原文：
zh.annas-archive.org/md5/5516731C6537B7140E922B2C519B8673译者：飞龙
第五章：函数作为一等公民
在上一章中，我们看到了 Kotlin 特性与面向对象编程的关系。本章将介绍以前在标准 Android 开发中不存在的高级函数式编程特性。其中一些在 Java 8 中引入（通过 Retrolambda 插件在 Android 中引入），但 Kotlin 引入了更多的函数式编程特性。
这一章是关于高级函数和函数作为一等公民的。大多数概念对于过去使用过函数式语言的读者来说都是熟悉的。
在本章中，我们将涵盖以下主题：
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函数类型
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匿名函数
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Lambda 表达式
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lambda 表达式中单个参数的隐式名称
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高阶函数
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最后一个参数中的 lambda 约定
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Java Single Abstract Method（SAM）lambda 接口
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在参数上使用 Java 方法和 Java Single Abstract Method
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函数类型中的命名参数
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类型别名
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内联函数
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函数引用
函数类型
Kotlin 支持函数式编程，函数在 Kotlin 中是一等公民。在给定的编程语言中，一等公民是指支持其他实体通常可用的所有操作的实体。这些操作通常包括作为参数传递，从函数返回，并分配给变量。因此，“函数在 Kotlin 中是一等公民”这句话应该被理解为：“在 Kotlin 中可以将函数作为参数传递，从函数返回，并将其分配给变量”。虽然 Kotlin 是一种静态类型语言，但需要定义函数类型以允许这些操作。在 Kotlin 中，用于定义函数类型的表示法如下：
(types of parameters)->return type
以下是一些例子：
-
(Int)->Int：接受Int作为参数并返回Int的函数 -
()->Int：不接受任何参数并返回Int的函数 -
(Int)->Unit：接受Int并不返回任何东西（只有Unit，不需要返回）
以下是一些可以保存函数的属性的示例：
lateinit var a: (Int) -> Int
lateinit var b: ()->Int
lateinit var c: (String)->Unit
函数类型通常被定义为变量或参数的类型，可以将函数分配给它们，或者作为高阶函数的参数或结果类型。在 Kotlin 中，函数类型可以被视为接口。
我们将在本章后面看到，Kotlin 函数可以在参数中接受其他函数，甚至返回它们：
fun addCache(function: (Int) -> Int): (Int) -> Int {
// code
}
val fibonacciNumber: (Int)->Int = // function implementation
val fibonacciNumberWithCache = addCache(fibonacciNumber)
如果一个函数可以接受或返回一个函数，那么函数类型也需要能够定义接受函数作为参数或返回函数的函数。这可以通过简单地将函数类型表示法放置为参数或返回类型来实现。以下是一些例子：
-
(String)->(Int)->Int：接受String并返回一个接受Int类型并返回Int的函数。 -
(()->Int)->String：接受另一个函数作为参数，并返回String类型的函数。参数中的函数不接受任何参数，并返回Int。
每个带有函数类型的属性都可以像函数一样被调用：
val i = a(10)
val j = b()
c("Some String")
函数不仅可以存储在变量中，还可以用作泛型。例如，我们可以将函数保存在列表中：
var todoList: List<() -> Unit> = // ...
for (task in todoList) task()
前面的列表可以存储带有() -> Unit签名的函数。
底层的函数类型是什么？
在底层，函数类型只是泛型接口的一种语法糖。让我们看一些例子：
-
()->Unit签名是Function0<Unit>的接口。表达式是Function0，因为它没有参数，而Unit是返回类型。 -
(Int)->Unit签名是Function1<Int, Unit>的接口。表达式是Function1，因为它有一个参数。 -
()->(Int, Int)->String签名是Function0<Function2<Int, Int, String>>的接口。
所有这些接口只有一个方法，invoke，它是一个操作符。它允许对象像函数一样使用：
val a: (Int) -> Unit = //...
a(10) // 1
a.invoke(10) // 1
- 这两个语句具有相同的含义
函数接口不在标准库中。它们是合成的编译器生成的类型（它们在编译过程中生成）。因此，函数类型参数的数量没有人为限制，标准库的大小也不会增加。
匿名函数
定义函数为对象的一种方式是使用匿名函数。它们的工作方式与普通函数相同，但在fun关键字和参数声明之间没有名称，因此默认情况下它们被视为对象。以下是一些示例：
val a: (Int) -> Int = fun(i: Int) = i * 2 // 1
val b: ()->Int = fun(): Int { return 4 }
val c: (String)->Unit = fun(s: String){ println(s) }
- 这是一个匿名的单表达式函数。请注意，与普通的单表达式函数一样，当它从表达式返回类型中推断出时，不需要指定返回类型。
考虑以下用法：
// Usage
println(a(10)) // Prints: 20
println(b()) // Prints: 4
c("Kotlin rules") // Prints: Kotlin rules
在前面的示例中，函数类型是显式定义的，但是由于 Kotlin 有很好的类型推断系统，函数类型也可以从匿名默认函数定义的类型中推断出来：
var a = fun(i: Int) = i * 2
var b = fun(): Int { return 4 }
var c = fun(s: String){ println(s) }
它也可以反过来。当我们定义属性的类型时，我们不需要在匿名函数中显式设置参数类型，因为它们是从表达式返回类型中推断出来的：
var a: (Int)->Int = fun(i) = i * 2
var c: (String)->Unit = fun(s){ println(s) }
如果我们查看函数类型的方法，那么我们将看到里面只有invoke方法。invoke方法是一个操作符函数，它可以像函数调用一样使用。这就是为什么可以通过在括号内使用invoke调用来实现相同的结果：
println(a.invoke(4)) // Prints: 8
println(b.invoke()) // Prints: 4
c.invoke("Hello, World!") // Prints: Hello, World!
这种知识在某些情况下是有帮助的，比如当我们将函数保存在可空变量中时。例如，我们可以使用invoke方法通过安全调用：
var a: ((Int) -> Int)? = null // 1
if (false) a = fun(i: Int) = i * 2
print(a?.invoke(4)) // Prints: null
- 变量
a是可空的，我们使用安全调用来调用。
让我们看一个 Android 示例。我们经常希望定义一个单一的错误处理程序，其中包括多个日志记录方法，并将其作为参数传递给不同的对象。以下是我们可以使用匿名函数来实现它的方式：
val TAG = "MainActivity"
val errorHandler = fun (error: Throwable) {
if(BuildConfig.DEBUG) {
Log.e(TAG, error.message, error)
}
toast(error.message)
// Other methods, like: Crashlytics.logException(error)
}
// Usage in project
val adController = AdController(errorHandler)
val presenter = MainPresenter(errorHandler)
// Usage
val error = Error("ExampleError")
errorHandler(error) // Logs: MainActivity: ExampleError
匿名函数简单而有用。它们是定义可以用作对象并传递的函数的简单方式。但是有一种更简单的方法可以实现类似的行为，它被称为 lambda 表达式。
Lambda 表达式
在 Kotlin 中定义匿名函数的最简单方式是使用一个称为 lambda 表达式的特性。它们类似于 Java 8 的 lambda 表达式，但最大的区别是 Kotlin 的 lambda 实际上是闭包，因此允许我们从创建上下文更改变量。这在 Java 8 的 lambda 中是不允许的。我们将在本节后面讨论这种差异。让我们从一些简单的示例开始。Kotlin 中的 lambda 表达式具有以下表示法：
{ arguments -> function body }
返回值是最后一个表达式的结果。以下是一些简单的 lambda 表达式示例：
-
{ 1 }：一个 lambda 表达式，不接受参数并返回 1。它的类型是()->Int。 -
{ s: String -> println(s) }：一个 lambda 表达式，接受一个String类型的参数，并打印它。它返回Unit。它的类型是(String)->Unit。 -
{ a: Int, b: Int -> a + b }：一个 lambda 表达式，接受两个Int参数并返回它们的和。它的类型是(Int, Int)->Int。
我们在上一章中定义的函数可以使用 lambda 表达式来定义：
var a: (Int) -> Int = { i: Int -> i * 2 }
var b: ()->Int = { 4 }
var c: (String)->Unit = { s: String -> println(s) }
虽然 lambda 表达式中的返回值是从最后一个语句中取得的，但是除非有带有标签的return语句，否则是不允许使用return的：
var a: (Int) -> Int = { i: Int -> return i * 2 }
// Error: Return is not allowed there
var l: (Int) -> Int = l@ { i: Int -> return@l i * 2 }
Lambda 表达式可以是多行的：
val printAndReturn = { i: Int, j: Int ->
println("I calculate $i + $j")
i + j // 1
}
- 这是最后一个语句，因此这个表达式的结果将是一个返回值。
多个语句也可以在一行中定义，当它们用分号分隔时：
val printAndReturn = {i: Int, j: Int -> println("I calculate $i + $j");
i + j }
lambda 表达式不仅需要操作由参数提供的值。Kotlin 中的 lambda 表达式可以使用创建它们的上下文中的所有属性和函数：
val text = "Text"
var a: () -> Unit = { println(text) }
a() // Prints: Text
a() // Prints: Text
这是 Kotlin 和 Java 8 lambda 使用之间最大的区别。Java 匿名对象和 Java 8 lambda 表达式都允许我们使用上下文中的字段，但 Java 不允许我们为这些变量分配不同的值（lambda 中使用的 Java 变量必须是 final）：
https://github.com/OpenDocCN/freelearn-mobi-zh/raw/master/docs/andr-dev-kt/img/Image00036.jpg
Kotlin 通过允许 lambda 表达式和匿名函数修改这些变量迈出了一步。包围局部变量并允许我们在函数体内更改它们的 lambda 表达式称为闭包。Kotlin 完全支持闭包定义。为了避免混淆 lambda 和闭包，在本书中，我们将始终称它们为 lambda。让我们看一个例子：
var i = 1
val a: () -> Int = { ++i }
println (i) // Prints: 1
println (a()) // Prints: 2
println (i) // Prints: 2
println (a()) // Prints: 3
println (i) // Prints: 3
lambda 表达式可以使用和修改局部上下文中的变量。这是一个计数器的例子，其中值保存在一个局部变量中：
fun setUpCounter() {
var value: Int = 0
val showValue = { counterView.text = "$value" }
counterIncView.setOnClickListener { value++; showValue() }
// 1
counterDecView.setOnClickListener { value--; showValue() }
// 1
}
- 以下是如何在 Kotlin 中使用 lambda 表达式设置 View
