱，又能享受到JVM和成熟Java框架的各种好处！答案当然是肯定的！实际上Java平台已经衍生出 Scala 、 Clojure 、 Groovy 等比较流行的语言了。而今天我们要讲的 Kotlin 则是Java平台中的新贵，出自大名鼎鼎的 JetBrains 公司。打开他们的官网你就会发现，很多著名的IDE（比如 IntelliJ 、 RubyMine 、 WebStorm ）都是出自这家公司。IntelliJ是当今最主流的Java IDE，JetBrains公司在开发IntelliJ的过程中积累的经验令Kotlin的诞生显得水到渠成。而Google在2017年的I/O大会上 宣布 Kotlin成为Android开发的 官方编程语言 后，更是令Kotlin一夜之间成为最受瞩目的编程语言之一。那么我们来看看Kotlin会给我们带来哪些好处吧。

Kotlin带来的好处

Data Class

假设你在做一个金融交易系统，需要定义一个Class来表示每一笔支付，包含金额和币种。这里有一个简单的例子：

public class Purchase {
    public String currency;
    public int price; //为了便于演示，这里将价格设为整数类型
}

看起来不错。但是作为一个经验丰富的程序员，你一眼就发现了潜藏的问题。一个金融系统，一定是要保证每笔交易的正确性的，你肯定不希望object中的currency和price的值在某个模块里面被粗心的人修改了。所以你需要一个Immutable Class，即不可更改的类。于是你做了如下修改：

public class Purchase {
    private String currency;
    private int price;

    public Purchase(String currency, int price) {
        this.currency = currency;
        this.price = price;
    }

    public String getCurrency() { return this.currency; }
    public int getPrice() { return this.price; }
}

你将currency和price定义为private field，通过构造方法来赋值，并且只暴露get方法。这样就不用担心数据被其他人误修改了。完美！可是等等，这就够了吗？熟读《Java编程思想》的你立刻想起，一个完备的Class还需要重写 equals() 、 hashCode() 和 toString() 方法！于是你又添加了一些代码：

public class Purchase {
    ...

    public boolean equals(Object o) {}
    public hashCode() {}
    public String toString() {}
}

我就问你烦不烦:) 仅仅是表示金额和币种，怎么要写那么多代码？如果有十几个字段，那还不得上百行代码呀？！请看Kotlin中优雅的实现：

data class Purchase(val currency: String, val price: int)

没了。

一行代码搞定:)

关键字 val 会自动为currency和price创建不可更改的field，而 data 则会帮我们自动生成equals()、hashCode()和toString()方法！这还不是全部，看下面的代码：

val iPhone8 = Purchase(“CNY”, 5888)
val iPhoneX = iPhone8.copy(price = 8888)

看到 copy 方法了吗？是不是巨好用？这也是data class为我们自动生成的，方便吧:)

Extension Functions

Kotlin中的 Extension 类似于Objective-C中的 Category ，可以帮助我们扩展已有的Class，而无需继承这个Class，无论我们能不能访问源码。这对于系统Class以及一些第三方library中的Class特别有帮助。

随着项目规模的扩大，你的代码里肯定少不了一系列Utils类（比如 FileUtils.java ， DateUtils.java ）来封装一些繁琐但常用的功能。比如在Android开发中，如果我们要动态的调整一个View的宽高，必须要先将dp转为px，所以我们会有这样一个方法：

public class ScreenUtil {
    public static int dip2px(float dipValue) {
        return (int) (dipValue * density + 0.5f);
    }
}

然后这样使用：

layoutParams.width = ScreenUtil.dip2px(16F)

这样看起来没什么不对，只是不太符合人的阅读习惯。看看用Extension能帮我们做些什么：

fun Int.toPx(): Int {
    return ScreenUtil.dip2px(this.toFloat())
}

我们给整数类型添加了一个Extension Function，叫做 toPx ，用来实现dp到px的转换。然后优雅的调用：

layoutParams.width = 16.toPx()

可读性是不是好多了 。你可能会想，Extension一个一个自己写也挺麻烦的，有没有大神把常用的Extension Functions封装成一个library啊？有的，Google爸爸已经帮我们考虑到了:kissing_heart:。请参看 Android KTX 项目。这个项目是 Android Jetpack 的一部分，而Jetpack也是我们接下来要分享的内容。

Null Safety

这是一个值得吹上三天三夜的革新。在Quora上有这样一个问题： 为什么空指针异常被称为10亿美金的错误？ 相信每一个Java程序员都对这个问题深有体会。看看我们为了避免程序崩溃，不得不写多么丑陋的代码：

if (a != null && a.b != null && a.b.c != null) {
    println(a.b.c.toString());
}

这样写有两个问题，一是代码很丑陋，二是本少爷很容易忘记做空指针检查啊:triumph:！！！Java 8引入了 Optional 来解决这个问题，比自己检查空指针要稍微优雅一点，但仍然有许多不必要的代码包装。