onClickListener。这将在Java SAM support in Kotlin部分中描述。
由于这个特性，使用 lambda 表达式变得更简单。请注意，在前面的例子中，没有指定showValue的类型。这是因为在 Kotlin lambda 中，当编译器可以从上下文中推断出类型时，参数的类型是可选的：
val a: (Int) -> Int = { i -> i * 2 } // 1
val c: (String)->Unit = { s -> println(s) } // 2
-
i的推断类型是Int，因为函数类型定义了一个Int参数。 -
s的推断类型是String，因为函数类型定义了一个String参数。
正如我们在下面的例子中看到的，我们不需要指定参数的类型，因为它是从属性的类型中推断出来的。类型推断也可以以另一种方式工作–我们可以定义 lambda 表达式的参数类型以推断属性类型：
val b = { 4 } // 1
val c = { s: String -> println(s) } // 2
val a = { i: Int -> i * 2 } // 3
-
推断的类型是
()->Int，因为4是Int，并且没有参数类型。 -
推断的类型是
(String)->Unit，因为参数被定义为String，而println方法的返回类型是Unit。 -
推断的类型是
(Int)->Int，因为i被定义为Int，并且Int的 times 操作的返回类型也是Int。
这种推断简化了 lambda 表达式的定义。通常，在我们将 lambda 表达式定义为函数参数时，我们不需要每次指定参数类型。但还有另一个好处–虽然参数类型可以被推断，但可以使用更简单的表示法来表示单个参数的 lambda 表达式。让我们在下一节中讨论这个问题。
单个参数的隐式名称
当满足两个条件时，我们可以省略 lambda 参数定义并使用it关键字访问参数：
-
只有一个参数
-
参数类型可以从上下文中推断出来
举个例子，让我们再次定义属性a和c，但这次使用单个参数的隐式名称：
val a: (Int) -> Int = { it * 2 } // 1
val c: (String)->Unit = { println(it) } // 2
-
与
{ i -> i * 2 }相同。 -
与
{ s -> println(s) }相同。
这种表示法在 Kotlin 中非常流行，主要是因为它更短，可以避免参数类型的指定。它还提高了 LINQ 风格中定义的处理的可读性。这种风格需要尚未介绍的组件，但只是为了展示这个想法，让我们看一个例子：
strings.filter { it.length = 5 }.map { it.toUpperCase() }
假设 strings 是List<String>，这个表达式会过滤长度等于5的字符串，并将它们转换为大写。
请注意，在 lambda 表达式的主体中，我们可以使用String类的方法。这是因为函数类型（例如filter的(String)->Boolean）是从方法定义中推断出来的，它从可迭代类型（List<String>）中推断出String。此外，返回的列表的类型（List<String>）取决于 lambda 返回的内容（String）。
LINQ 风格在函数式语言中很受欢迎，因为它使集合或字符串处理的语法变得非常简单和简洁。它将在第七章 扩展函数和属性中更详细地讨论。
高阶函数
高阶函数是一个至少接受一个函数作为参数或将函数作为其结果返回的函数。在 Kotlin 中，它得到了充分的支持，因为函数是一等公民。让我们在一个例子中看看它。假设我们需要两个函数：一个函数将从列表中添加所有BigDecimal数字，另一个函数将得到所有这些数字的乘积（列表中所有元素之间的乘法结果）：
fun sum(numbers: List<BigDecimal>): BigDecimal {
var sum = BigDecimal.ZERO
for (num in numbers) {
sum += num
}
return sum
}
fun prod(numbers: List<BigDecimal>): BigDecimal {
var prod = BigDecimal.ONE
for (num in numbers) {
prod *= num
}
return prod
}
// Usage
val numbers = listOf(
BigDecimal.TEN,
BigDecimal.ONE,
BigDecimal.valueOf(2)
)
print(numbers) //[10, 1, 2]
println(prod(numbers)) // 20
println(sum(numbers)) // 13
这些是可读的函数，但这些函数几乎相同。唯一的区别是名称、累加器（BigDecimal.ZERO或BigDecimal.ONE）和操作。如果我们遵循DRY（不要重复自己）规则，那么我们不应该在项目中留下两个相似代码的部分。虽然很容易定义一个函数，它将具有类似的行为，只是使用的对象不同，但很难定义一个函数，它将根据执行的操作不同（这里，函数根据用于累加的操作不同）。解决方案是使用函数类型，因为我们可以将操作作为参数传递。在这个例子中，可以这样提取公共方法：
fun sum(numbers: List<BigDecimal>) =
fold(numbers, BigDecimal.ZERO) { acc, num -> acc + num }
fun prod(numbers: List<BigDecimal>) =
fold(numbers, BigDecimal.ONE) { acc, num -> acc * num }
private fun fold(
numbers: List<BigDecimal>,
start: BigDecimal,
accumulator: (BigDecimal, BigDecimal) -> BigDecimal
): BigDecimal {
var acc = start
for (num in numbers) {
acc = accumulator(acc, num)
}
return acc
}
// Usage
fun BD(i: Long) = BigDecimal.valueOf(i)
val numbers = listOf(BD(1), BD(2), BD(3), BD(4))
println(sum(numbers)) // Prints: 10
println(prod(numbers)) // Prints: 24
fold函数遍历数字并使用每个元素更新acc。请注意，函数参数像任何其他类型一样定义，并且可以像任何其他函数一样使用。例如，我们可以有可变参数函数类型参数：
fun longOperation(vararg observers: ()->Unit) {
//...
for(o in observers) o()
}
在longOperation中，for用于迭代所有观察者并依次调用它们。这个函数允许提供多个函数作为参数。这里是一个例子：
longOperation({ notifyMainView() }, { notifyFooterView() })
Kotlin 中的函数也可以返回函数。例如，我们可以定义一个函数，它将创建具有相同错误日志记录但不同标记的自定义错误处理程序：
fun makeErrorHandler(tag: String) = fun (error: Throwable) {
if(BuildConfig.DEBUG) Log.e(tag, error.message, error)
toast(error.message)
// Other methods, like: Crashlytics.logException(error)
}
// Usage in project
val adController = AdController(makeErrorHandler("Ad in MainActivity"))
val presenter = MainPresenter(makeErrorHandler("MainPresenter"))
// Usage
val exampleHandler = makeErrorHandler("Example Handler")
exampleHandler(Error("Some Error")) // Logs: Example Handler: Some Error
函数参数中使用函数的三种最常见情况是：
-
为函数提供操作
-
观察者（监听器）模式
-
线程操作后的回调
让我们详细看看它们。
为函数提供操作
正如我们在前一节中看到的，有时我们想从函数中提取公共功能，但它们在使用的操作上有所不同。在这种情况下，我们仍然可以提取这个功能，但是我们需要提供一个区分它们的操作参数。这样，任何常见的模式都可以被提取和重用。例如，我们通常只需要列表中与某些谓词匹配的元素，比如当我们只想显示活动元素时。传统上，这样实现：
var visibleTasks = emptyList<Task>()
for (task in tasks) {
if (task.active)
visibleTasks += task
}
虽然这是一个常见的操作，但我们可以提取仅根据谓词过滤一些元素的功能，以分离函数并更容易使用它：
fun <T> filter(list: List<T>, predicate: (T)->Boolean) {
var visibleTasks = emptyList<T>()
for (elem in list) {
if (predicate(elem))
visibleTasks += elem
}
}
var visibleTasks = filter(tasks, { it.active })
使用高阶函数的这种方式非常重要，并且在整本书中经常会被描述，但这并不是高阶函数经常被使用的唯一方式。
观察者（监听器）模式
当事件发生时，我们使用观察者（监听器）模式来执行操作。在 Android 开发中，观察者经常设置为视图元素。常见的例子是点击监听器、触摸监听器或文本监视器。在 Kotlin 中，我们可以在没有样板文件的情况下设置监听器。例如，设置按钮点击监听器如下所示：
button.setOnClickListener({ someOperation() })
请注意，setOnClickListener是 Android 库中的一个 Java 方法。稍后，我们将详细看到为什么我们可以使用它与 lambda 表达式。监听器的创建非常简单。这是一个例子：
var listeners: List<()->Unit> = emptyList() // 1
fun addListener(listener: ()->Unit) {
listeners += listener // 2
}
fun invokeListeners() {
for( listener in listeners) listener() // 3
}
-
在这里，我们创建一个空列表来保存所有监听器。
-
我们可以简单地将监听器添加到监听器列表中。
-
我们可以遍历监听器并依次调用它们。
很难想象有一个更简单的实现方式。还有另一个常见的用例，即在线程操作后常用的参数。
线程操作后的回调
如果我们需要执行一个长时间的操作，并且不想让用户等待，那么我们必须在另一个线程中启动它。为了能够在单独的线程中调用长时间操作后的回调，我们需要将其作为参数传递。这是一个示例函数：
fun longOperationAsync(longOperation: ()->Unit, callback: ()->Unit) {
Thread({ // 1
longOperation() // 2
callback() // 3
}).start() // 4
}
// Usage
longOperationAsync
(
longOperation =
{
Thread.sleep(1000L
) }
,
callback =
{
print
("After second"
) }
// 5, Prints:
After second
)
println
("Now"
) // 6, Prints: Now
-
在这里，我们创建
Thread。我们还传递了一个我们想要在构造函数参数上执行的 lambda 表达式。 -
在这里，我们正在执行一个长时间的操作。
-
在这里，我们启动了提供的回调操作。
-
start是启动定义线程的方法。 -
在一秒延迟后打印。
-
立即打印。
实际上，有一些流行的替代方案可以使用回调，例如 RxJava。不过，经典的回调仍然常用，在 Kotlin 中可以无样板实现。
这些是使用高阶函数的最常见用例。所有这些都允许我们提取公共行为并减少样板文件。Kotlin 允许在高阶函数方面进行一些改进。
命名参数和 lambda 表达式的组合
在 Android 中使用默认命名参数和 lambda 表达式可以非常有用。让我们看一些其他实际的 Android 示例。假设我们有一个函数，它下载元素并将它们显示给用户。我们将添加一些参数：
-
onStart：这将在网络操作之前调用 -
onFinish：这将在网络操作之后调用
fun getAndFillList(onStart: () -> Unit = {},
onFinish: () -> Unit = {}){
// code
}
然后，我们可以在onStart和onFinish中显示和隐藏加载旋转器：
getAndFillList(
onStart = { view.loadingProgress = true } ,
onFinish = { view.loadingProgress = false }
)
如果我们从swipeRefresh开始，那么当它完成时我们只需要隐藏它：
getAndFillList(onFinish = { view.swipeRefresh.isRefreshing =
false })
如果我们想进行一个安静的刷新，那么我们只需调用这个：
getAndFillList()
命名参数语法和 lambda 表达式是多用途函数的完美匹配。这连接了选择要实现的参数和应该实现的操作的能力。如果一个函数包含多个函数类型参数，那么在大多数情况下，应该使用命名参数语法。这是因为当使用多个 lambda 表达式作为参数时，它们很少是自解释的。
参数约定中的最后一个 lambda
在 Kotlin 中，高阶函数非常重要，因此使它们的使用尽可能舒适也很重要。这就是为什么 Kotlin 引入了一种特殊的约定，使高阶函数更简单和清晰。它的工作方式是：如果最后一个参数是一个函数，那么我们可以在括号外定义 lambda 表达式。让我们看看如果我们将其与longOperationAsync函数一起使用，该函数定义如下：
fun longOperationAsync(a: Int, callback: ()->Unit) {
// ...
}
函数类型在参数的最后位置。这就是为什么我们可以这样执行它：
longOperationAsync(10) {
hideProgress()
}
由于最后一个 lambda 在参数约定中，我们可以将 lambda 定位在括号后面。看起来好像它在参数之外。
例如，让我们看看在 Kotlin 中如何在另一个线程中调用代码。在 Kotlin 中启动新线程的标准方式是使用 Kotlin 标准库中的thread函数。它的定义如下：
public fun thread(
start: Boolean = true,
isDaemon: Boolean = false,
contextClassLoader: ClassLoader? = null,
name: String? = null,
priority: Int = -1,
block: () -> Unit): Thread {
// implementation
}
正如我们所看到的，block参数，它接受应该异步调用的操作，位于最后位置。所有其他参数都有默认参数定义。这就是为什么我们可以这样使用thread函数：
thread { /* code */ }
thread定义有很多其他参数，我们可以通过使用命名参数语法或依次提供它们来设置它们：
thread (name = "SomeThread") { /*...*/ }
thread (false, false) { /*...*/ }
参数约定中的最后一个 lambda 是语法糖，但它使使用高阶函数变得更容易。这是这种约定真正产生差异的两种最常见情况：
-
命名代码周围
-
使用 LINQ 风格处理数据结构
让我们仔细看看它们。
命名代码环绕
有时我们需要标记代码的某些部分以不同的方式执行。thread函数就是这种情况。我们需要一些代码以异步方式执行，因此我们用从thread函数开始的括号将其包围起来。
thread {
operation1()
operation2()
}
从外部看，它看起来好像是由名为thread的块包围的代码的一部分。让我们看另一个例子。假设我们想要记录某个代码块的执行时间。作为辅助，我们将定义addLogs函数，它将与执行时间一起打印日志。我们将以以下方式定义它：
fun addLogs(tag: String, f: () -> Unit) {
println("$tag started")
val startTime = System.currentTimeMillis()
f()
val endTime = System.currentTimeMillis()
println("$tag finished. It took " + (endTime - startTime))
}
以下是该函数的用法：
addLogs("Some operations") {
// Operations we are measuring
}
以下是其执行示例：
addLogs("Sleeper") {
Thread.sleep(1000)
}
在执行前面的代码时，将呈现以下输出：
Sleeper started
Sleeper finished. It took 1001
打印的毫秒数可能会有所不同。
这种模式在 Kotlin 项目中非常有用，因为一些模式与代码块相关联。例如，在执行至少需要此版本才能工作的功能之前，通常会检查 API 的版本是否在 Android 5.x Lollipop 之后。为了检查它，我们使用了以下条件：
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
// Operations
}
但在 Kotlin 中，我们可以以以下方式提取函数：
fun ifSupportsLolipop(f:()->Unit) {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
{
f()
}
}
//Usage
ifSupportsLollipop {
// Operation
}
这不仅舒适，而且还减少了代码中的冗余。这通常被称为非常好的实践。还要注意，这种约定使我们能够定义与标准结构类似工作的控制结构。例如，我们可以定义一个简单的控制结构，只要主体中的语句不返回错误，就会一直运行。以下是定义和用法：
fun repeatUntilError(code: ()->Unit): Throwable {
while (true) {
try {
code()
} catch (t: Throwable) {
return t
}
}
}
// Usage
val tooMuchAttemptsError = repeatUntilError {
attemptLogin()
}
额外的优势是我们的自定义数据结构可以返回一个值。令人印象深刻的是，它不需要任何额外的语言支持，我们可以定义几乎任何我们想要的控制结构。
使用 LINQ 风格处理数据结构
我们已经提到 Kotlin 允许 LINQ 风格的处理。参数中的最后一个 lambda 约定是另一个有助于其可读性的组件。例如，看下面的代码：
strings.filter { it.length == 5 }.map { it.toUpperCase() }
它比不使用参数中的最后一个 lambda 约定的表示法更易读：
strings.({ s -> s.length == 5 }).map({ s -> s.toUpperCase() })
再次强调，这种处理将在稍后的第七章中详细讨论，扩展函数和属性，但现在我们已经了解了两个改进其可读性的特性（参数中的最后一个 lambda 约定和单个参数的隐式名称）。
参数中的最后一个 lambda 约定是 Kotlin 引入的一个特性，旨在改进 lambda 表达式的使用。还有更多这样的改进，它们如何一起工作对于使高阶函数的使用简单、可读和高效非常重要。
Kotlin 中的 Java SAM 支持
在 Kotlin 中使用高阶函数非常容易。问题在于，我们经常需要与 Java 进行交互，而 Java 本身不支持它。它通过使用只有一个方法的接口来实现替代。这种接口称为单一抽象方法（SAM）或功能接口。我们需要以这种方式设置函数的最佳示例是在使用View元素上的setOnClickListener时。在 Java（直到 8）中，没有比使用匿名内部类更简单的方法：
//Java
button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
@Override public void onClick(View v) {
// Operation
}
});
在前面的例子中，OnClickListener方法是 SAM，因为它只包含一个方法onClick。虽然 SAM 经常被用作函数定义的替代，但 Kotlin 也为它们生成了一个包含函数类型作为参数的构造函数。它被称为 SAM 构造函数。SAM 构造函数允许我们通过调用其名称并传递函数文字来创建 Java SAM 接口的实例。以下是一个例子：
button.setOnClickListener(OnClickListener {
/* ... */
})
函数文字是定义未命名函数的表达式。在 Kotlin 中，有两种函数文字：
-
匿名函数
-
Lambda 表达式
Kotlin function literal 已经被描述过了：
val a = fun() {} // Anonymous function
val b = {} // Lambda expression
更好的是，对于每个接受 SAM 的 Java 方法，Kotlin 编译器都会生成一个接受函数作为参数的版本。这就是为什么我们可以这样设置 OnClickListener：
button.setOnClickListener {
// Operations
}
请记住，Kotlin 编译器只为 Java SAM 生成 SAM 构造函数和函数方法。它不会为具有单个方法的 Kotlin 接口生成 SAM 构造函数。这是因为 Kotlin 社区正在推动在 Kotlin 代码中使用函数类型而不是 SAM。当一个函数是用 Kotlin 编写的并包含 SAM 时，我们无法将其用作具有 SAM 参数的 Java 方法：
interface OnClick {
fun call()
}
fun setOnClick(onClick: OnClick) {
//...
}
setOnClick { } // 1\. Error
- 这不起作用，因为
setOnClick函数是用 Kotlin 编写的。
在 Kotlin 中，不应该以这种方式使用接口。首选的方式是使用函数类型而不是 SAM：
fun setOnClick(onClick: ()->Unit) {
//...
}
setOnClick { } // Works
Kotlin 编译器为在 Java 中定义的每个 SAM 接口生成一个 SAM 构造函数。这个接口只包括可以替代 SAM 的函数类型。看看下面的接口：
// Java, inside View class
public interface OnClickListener {
void onClick(View v);
}
我们可以在 Kotlin 中这样使用它：
val onClick = View.OnClickListener { toast("Clicked") }
或者我们可以将其作为函数参数提供：
fun addOnClickListener(d: View.OnClickListener) {}
addOnClickListener( View.OnClickListener { v -> println(v) })
以下是 Java SAM lambda 接口和 Android 方法的更多示例：
view.setOnLongClickListener { /* ... */; true }
view.onFocusChange { view, b -> /* ... */ }
val callback = Runnable { /* ... */ }
view.postDelayed(callback, 1000)
view.removeCallbacks(callback)
以下是来自 RxJava 的一些示例：
observable.doOnNext { /* ... */ }
observable.doOnEach { /* ... */ }
现在，让我们看看 Kotlin 中如何实现对 SAM 定义的替代方案。
命名 Kotlin 函数类型
Kotlin 不支持在 Kotlin 中定义的类型的 SAM 转换，因为首选的方式是使用函数类型。但是 SAM 在经典函数类型上有一些优势：命名参数。当函数类型的定义很长或者作为参数传递多次时，最好将函数类型命名。当仅凭类型无法清楚地知道每个参数的含义时，最好使用命名参数。
在接下来的部分中，我们将看到可以为函数类型的参数和整个定义命名。可以通过类型别名和函数类型中的命名参数来实现。这样，可以在坚持使用函数类型的同时获得 SAM 的所有优势。
函数类型中的命名参数
到目前为止，我们只看到了函数类型的定义，其中只指定了类型，而没有指定参数名称。参数名称已在 function literals 中指定：
fun setOnItemClickListener(listener: (Int, View, View)->Unit) {
// code
}
setOnItemClickListener { position, view, parent -> /* ... */ }
当参数不是自解释的，开发人员不知道参数的含义时就会出现问题。在 SAM 中有建议，而在前面示例中定义的函数类型中，它们并不真正有帮助：
https://github.com/OpenDocCN/freelearn-mobi-zh/raw/master/docs/andr-dev-kt/img/Image00037.jpg
解决方案是使用带有命名参数的函数类型。以下是它的样子：
(position: Int, view: View, parent: View)->Unit
这种表示法的好处是，IDE 建议这些名称作为 function literal 中参数的名称。由于这个原因，程序员可以避免任何混淆：
https://github.com/OpenDocCN/freelearn-mobi-zh/raw/master/docs/andr-dev-kt/img/Image00038.jpg
当同一函数类型多次使用时，定义每个函数类型的参数并不容易。在这种情况下，使用了不同的 Kotlin 功能 - 我们在下一节中描述的 type alias 。
类型别名
从 1.1 版本开始，Kotlin 具有称为 type alias 的功能，允许我们为现有类型提供替代名称。以下是一个类型别名定义的示例，我们已经制作了一个 Users 的列表：
data class User(val name: String, val surname: String)
typealias Users = List<User>
这样，我们可以为现有的数据类型添加更有意义的名称：
typealias Weight = Double
typealias Length = Int
类型别名必须在顶层声明。可以应用可见性修饰符来调整类型别名的范围，但它们默认是公共的。这意味着之前定义的类型别名可以无限制地使用：
val users: Users = listOf(
User("Marcin", "Moskala"),
User("Igor", "Wojda")
)
fun calculatePrice(length: Length) {
// ...