Kotlin的类型系统从一开始就致力于避免空指针异常。我们在Kotlin中定义变量时可以指定它为可空类型（Nullable Type）和不可空类型（Non-Null Type）。

var a: String = "abc" // 不可空
a = null // 编译报错
print(a.length) // 没问题

var b: String? = "abc" // 可空
b = null // 没问题
print(b.length) // 编译报错
print(b?.length) // 没问题

上例的a是Non-Null，而b是Nullable。他们的唯一区别是定义的时候b的 String 后面加了个问号 ? ，代表它是Nullable的。只有Nullable类型可以赋值为null。调用Nullable对象的方法时，需要加一个问号，像 b?.length 。如果b为null，那么 print(b?.length) 这行代码不会被执行。这样设计有什么好处呢？回到我们上一个例子，如果我们将 a ， a.b ， a.b.c 都定义为Nullable，那么就可以这样写：

println(a?.b?.c?.toString())

如果它们中间任意一个为null，那么 a?.b?.c?.toString() 这个 chain 就会返回 null 。是不是很强大很方便？理论上讲，只要我们的类型定义合理，那么90%的空指针异常都是能避免。为什么我不敢说100%？因为有时候我们看设计文档确定某个值绝对不可能为null，于是给它定义为Non-Null，结果程序运行时偏偏就传过来一个null……:joy:

Courtines

Android开发中多线程处理一直是一个难点，稍微不小心就容易出问题。你可能已经学习过 RxJava ，并在项目中成功使用RxJava来处理线程问题。这非常好。但是如果你的业务逻辑并没有复杂到必须用RxJava来解决，你应该看看Kotlin中的 Courtines 。Courtines通常翻译成_协程 ，在 Lua 等程序语言中已经有着广泛的应用。它的概念稍微有些复杂，我们可以暂时认为它是一种 无需锁_并且 没有线程切换开销 的轻量级线程。

我们看一个例子，假设我需要从网络取回来一些数据，然后保存到数据库，那么传统的异步回调写法是这样的：

networkRequest { result ->
   databaseSave(result) { rows ->
     // Result saved
   }
}

而用Courtines的写法是这样的：

val result = networkRequest()
databaseSave(result)
// Result saved

你可能已经发现了，这段代码根本不关心线程如何切换，只关心我到底要实现什么功能。实际上Courtines背后远比这要复杂，想要熟练使用需要经历一些学习曲线，但好在曲线并不算陡峭。我们后面会有专门文章来讲解如合使用Courtines。如果你已经激动的等不及了（和第一次知道Courtines时的我一样），可以先跟着Google Codelabs中的 教程 来练练手。

与Java的交互

虽然前面我们讲到，Java平台上的语言都会编译成字节码，但这并不代表所有语言都能与Java无缝交互。比如 Scala和Java的交互 就非常复杂。幸运的是，JetBrains从一开始就将与Java的交互性作为Kotlin的设计目标之一。无论是从Java调用Kotlin，还是从Kotlin调用Java，都非常自然，没有什么障碍。这意味着我们可以任意使用Java丰富的第三方库，也可以在现有的Java工程基础上用Kotlin添加新的功能。万一你遇到某些特殊情况，有一段逻辑用Kotlin搞不定（我写这篇文章时就遇到一个），可以把这段逻辑抽出来用Java写。有Java兜底，我们就能放心的为项目引入Kotlin了。

无障碍升级

我们前面讲到，要想在Android开发中使用Java 8中的stream，需要设定minSdkVersion = 24。如果将来要使用Java 9的新特性，恐怕又得等Android版本更新了。Kotlin则不同，你可以把它当作一个集成到项目中的第三方library，可以随时升级到最新版本！这意味着Kotlin将来推出的更多新特性都能应用到所有Android项目中！

迁移到Kotlin会遇到什么问题

前面讲了Kotlin的这么多好处，但要知道世上没有十全十美的语言。就Kotlin而言，目前社区反映比较多的问题是可见性修饰符（Visibility Modifiers）。我们知道Java中有四种访问权限： public ， protected ， private 和 package-private 。其中package-private是指在同一个包名下可见，在library开发中非常方便。而在Kotlin中没有了package-private，取而代之的是 internal ，即在同一个 模块（Module） 内可见。这样我们在设计library时必须对可见性控制有更周全的考虑。为Android开发library，不可避免的要重写系统方法。如果你用重写了一个Java中的 package-private 方法，那么不好意思，这个方法会变成 public ，原本并不想暴露出来的方法暴露了……

如果你主要做应用开发，那么目前已经没有什么坑了。Google已经逐渐用Kotlin重写Android文档中的所有例子，Github上用Kotlin开发的项目也在飞快增长。社区方面，在StackOverflow做的 2018年度调查 中，Kotlin更是一举登上最受欢迎语言榜第二名！就像前面讲的，万一有问题还有Java兜底。所以你唯一需要考虑的可能就是团队学习成本。好在Kotlin是一门非常简易、现代的语言，相信做这个决定并不困难。

回到最开始

我想肯定有好事的人要问，最开始那个算法题用Kotlin怎么写呢？

val keywords = arrayOf("apple", "app", "alpha", ...)
val result = keywords
        .groupBy { it[0] }
        .mapValues { it.value.sorted() }

你还在等什么？