}
calculatePrice(10)
val weight: Weight = 52.0
val length: Length = 34
请记住，别名用于提高代码的可读性，原始类型仍然可以互换使用：
typealias Length = Int
var intLength: Int = 17
val length: Length = intLength
intLength = length
typealias的另一个应用是缩短长泛型类型并为其提供更有意义的名称。当相同类型在代码中的多个位置使用时，这可以提高代码的可读性和一致性：
typealias Dictionary<V> = Map<String, V>
typealias Array2D<T> = Array<Array<T>>
类型别名通常用于命名函数类型：
typealias Action<T> = (T) -> Unit
typealias CustomHandler = (Int, String, Any) -> Unit
我们可以将它们与函数类型参数名称一起使用：
typealias OnElementClicked = (position: Int, view: View, parent: View)->Unit
然后我们得到参数建议：
https://github.com/OpenDocCN/freelearn-mobi-zh/raw/master/docs/andr-dev-kt/img/Image00039.jpg
让我们看一个例子，函数类型由类型别名命名的方法可以通过类实现。在这个例子中，函数类型的参数名称也建议作为方法参数名称：
typealias OnElementClicked = (position: Int, view: View, parent: View)->Unit
class MainActivity: Activity(), OnElementClicked {
override fun invoke(position: Int, view: View, parent: View) {
// code
}
}
这些是我们使用命名函数类型的主要原因：
-
名称通常比整个函数类型定义更短更容易
-
当我们传递函数时，在更改其定义后，如果我们使用类型别名，则无需在所有地方都进行更改
-
当我们使用类型别名时，更容易定义参数名称
这两个特性（函数类型中的命名参数和类型别名）的结合是 Kotlin 中不需要定义 SAM 的原因–所有 SAM 相对于函数类型的优势（名称和命名参数）都可以通过函数类型定义中的命名参数和类型别名来实现。这是 Kotlin 支持函数式编程的另一个例子。
未使用的变量下划线
在某些情况下，我们正在定义一个不使用所有参数的 lambda 表达式。当我们保留它们的名称时，可能会对阅读此 lambda 表达式并尝试理解其目的的程序员进行解构。让我们看一下过滤每个第二个元素的函数。第二个参数是元素值，在这个例子中没有使用：
list.filterIndexed { index, value -> index % 2 == 0 }
为了防止误解，有一些惯例，比如忽略参数名称：
list.filterIndexed { index, ignored -> index % 2 == 0 }
由于这些约定不清晰且有问题，Kotlin 引入了下划线表示法，用作未使用的参数的名称的替代：
list.filterIndexed { index, _ -> index % 2 == 0 }
建议使用此表示法，并在未使用 lambda 表达式参数时显示警告：
https://github.com/OpenDocCN/freelearn-mobi-zh/raw/master/docs/andr-dev-kt/img/Image00040.jpg
在 lambda 表达式中解构
在第四章 类和对象 中，我们已经看到了如何使用解构声明将对象解构为多个属性：
data class User(val name: String, val surname: String, val phone: String)
val (name, surname, phone) = user
自 1.1 版本以来，Kotlin 可以使用解构声明语法来进行 lambda 参数。要使用它们，您应该使用包含我们想要解构的所有参数的括号：
val showUser: (User) -> Unit = { (name, surname, phone) ->
println("$name $surname have phone number: $phone")
}
val user = User("Marcin", "Moskala", "+48 123 456 789")
showUser(user)
// Marcin Moskala have phone number: +48 123 456 789
Kotlin 的解构声明是基于位置的，与基于属性名称的解构声明相反，例如在 TypeScript 中可以找到。在基于位置的解构声明中，属性的顺序决定了分配给哪个变量。在基于属性名称的解构中，它由变量的名称决定：
//TypeScript
const obj = { first: 'Jane', last: 'Doe' };
const { last, first } = obj;
console.log(first); // 打印：Jane
console.log(last); // 打印：Doe
这两种解决方案各有优缺点。基于位置的解构声明对于重命名属性是安全的，但对于属性重新排序是不安全的。基于名称的解构声明对于属性重新排序是安全的，但对于属性重命名是脆弱的。
解构声明可以在单个 lambda 表达式中多次使用，并且可以与普通参数一起使用：
val f1: (Pair<Int, String>)->Unit = { (first, second) ->
/* code */ } // 1
val f2: (Int, Pair<Int, String>)->Unit = { index, (f, s)->
/* code */ } // 2
val f3: (Pair<Int, String>, User) ->Unit = { (f, s), (name,
surname, tel) ->/* code */ } // 3
-
Pair的解构 -
Pair和其他元素的解构 -
单个 lambda 表达式中的多个解构
请注意，我们可以将类解构为不到所有组件：
val f: (User)->Unit = { (name, surname) -> /* code */ }
解构声明中允许使用下划线表示法。它最常用于获取更多的组件：
val f: (User)->Unit = { (name, _, phone) -> /* code */ }
val third: (List<Int>)->Int = { (_, _, third) -> third }
可以指定解构参数的类型：
val f = { (name, surname): User -> /* code */ } //1
- 类型是从 lambda 表达式中推断出来的
还有解构声明定义的参数：
val f = { (name: String, surname: String): User ->
/* code */}// 1
val f: (User)->Unit = { (name, surname) ->
/* code */ } // 2
-
类型是从 lambda 表达式中推断出来的。
-
由于 lambda 表达式内部的类型信息不足，无法推断类型。
所有这些都使得 lambda 中的解构成为一个非常有用的特性。让我们看一些在 Android 中使用解构在 lambda 中的最常见用例。它用于处理Map的元素，因为它们是Map.Entry类型，可以被解构为key和value参数：
val map = mapOf(1 to 2, 2 to "A")
val text = map.map { (key, value) -> "$key: $value" }
println(text) // Prints: [1: 2, 2: A]
同样，成对的列表也可以被解构：
val listOfPairs = listOf(1 to 2, 2 to "A")
val text = listOfPairs.map { (first, second) ->
"$first and $second" }
println(text) // Prints: [1 and 2, 2 and A]
解构声明在我们想要简化数据对象处理时也会被使用：
fun setOnUserClickedListener(listener: (User)->Unit) {
listView.setOnItemClickListener { _, _, position, _ ->
listener(users[position])
}
}
setOnUserClickedListener { (name, surname) ->
toast("Clicked to $name $surname")
}
这在用于异步处理元素的库中特别有用（例如 RxJava）。它们的函数被设计用于处理单个元素，如果我们想要处理多个元素，那么我们需要将它们打包在Pair、Triple或其他一些数据类中，并在每一步使用解构声明：
getQuestionAndAnswer()
.flatMap { (question, answer) ->
view.showCorrectAnswerAnimationObservable(question, answer)
}
.subscribe( { (question, answer) -> /* code */ } )
内联函数
高阶函数非常有用，可以真正提高代码的可重用性。然而，使用它们的最大担忧之一是效率。Lambda 表达式被编译为类（通常是匿名类），在 Java 中对象的创建是一个繁重的操作。我们仍然可以以有效的方式使用高阶函数，同时保持所有的好处，方法是使函数内联。
内联函数的概念相当古老，主要与 C++或 C 有关。当一个函数被标记为内联时，在代码编译期间，编译器将所有函数调用替换为函数的实际体。此外，作为参数提供的 lambda 表达式将被替换为它们的实际体。它们不会被视为函数，而是作为实际的代码。这使得字节码更长，但运行时执行更加高效。后来，我们会看到标准库中几乎所有的高阶函数都被标记为内联。让我们看一个例子。假设我们用inline修饰符标记了printExecutionTime函数：
inline fun printExecutionTime(f: () -> Unit) {
val startTime = System.currentTimeMillis()
f()
val endTime = System.currentTimeMillis()
println("It took " + (endTime - startTime))
}
fun measureOperation() {
printExecutionTime {
longOperation()
}
}
当我们编译和反编译measureOperation时，我们会发现函数调用被其实际体替换，参数函数调用被 lambda 表达式的体替换：
fun measureOperation() {
val startTime = System.currentTimeMillis() // 1
longOperation() // 2
val endTime = System.currentTimeMillis()
println("It took " + (endTime - startTime))
}
-
来自
printExecutionTime的代码被添加到measureOperation函数体中。 -
位于 lambda 内部的代码位于其调用处。如果函数多次使用它，那么代码将替换每个调用。
printExecutionTime的体仍然可以在代码中找到。为了使示例更易读，它被跳过了。它被保留在代码中，因为在编译后可能会被使用，例如，如果这段代码被添加到项目中作为库。而且，当被 Kotlin 使用时，这个函数仍然会作为内联函数工作。
虽然不需要为 lambda 表达式创建类，但内联函数可以加速带有函数参数的函数的执行。这种差异非常重要，建议对至少有一个函数参数的所有短函数使用内联修饰符。不幸的是，使用内联修饰符也有其不好的一面。首先，我们已经提到了–生成的字节码更长。这是因为函数调用被函数体替换，而在此体内部的 lambda 调用被函数文字的体替换。此外，内联函数不能是递归的，也不能使用比此 lambda 表达式更严格的可见性修饰符的函数或类。例如，公共内联函数不能使用私有函数。原因是这可能导致代码注入到不能使用它们的函数中。这将导致编译错误。为了防止这种情况发生，Kotlin 不允许在放置它们的 lambda 表达式中使用比 lambda 表达式更不严格的修饰符的元素。这里有一个例子：
internal fun someFun() {}
inline fun inlineFun() {
someFun() // ERROR
}
事实上，在 Kotlin 中，如果我们抑制此警告，可以在inline函数中使用更严格可见性的元素，但这是不好的做法，绝不能这样使用：
// Tester1.kt
fun main(args: Array<String>) { a() }
// Tester2.kt
inline fun a() { b() }
private fun b() { print("B") } 这是怎么可能的？对于内部修饰符来说更简单，因为内部修饰符在底层是公共的。对于私有函数，会创建一个额外的access$b函数，它具有public可见性，并且只调用b函数：
public static final void access$b() { b(); }
这种行为只是为了解释为什么在inline函数内有时可以使用较不严格的修饰符（这些情况可以在 Kotlin 1.1 的 Kotlin 标准库中找到）。在项目中，我们应该设计元素，以便不需要使用这样的抑制。
另一个问题不太直观。虽然没有创建 lambda，但我们无法将函数类型的参数传递给另一个函数。这是一个例子：
fun boo(f: ()->Int) {
//...
}
inline fun foo(f: () -> Int) {
boo (f) // ERROR, 1
}
当函数是inline时，它的函数参数不能传递给不是内联的函数。
这不起作用，因为没有创建f参数。它只是被定义为由函数字面值主体替换。这就是为什么它不能作为参数传递给另一个函数。
处理它的最简单方法是将boo函数也设置为内联。然后就可以了。在大多数情况下，我们不能使太多的函数内联。以下是一些原因：
-
inline函数应该用于较小的函数。如果我们正在创建使用其他inline函数的inline函数，那么在编译后可能会生成一个大的结构。这是一个问题，因为编译时间和生成的代码大小都会受到影响。 -
虽然
inline函数不能使用比它们更严格的可见性修饰符的元素，但如果我们想在库中使用它们，这将是一个问题，因为尽可能多的函数应该是私有的，以保护 API。
处理这个问题的最简单方法是将我们想要传递给另一个函数的函数参数设置为noinline。
noinline修饰符
noinline是函数类型参数的修饰符。它使特定参数被视为普通函数类型参数（其调用不会被函数字面值主体替换）。让我们看一个noinline的例子：
fun boo(f: ()->Unit) {
//...
}
inline fun foo(before: ()->Unit, noinline f: () -> Unit) { // 1
before() // 2
boo (f) // 3
}
-
在参数
f之前使用noinline注解修饰符。 -
之前的函数将被用作参数的 lambda 表达式的主体所替换。
-
f是noinline，所以可以将其传递给boo函数。
使用noinline修饰符的两个主要原因如下：
-
当我们需要将特定的 lambda 传递给其他函数时
-
当我们频繁调用 lambda 并且不希望代码膨胀太多时
请注意，当我们将所有函数参数都设置为noinline时，几乎不会因为将函数设置为内联而获得性能提升。虽然使用inline可能不会有益，但编译器会显示警告。这就是为什么在大多数情况下，只有在有多个函数参数时才使用noinline，并且我们只将其应用于其中一些参数。
非局部返回
具有函数参数的函数可能类似于本地结构（例如循环）。我们已经看到了ifSupportsLolipop函数和repeatUntilError函数。更常见的例子是forEach修饰符。它是for控制结构的替代品，并且依次调用每个元素的参数函数。它的实现方式如下（在 Kotlin 标准库中有一个forEach修饰符，但我们稍后会看到它，因为它包含了尚未介绍的元素）：
fun forEach(list: List<Int>, body: (Int) -> Unit) {
for (i in list) body(i)
}
// Usage
val list = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
forEach(list) { print(it) } // Prints: 12345
一个大问题是，在这种方式定义的forEach函数内部，我们无法从外部函数返回。例如，我们可以使用for循环来实现maxBounded函数：
fun maxBounded(list: List<Int>, upperBound: Int, lowerBound: Int):
Int {
var currentMax = lowerBound
for(i in list) {
when {
i > upperBound -> return upperBound
i > currentMax -> currentMax = i
}
}
return currentMax
}
如果我们希望将forEach作为for循环的替代方案，那么应该允许类似的可能性。问题在于，相同的代码，但使用forEach而不是for循环，将无法编译：
https://github.com/OpenDocCN/freelearn-mobi-zh/raw/master/docs/andr-dev-kt/img/Image00041.jpg
原因与代码的编译方式有关。我们已经讨论过，lambda 表达式被编译为包含定义代码的匿名对象的类，而在那里我们无法从maxBounded函数中返回，因为我们处于不同的上下文中。
当forEach函数被标记为内联时，我们会遇到一种情况。正如我们已经提到的，这个函数的主体在编译期间会替换其调用，参数中的所有函数都会被其主体替换。因此，在那里使用return修饰符是没有问题的。然后，如果我们将forEach设置为内联，我们可以在 lambda 表达式中使用 return：
inline fun forEach(list: List<Int>, body: (Int)->Unit) {
for(i in list) body(i)
}
fun maxBounded(list: List<Int>, upperBound: Int,
lowerBound: Int): Int {
var currentMax = lowerBound
forEach(list) { i ->
when {
i > upperBound -> return upperBound
i > currentMax -> currentMax = i
}
}
return currentMax
}
这就是maxBounded函数在 Kotlin 中的编译方式，当它被反编译为 Java 时，代码看起来是这样的（经过一些清理和简化）：
public static final int maxBounded(@NotNull List list,
int upperBound, int lowerBound) {
int currentMax = lowerBound;
Iterator iter = list.iterator();
while(iter.hasNext()) {
int i = ((Number)iter.next()).intValue();
if(i > upperBound) {
return upperBound; // 1
}
if(i > currentMax) {
currentMax = i;
}
}
return currentMax;
}
在上面的代码中，return很重要–它在 lambda 表达式中被定义，并且从maxBounded函数中返回。
在inline函数的 lambda 表达式中使用的return修饰符称为非局部返回。
在 lambda 表达式中标记返回
让我们看一个需要从 lambda 表达式返回而不是从函数返回的情况。我们可以使用标签来实现这一点。以下是使用标签从 lambda 表达式返回的示例：
inline fun <T> forEach(list: List<T>, body: (T) -> Unit) { // 1
for (i in list) body(i)
}
fun printMessageButNotError(messages: List<String>) {
forEach(messages) messageProcessor@ { // 2
if (it == "ERROR") return@messageProcessor // 3
print(it)
}
}
// Usage
val list = listOf("A", "ERROR", "B", "ERROR", "C")
processMessageButNotError(list) // Prints: ABC
-
这是
forEach函数的通用实现，可以处理任何类型的列表。 -
我们为
forEach参数中的 lambda 表达式定义标签。 -
我们从由标签指定的 lambda 表达式中返回。
另一个 Kotlin 特性是，作为函数参数定义的 lambda 表达式具有一个默认标签，其名称与它们所定义的函数相同。这个标签称为隐式标签。当我们想要从forEach函数中定义的 lambda 表达式返回时，我们可以通过使用return@forEach来实现。让我们看一个例子：
inline fun <T> forEach(list: List<T>, body: (T) -> Unit) { // 1
for (i in list) body(i)
}
fun processMessageButNotError(messages: List<String>) {
forEach(messages) {
if (it == "ERROR") return@forEach // 1
process(it)
}
}
// Usage
val list = listOf("A", "ERROR", "B", "ERROR", "C")
processMessageButNotError(list) // Prints: ABC
- 隐式标签名称取自函数名称。
请注意，虽然forEach函数是内联的，我们也可以使用非局部返回来从processMessageButNotError函数中返回：
inline fun <T> forEach(list: List<T>, body: (T) -> Unit) {
for (i in list) body(i)
}
fun processMessageButNotError(messages: List<String>) {
forEach(messages) {
if (it == "ERROR") return
process(it)
}
}
// Usage
val list = listOf("A", "ERROR", "B", "ERROR", "C")
processMessageButNotError(list) // Prints: A
让我们来看一个更复杂的使用非局部返回标签的例子。假设我们有两个forEach循环，一个嵌套在另一个内部。当我们使用隐式标签时，它将从更深层的循环中返回。在我们的例子中，我们可以用它来跳过特定消息的处理：
inline fun <T> forEach(list: List<T>, body: (T) -> Unit) { // 1
for (i in list) body(i)
}
fun processMessageButNotError(conversations: List<List<String>>) {
forEach(conversations) { messages ->
forEach(messages) {
if (it == "ERROR") return@forEach // 1\.
process(it)
}
}
}
// Usage
val conversations = listOf(
listOf("A", "ERROR", "B"),
listOf("ERROR", "C"),
listOf("D")
)
processMessageButNotError(conversations) // ABCD
- 这将从
forEach函数中定义的 lambda 中返回，该函数还将消息作为参数。
我们不能使用隐式标签从同一上下文中的另一个 lambda 表达式中返回，因为它被更深层次的隐式标签所遮蔽。
在这些情况下，我们需要使用非局部隐式标签返回。这只允许在内联函数参数中使用。在我们的例子中，当forEach是内联的时，我们可以通过这种方式从函数字面值返回：
inline fun <T> forEach(list: List<T>, body: (T) -> Unit) { // 1
for (i in list) body(i)
}
fun processMessageButNotError(conversations: List<List<String>>) {
forEach(conversations) conv@ { messages ->
forEach(messages) {
if (it == "ERROR") return@conv // 1\.
print(it)
}
}
}
// Usage
val conversations = listOf(
listOf("A", "ERROR", "B"),
listOf("ERROR", "C"),
listOf("D")
)
processMessageButNotError(conversations) // AD
- 这将从在 conversations 上调用的
forEach中定义的 lambda 中返回。
我们也可以只使用非局部返回（没有任何标签的返回）来完成处理：
inline fun <T> forEach(list: List<T>, body: (T) -> Unit) { // 1
for (i in list) body(i)
}
fun processMessageButNotError(conversations: List<List<String>>) {
forEach(conversations) { messages ->
forEach(messages) {
if (it == "ERROR") return // 1\.
process(it)
}
}
}
- 这将从
processMessageButNotError函数中返回并完成处理。
Crossinline 修饰符
有时，我们需要在内联函数的函数类型参数中，不直接在函数体中使用，而是在另一个执行上下文中使用，比如本地对象或嵌套函数。但是内联函数的标准函数类型参数不允许以这种方式使用，因为它们允许非局部返回，如果这个函数可以在另一个执行上下文中使用，就不应该允许这种情况。为了通知编译器不允许非局部返回，这个参数必须被注释为crossinline。然后它将像我们在inline函数中期望的替换一样起作用，即使它在另一个 lambda 表达式中使用时：
fun boo(f: () -> Unit) {
//...
}
inline fun foo(crossinline f: () -> Unit) {
boo { println("A"); f() }
}
fun main(args: Array<String>) {
foo { println("B") }
}
这将被编译如下：
fun main(args: Array<String>) {
boo { println("A"); println("B") }
}
虽然没有使用函数创建属性，但不可能将crossinline参数传递给另一个函数作为参数：
https://github.com/OpenDocCN/freelearn-mobi-zh/raw/master/docs/andr-dev-kt/img/Image00042.jpg
让我们看一个实际的例子。在 Android 中，我们不需要Context来在应用程序的主线程上执行操作，因为我们可以使用Looper类的getMainLooper静态函数获取主循环。因此，我们可以编写一个顶级函数，允许简单地将线程切换到主线程。为了优化它，我们首先检查当前线程是否不是主线程。当它是时，操作就被调用。当它不是时，我们创建一个在主线程上操作的处理程序，并进行一个后续操作以从那里调用它。为了加快此函数的执行，我们将使runOnUiThread函数内联，但然后为了允许从另一个线程调用操作，我们需要使它crossinline。这是这个描述的函数的实现：
inline fun runOnUiThread(crossinline action: () -> Unit) {
val mainLooper = Looper.getMainLooper()
if (Looper.myLooper() == mainLooper) {
action()
} else {
Handler(mainLooper).post { action() } // 1
}
}
- 我们可以通过
crossinline修饰符在 lambda 表达式中运行action。
crossinline注解很有用，因为它允许在 lambda 表达式或本地函数的上下文中使用函数类型，同时保持使函数inline的优势（在这种情况下不需要 lambda 创建）。
内联属性
自 Kotlin 1.1 以来，inline修饰符可以用于没有后备字段的属性。它可以应用于单独的访问器，这将导致它们的主体替换使用，或者它可以用于整个属性，这将产生与使两个访问器都是内联的相同结果。让我们创建一个内联属性，用于检查和更改元素的可见性。这是一个实现，其中两个访问器都是内联的：
var viewIsVisible: Boolean
inline get() = findViewById(R.id.view).visibility == View.VISIBLE
inline set(value) {
findViewById(R.id.view).visibility = if (value) View.VISIBLE
else View.GONE
}
如果我们将整个属性标注为内联，也可以实现相同的结果：
inline var viewIsVisible: Boolean
get() = findViewById(R.id.view).visibility == View.VISIBLE
set(value) {
indViewById(R.id.view).visibility = if (value) View.VISIBLE
else View.GONE
}
// Usage
if (!viewIsVisible)
viewIsVisible = true
前面的代码将被编译如下：
if (!(findViewById(R.id.view).getVisibility() == View.VISIBLE))
{
findViewById(R.id.view).setVisibility(true?View.VISIBLE:View.GONE);
}
这样，我们省略了 setter 和 getter 函数调用，并且应该期望在编译代码大小增加的代价下获得性能改进。尽管如此，对于大多数属性来说，使用inline修饰符应该是有利的。
函数引用
有时，我们想要作为参数传递的函数已经定义为一个单独的函数。然后我们可以只定义带有其调用的 lambda：
fun isOdd(i: Int) = i % 2 == 1
list.filter { isOdd(it) }
但 Kotlin 也允许我们将函数作为值传递。为了能够将顶级函数用作值，我们需要使用函数引用，它用作双冒号和函数名（::functionName）。这是一个例子，说明它如何用于为filter提供谓词：
list.filter(::isOdd)
这是一个例子：
fun greet(){
print("Hello! ")
}
fun salute(){
print("Have a nice day ")
}
val todoList: List<() -> Unit> = listOf(::greet, ::salute)
for (task in todoList) {
task()
}
// Prints: Hello! Have a nice day
函数引用是反射的一个例子，这就是为什么这个操作返回的对象也包含有关所引用函数的信息：
fun isOdd(i: Int) = i % 2 == 1
val annotations = ::isOdd.annotations
val parameters = ::isOdd.parameters
println(annotations.size) // Prints: 0
println(parameters.size) // Prints: 1
但这个对象也实现了函数类型，可以这样使用：
val predicate: (Int)->Boolean = ::isOdd
还可以引用方法。要这样做，我们需要写类型名称，两个冒号和方法名（Type::functionName）。这是一个例子：
val isStringEmpty: (String)->Boolean = String::isEmpty
// Usage
val nonEmpty = listOf("A", "", "B", "")
.filter(String::isNotEmpty)
print(nonEmpty) // Prints: ["A", "B"]
与前面的例子类似，当我们引用非静态方法时，需要提供类的实例作为参数。isEmpty函数是一个不带参数的String方法。对isEmpty的引用有一个String参数，该参数将被用作调用该函数的对象。对象的引用总是位于第一个参数。这里是另一个例子，其中方法已经定义了属性food：
class User {
fun wantToEat(food: Food): Boolean {
// ...
}
}
val func: (User, Food) -> Boolean = User::wantToEat
当我们引用 Java 静态方法时，情况就不同了，因为它不需要定义它所在的类的实例。这类似于对象或伴生对象的方法，其中对象是预先知道的，不需要提供。在这些情况下，有一个与被引用函数相同参数和相同返回类型的函数被创建：
object MathHelpers {
fun isEven(i: Int) = i % 2 == 0
}
class Math {
companion object {
fun isOdd(i: Int) = i % 2 == 1
}
}
// Usage
val evenPredicate: (Int)->Boolean = MathHelpers::isEven
val oddPredicate: (Int)->Boolean = Math.Companion::isOdd
val numbers = 1..10
val even = numbers.filter(evenPredicate)
val odd = numbers.filter(oddPredicate)
println(even) // Prints: [2, 4, 6, 8, 10]
println(odd) // Prints: [1, 3, 5, 7, 9]
在函数引用的使用中，有一些常见的用例，我们希望使用函数引用来提供对我们引用的类的方法。常见的例子是当我们想要将一些操作提取为同一类的方法时，或者当我们想要引用来自我们引用的类的引用成员函数的函数时。一个简单的例子是当我们定义网络操作之后应该做什么。它是在一个 Presenter（比如MainPresenter）中定义的，但它引用了所有的 View 操作，这些操作由view属性定义（例如，类型为MainView）：
getUsers().smartSubscribe (
onStart = { view.showProgress() }, // 1
onNext = { user -> onUsersLoaded(user) }, // 2
onError = { view.displayError(it) }, // 1
onFinish = { view.hideProgress() } // 1
)
-
showProgress，displayError和hideProgress在MainView中定义。 -
onUsersLoaded是在MainPresenter中定义的方法。
为了帮助这种情况，Kotlin 在 1.1 版本中引入了一个叫做bound references的功能，它提供了绑定到特定对象的引用。由于这个，这个对象不需要通过参数提供。使用这种表示法，我们可以用以下方式替换之前的定义：
getUsers().smartSubscribe (
onStart = view::showProgress,
onNext = this::onUsersLoaded,
onError = view::displayError,
onFinish = view::hideProgress
)
我们可能想要引用的另一个函数是构造函数。一个例子是当我们需要从数据传输对象（DTO）映射到模型中的类时：
fun toUsers(usersDto: List<UserDto>) = usersDto.map { User(it) }
在这里，User需要有一个构造函数，定义了它如何从UserDto构造。
DTO 是在进程之间传递数据的对象。它被使用是因为在系统之间的通信中使用的类（在 API 中）与系统内部使用的实际类（模型）不同。
在 Kotlin 中，构造函数的使用和处理类似于函数。我们也可以用双冒号和类名引用它们：
val mapper: (UserDto)->User = ::User
这样，我们可以用构造函数引用替换 lambda 的构造函数调用：
fun toUsers(usersDto: List<UserDto>) = usersDto.map(::User)
使用函数引用而不是 lambda 表达式给我们提供了更短和更易读的表示法。当我们传递多个函数作为参数，或者函数很长需要被提取时，这种表示法尤其有用。在其他情况下，有一个有用的 bounded reference，它提供了一个绑定到特定对象的引用。
总结
在本章中，我们讨论了将函数作为一等公民。我们已经看到了函数类型是如何被使用的。我们已经看到了如何定义函数字面量（匿名函数和 lambda 表达式），以及任何函数都可以作为对象使用，这要归功于函数引用。我们还讨论了高阶函数和不同的 Kotlin 特性来支持它们：单个参数的隐式名称、参数中的最后一个 lambda、Java SAM 支持、使用下划线表示未使用的变量，以及 lambda 表达式中的解构声明。这些特性为高阶函数提供了很好的支持，使函数不仅仅是一等公民。
在下一章中，我们将看到 Kotlin 中泛型是如何工作的。这将使我们能够定义更强大的类和函数。我们还将看到当与高阶函数连接时它们可以如何被使用。
第六章：泛型是你的朋友
在上一章中，我们讨论了与 Kotlin 中的函数式编程和函数作为一等公民相关的概念。
在本章中，我们将讨论泛型类型和泛型函数的概念，称为泛型。我们将学习它们存在的原因以及如何使用它们-我们将定义泛型类、接口和函数。我们将讨论如何在运行时处理泛型，看一下子类型关系，并处理泛型可空性
在本章中，我们将讨论泛型类型和泛型函数的概念，称为泛型。我们将学习它们存在的原因以及如何使用它们，以及如何定义泛型类、接口和函数。我们将讨论如何在运行时处理泛型，看一下子类型关系，并处理泛型可空性。
在本章中，我们将涵盖以下主题：
-
泛型类
-
泛型接口
-
泛型函数
-
泛型约束
-
泛型可空性
-
变异
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使用地点目标与声明地点目标
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声明地点目标
-
类型擦除
-
具体化和擦除类型参数
-
星投影语法
-
变异
泛型
泛型是一种编程风格，其中类、函数、数据结构或算法以后可以指定确切的类型。通常，泛型提供类型安全性以及重用特定代码结构的能力，用于各种数据类型。
泛型在 Java 和 Kotlin 中都存在。它们的工作方式类似，但 Kotlin 在 Java 泛型类型系统上提供了一些改进，比如使用地点变异、星投影语法和具体化类型参数。我们将在本章讨论它们。
泛型的需求
程序员经常需要一种方法来指定集合只包含特定类型的元素，比如Int，Student或Car。如果没有泛型，我们将需要为每种数据类型创建单独的类（IntList，StudentList，CarList等）。这些类的内部实现非常相似，唯一的区别在于存储的数据类型。这意味着我们需要多次编写相同的代码（比如向集合添加或删除项目）并分别维护每个类。这是很多工作，所以在实现泛型之前，程序员通常操作通用列表。这迫使他们每次访问时都需要转换元素：
// Java
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
int first = (int) list.get(0);
int second = (int) list.get(1);
转换会增加样板代码，并且在将元素添加到集合时没有类型验证。泛型是这个问题的解决方案，因为泛型类定义并使用占位符而不是真实类型。这个占位符称为类型参数。让我们定义我们的第一个泛型类：
class SimpleList<T> // T is type parameter
类型参数意味着我们的类将使用特定类型，但这种类型将在类创建期间指定。这样，我们的SimpleList类可以为各种类型实例化。我们可以使用类型参数为泛型类参数化各种数据类型。这允许我们从单个类创建多个数据类型：
// Usage
var intList: SimpleList<Int>
var studentList: SimpleList<Student>
var carList:SimpleList<Car>
SimpleList类是使用类型参数（Int，Student和Car）进行参数化的，定义了可以存储在给定列表中的数据类型。
类型参数与类型参数
函数具有参数（在函数声明内部声明的变量）和参数（传递给函数的实际值）。泛型也适用类似的术语。类型参数是泛型中声明的类型的蓝图或占位符，类型参数是用于参数化泛型的实际类型。
我们可以在方法签名中使用类型参数。这样，我们可以确保我们将能够向我们的列表添加特定类型的项目并检索特定类型的项目：
class SimpleList<T> {
fun add(item:T) { // 1
// code
}
fun get(intex: Int): T { // 2
// code
}
}
-
泛型类型参数
T用作项目类型 -
类型参数用作返回类型
可以添加到列表或从列表中检索的项目的类型取决于类型参数。让我们看一个例子：
class Student(val name: String)
val studentList = SimpleList<Student>()
studentList.add(Student("Ted"))
println(studentList.getItemAt(0).name)
我们只能从列表中添加和获取Student类型的项目。编译器将自动执行所有必要的类型检查。可以保证集合只包含特定类型的对象。将不兼容类型的对象传递给 add 方法将导致编译时错误：
var studentList: SimpleList<Student>
studentList.add(Student("Ted"))
studentList.add(true) // error
我们无法添加布尔值，因为期望的类型是Student。
Kotlin 标准库在kotlin.collections包中定义了各种通用集合，如List，Set和Map。我们将在第七章中讨论它们，扩展函数和属性。
在 Kotlin 中，通常将通用与高阶函数（在第五章中讨论）和扩展函数（我们将在第七章中讨论）结合使用。这些连接的示例是函数：map，filter，takeUntil等。我们可以执行通用操作，其细节将有所不同。例如，我们可以使用filter函数在集合中查找匹配的元素，并指定如何检测匹配的元素：
val fruits = listOf("Babana", "Orange", "Apple", "Blueberry")
val bFruits = fruits.filter { it.startsWith("B") } //1
println(bFruits) // Prints: [Babana, Blueberry]
- 我们可以调用
startsWith方法，因为集合只能包含Strings，所以 lambda 参数（it）具有相同的类型。
通用约束
默认情况下，我们可以使用任何类型的类型参数对通用类进行参数化。但是，我们可以限制可以用作类型参数的可能类型。为了限制类型参数的可能值，我们需要定义一个类型参数边界。最常见的约束类型是上界。默认情况下，所有类型参数都具有Any?作为隐式上界。这就是为什么以下两个声明是等价的：
class SimpleList<T>
class SimpleList<T: Any?>
前面的边界意味着我们可以使用任何类型作为SimpleList类的类型参数（包括可空类型）。这是可能的，因为所有可空和非可空类型都是Any?的子类型：
class SimpleList<T>
class Student
//usage
var intList = SimpleList<Int>()
var studentList = SimpleList<Student>()
var carList = SimpleList<Boolean>()
在某些情况下，我们希望限制可用作类型参数的数据类型。为了实现这一点，我们需要明确定义一个类型参数上界。假设我们只想能够将数值类型用作SimpleList类的类型参数：
class SimpleList<T: Number>
//usage
var numberList = SimpleList<Number>()
var intList = SimpleList<Int>()
var doubleList = SimpleList<Double>()
var stringList = SimpleList<String>() //error
Number类是一个抽象类，即 Kotlin 数值类型（Byte，Short，Int，Long，Float，和Double）的超类。我们可以使用Number类及其所有子类（Int，Double等）作为类型参数，但我们不能使用String类，因为它不是Number的子类。任何尝试添加不兼容类型的操作都将被 IDE 和编译器拒绝。类型参数还包括 Kotlin 类型系统的可空性。
可空性
当我们定义一个具有无界类型参数的类时，我们可以使用非可空和可空类型作为类型参数。偶尔，我们需要确保特定的通用类型不会被参数化为可空类型参数。为了阻止使用可空类型作为类型参数的能力，我们需要明确定义一个非可空类型参数上界：
class Action (val name:String)
class ActionGroup<T : Action>
// non-nullable type parameter upper bound
var actionGroupA: ActionGroup<Action>
var actionGroupB: ActionGroup<Action?> // Error
现在我们无法将可空的类型参数（Action?）传递给ActionGroup类。
让我们考虑另一个例子。假设我们想要检索ActionGroup中的最后一个Action。last方法的简单定义如下：
class ActionGroup<T : Action>(private val list: List<T>) {
fun last(): T = list.last()
}
让我们分析当我们将空列表传递给构造函数时会发生什么：
val actionGroup = ActionGroup<Action>(listOf())
//...
val action = actionGroup.last
//error: NoSuchElementException: List is empty
println(action.name)
我们的应用程序崩溃了，因为当列表为空时，last方法会抛出错误。我们可能更喜欢在列表为空时返回空值而不是异常。Kotlin 标准库已经有了一个相应的方法，它将返回一个空值：
class ActionGroup<T : Action>(private val list: List<T>) {
fun lastOrNull(): T = list.lastOrNull() //error
}
代码将无法编译，因为最后一个方法可能会返回 null，无论类型参数是否为空（列表中可能没有元素返回）。为了解决这个问题，我们需要通过在类型参数使用位置（T?）添加一个问号来强制可空返回类型：
class ActionGroup<T : Action>(private val list: List<T>) { // 1
fun lastOrNull(): T? = list.lastOrNull() // 2
}
-
类型参数声明位置（类型参数声明的代码位置）
-
类型参数使用位置（类型参数使用的代码位置）
T?参数意味着lastOrNull方法始终是可空的，无论潜在的类型参数是否为空。请注意，我们将类型参数T的界限恢复为非空类型Action，因为我们希望存储非空类型并仅在某些情况下处理可空性（例如不存在的最后一个元素）。让我们使用我们更新的ActionGroup类：
val actionGroup= ActionGroup<Action>(listOf())
val actionGroup = actionGroup.lastOrNull()
// Inferred type is Action?
println(actionGroup?.name) // Prints: null
请注意，即使我们使用非空类型参数对泛型进行参数化，actionGroup推断类型仍然是可空的。
使用位置的可空类型不会阻止我们在声明位置允许非空类型：
open class Action
class ActionGroup<T : Action?>(private val list: List<T>) {
fun lastOrNull(): T? = list.lastOrNull()
}
// Usage
val actionGroup = ActionGroup(listOf(Action(), null))
println(actionGroup.lastOrNull()) // Prints: null
让我们总结一下上面的解决方案。我们为类型参数指定了一个非空界限，以阻止使用可空类型作为类型参数对ActionGroup类进行参数化。我们使用非空类型参数Action对ActionGroup类进行参数化。最后，我们在使用位置（T?）强制类型参数的可空性，因为如果列表中没有元素，最后一个属性可能会返回 null。
变化
子类型是面向对象编程范式中的一个流行概念。我们通过扩展类来定义两个类之间的继承：
open class Animal(val name: String)
class Dog(name: String): Animal(name)
类Dog扩展了类Animal，因此类型Dog是Animal的子类型。这意味着我们可以在需要Animal类型的表达式中使用Dog类型的表达式；例如，我们可以将其用作函数参数或将Dog类型的变量分配给Animal类型的变量：
fun present(animal: Animal) {
println( "This is ${ animal. name } " )
}
present(Dog( "Pluto" )) // Prints: This is Pluto
在我们继续之前，我们需要讨论类和类型之间的区别。类型是一个更一般的术语–它可以由类或接口定义，也可以内置到语言中（原始类型）。在 Kotlin 中，对于每个类（例如Dog），我们至少有两种可能的类型–非空（Dog）和可空（Dog?）。而且，对于每个泛型类（例如class Box<T>），我们可以定义多个数据类型（Box*<Dog>*，Box<Dog?>，Box<Animal>，Box<Box<Dog>>等）。
前面的例子仅适用于简单类型。变化指定了更复杂类型之间的子类型关系（例如Box<Dog>和Box<Animal>）与它们的组件之间的子类型关系（例如Animal和Dog）之间的关系。
在 Kotlin 中，泛型默认是不变的。这意味着泛型类型Box<Dog>和Box<Animal>之间没有子类型关系。Dog是Animal的子类型，但Box<Dog>既不是Box<Animal>的子类型也不是超类型：
class Box<T>
open class Animal
class Dog : Animal()
var animalBox = Box<Animal>()
var dogBox = Box<Dog>()
//one of the lines below line must be commented out,
//otherwise Android Studio will show only one error
animalBox = dogBox // 2, error
dogBox = animalBox // 1, error
-
错误类型不匹配。需要
Box<Animal>，找到Box<Dog>。 -
错误类型不匹配。需要
Box<Dog>，找到Box<Animal>。
Box<Dog>类型既不是Box<Animal>的子类型也不是超类型，因此我们不能使用前面代码中显示的任何赋值。
我们可以定义Box<Dog>和Box<Animal>之间的子类型关系。在 Kotlin 中，泛型类型的子类型关系可以被保留（协变）、颠倒（逆变）或忽略（不变）。
当子类型关系是协变时，这意味着子类型关系被保留。泛型类型将与类型参数具有相同的关系。如果Dog是Animal的子类型，则Box<Dog>是Box<Animal>的子类型。
逆变是协变的确切相反，子类型关系被颠倒。泛型类型将与类型参数的关系相反。如果Dog是Animal的子类型，则Box<Animal>是Box<Dog>的子类型。以下图表显示了所有类型的变化：
要定义协变或逆变行为，我们需要使用变异修饰符。
变异修饰符
Kotlin 中的泛型默认是不变的。这意味着我们需要将类型用作声明的变量或函数参数的类型：
public class Box<T> { }
fun sum(list: Box<Number>) { /* ... */ }
// Usage
sum(Box<Any>()) // Error
sum(Box<Number>()) // Ok
sum(Box<Int>()) // Error
我们不能使用泛型类型参数化为Int（Number的子类型）和Any（Number的超类型）。我们可以通过使用变异修饰符来放宽这个限制并改变默认的变异。在 Java 中，有一个问号（?）符号（通配符符号）用于表示未知类型。使用它，我们可以定义两种通配符边界–上界和下界。在 Kotlin 中，我们可以使用in和out修饰符来实现类似的行为。
在 Java 中，上界通配符允许我们定义一个接受任何参数的函数，该参数是其子类型的某种类型。在下面的例子中，sum 函数将接受任何使用Number类或Number类的子类型（Box<Integer>，Box<Double>等）参数化的List：
//Java
public void sum(Box<? extends Number> list) { /* ... */ }
// Usage
sum(new Box<Any>()) // Error
sum(new Box<Number>()) // Ok
sum(new Box<Int>()) // Ok
现在我们可以将Box<Number>传递给我们的 sum 函数以及所有的子类型，例如Box<Int>。这种 Java 行为对应于 Kotlin 的 out 修饰符。它表示协变，限制类型为特定类型或该类型的子类型。这意味着我们可以安全地传递使用任何Number的直接或间接子类参数化的Box类的实例：
class Box<T>
fun sum(list: Box<out Number>) { /* ... */ }
//usage
sum(Box<Any>()) // Error
sum(Box<Number>()) // Ok
sum(Box<Int>()) // Ok
在 Java 中，下界通配符允许我们定义一个接受任何参数的函数，该参数是某种类型或其超类型。在下面的例子中，sum函数将接受任何使用Number类或Number类的超类型（Box<Number>和Box<Object>）参数化的List：
//Java
public void sum(Box<? super Number> list) { /* ... */ }
//usage
sum(new Box<Any>()) // Ok
sum(new Box<Number>()) // Ok
sum(new Box<Int>()) // Error
现在我们可以将Box<Any>传递给我们的 sum 函数以及所有的子类型，例如Box<Any>。这种 Java 行为对应于 Kotlin 的 in 修饰符。它表示逆变，限制类型为特定类型或该类型的超类型：
class Box<T>
fun sum(list: Box<in Number>) { /* ... */ }
//usage
sum(Box<Any>()) // Ok
sum(Box<Number>()) // Ok
sum(Box<Int>()) // Error
禁止同时使用in和out修饰符。我们可以以两种不同的方式定义变异修饰符。让我们在接下来的部分看看它们。
使用地点变异与声明地点变异
使用地点变异和声明地点变异基本上描述了代码中指定变异修饰符的位置。让我们考虑View和Presenter的例子：
interface BaseView
interface ProductView : BaseView
class Presenter<T>
// Usage
var preseter = Presenter<BaseView>()
var productPresenter = Presenter<ProductView>()
preseter = productPresenter
// Error: Type mismatch
// Required: Presenter<BaseView>
// Found: Presenter<ProductView>
类Presenter在其类型parameterT上是不变的。为了解决问题，我们可以明确定义子类型关系。我们可以以两种方式（使用地点和声明地点）进行定义。首先，让我们在使用地点定义变异：
var preseter: Presenter<out BaseView> = Presenter<BaseView>() //1
var productPresenter = Presenter<ProductView>()
preseter = productPresenter
- 类型参数使用地点定义的变异修饰符
现在preseter变量可以存储Presenter<BaseView>的子类型，包括Presenter<ProductView>。我们的解决方案有效，但实现可以改进。这种方法有两个问题。现在我们需要每次在想要使用泛型类型时指定out变异修饰符，例如，在不同类中的多个变量中使用它：
//Variable declared inside class A and class B
var preseter = Presenter<BaseView>()
var preseter: Presenter<out BaseView> = Presenter<ProductView>()
preseter = productPresenter
类A和B都包含具有变异修饰符的preseter变量。我们失去了使用类型推断的能力，结果代码更冗长。为了改进我们的代码，我们可以在类型参数声明地点指定变异修饰符：
interface BaseView
interface ProductView: BaseView
class Presenter<out T> // 1
//usage
//Variable declared inside class A and B
var preseter = Presenter<BaseView>()
var productPresenter = Presenter<ProductView>()
preseter = productPresenter
- 在类型参数声明地点定义的变异修饰符
我们只需要在Presenter类内部定义一次变异修饰符。实际上，前面的两种实现是等价的，尽管声明地点变异更简洁，外部类的使用更容易
集合变异
在 Java 中，数组是协变的。默认情况下，我们可以传递一个String[]数组，即使期望的是Object[]数组：
public class Computer {
public Computer() {
String[] stringArray = new String[]{"a", "b", "c"};
printArray(stringArray); //Pass instance of String[]
}
void printArray(Object[] array) {
//Define parameter of type Object[]
System.out.print(array);
}
}
这种行为在 Java 的早期版本中很重要，因为它允许我们使用不同类型的数组作为参数：
// Java
static void print(Object[] array) {
for (int i = 0; i <= array.length - 1; i++)
System.out.print(array[i] + " ");
System.out.println();
}
// Usage
String[] fruits = new String[] {"Pineapple","Apple", "Orange",
"Banana"};
print(fruits); // Prints: Pineapple Apple Orange Banana
Arrays.sort(fruits);
print(fruits); // Prints: Apple Banana Orange Pineapple
但这种行为也可能导致潜在的运行时错误：
public class Computer {
public Computer() {
Number[] numberArray = new Number[]{1, 2, 3};
updateArray(numberArray);
}
void updateArray(Object[] array) {
array[0] = "abc";
// Error, java.lang.ArrayStoreException: java.lang.String
}
}
函数updateArray接受类型为Object[]的参数，我们正在传递String[]。我们正在使用String参数调用 add 方法。我们可以这样做，因为数组项的类型是Object，所以我们可以使用String，这是一个新值。最后，我们想要将String添加到可能只包含String类型项的通用数组中。由于默认的协变行为，编译器无法检测到这个问题，这将导致ArrayStoreException异常。
相应的代码在 Kotlin 中不会编译，因为 Kotlin 编译器将此行为视为潜在的危险。这就是为什么 Kotlin 中的数组是不变的原因。因此，在需要Array<Any>时传递除Array<Number>之外的类型将导致编译时错误：
public class Array<T> { /*...*/ }
因此，在需要Array<Any>时传递除Array<Number>之外的类型将导致编译时错误：
public class Array<T> { /*...*/ }
class Computer {
init {
val numberArray = arrayOf<Number>(1, 2, 3)
updateArray(numberArray)
}
internal fun updateArray(array: Array<Any>) {
array[0] = "abc"
//error, java.lang.ArrayStoreException: java.lang.String
}
}
请注意，只有当我们可以修改对象时才可能发生潜在的运行时异常。变异也适用于 Kotlin 集合接口。在 Kotlin 标准库中，我们有两个以不同方式定义的列表接口。Kotlin List接口被定义为协变，因为它是不可变的（它不包含任何允许我们更改内部状态的方法），而 Kotlin MutableList接口是不变的。以下是它们类型参数的定义：
interface List<out E> : Collection<E> { /*...*/ }
public interface MutableList<E> : List<E>, MutableCollection<E> {
/*...*/
}
让我们看看这些定义在实际中的后果。它使可变列表免受协变的风险：
fun addElement(mutableList: MutableList<Any>) {
mutableList.add("Cat")
}
// Usage
val mutableIntList = mutableListOf(1, 2, 3, 4)
val mutableAnyList = mutableListOf<Any>(1, 'A')
addElement(mutableIntList) // Error: Type mismatch
addElement(mutableAnyList)
该列表是安全的，因为它没有用于更改其内部状态的方法，并且其协变行为允许更广泛地使用函数：
fun printElements(list: List<Any>) {
for(e in list) print(e)
}
// Usage
val intList = listOf(1, 2, 3, 4)
val anyList = listOf<Any>(1, 'A')
printElements(intList) // Prints: 1234
printElements(anyList) // Prints: 1A
我们可以将List<Any>或其任何子类型传递给printElements函数，因为List接口是协变的。我们只能将MutableList<Any>传递给addElement函数，因为MutableList接口是不变的。
使用in和out修饰符，我们可以操纵变异行为。我们还应该意识到变异有一些限制。让我们讨论一下。
变异生产者/消费者限制
通过应用变异修饰符，我们可以为类/接口的某个类型参数（声明位置变异）或类型参数（使用位置变异）获得协变/逆变行为。然而，我们需要注意一个限制。为了使其安全，Kotlin 编译器限制了类型参数可以使用的位置。
对于不变（类型参数上默认没有变异修饰符），我们可以在in（函数参数的类型）和out（函数返回类型）位置上使用类型参数：
interface Stack<T> {
fun push(t:T) // Generic type at in position
fun pop():T // Generic type at out position
fun swap(t:T):T // Generic type at in and out positions
val last: T // Generic type at out position
var special: T // Generic type at out position
}
通过变异修饰符，我们只限于一个位置。这意味着我们只能将类型参数用作方法参数的类型（in）或方法返回值（out）。我们的类可以是生产者或消费者，但永远不会同时。我们可以说该类接收参数或提供参数。
让我们看看这种限制与在声明位置指定的变异修饰符的关系。以下是两个类型参数R和T的所有正确和不正确的用法：
class ConsumerProducer<in T, out R> {
fun consumeItemT(t: T): Unit { } // 1
fun consumeItemR(r: R): Unit { } // 2, error
fun produceItemT(): T { // 3, error
// Return instance of type T
}
fun produceItemR(): R { // 4
//Return instance of type R
}
}
-
在 in 位置的 OK 类型参数
T -
错误，类型参数
R在 in 位置 -
错误，类型参数
T在 out 位置 -
在 out 位置的 OK，类型参数
R
正如我们所看到的，如果配置被禁止，编译器将报告错误。请注意，我们可以为两个类型参数R和T添加不同的修饰符。
位置限制仅适用于类外可访问（可见）的方法。这意味着不仅仅是所有public方法（public是默认修饰符），如之前所使用的，还包括标记为protected或internal的方法。当我们将方法可见性更改为private时，我们可以在任何位置使用我们的类型参数（R和T），就像不变的类型参数一样：
class ConsumerProducer<in T, out R> {
private fun consumeItemT(t: T): Unit { }
private fun consumeItemR(r: R): Unit { }
private fun produceItemT(): T {
// Return instance of type T
}
private fun produceItemR(): R {
//Return instance of type R
}
}
让我们看一下下表，它展示了类型参数作为类型使用时的所有允许位置：
| 可见性修饰符 | 不变性 | 协变性（out） | 逆变性（in） |
|---|---|---|---|
public，protected，internal | in/out | out | in |
private | in/out | in/out | in/out |
不变的构造函数
在前一节描述的in和out位置规则中，构造函数参数始终是不变的一个重要例外：
class Producer<out T>(t: T)
// Usage
val stringProducer = Producer("A")
val anyProducer: Producer<Any> = stringProducer
构造函数是公共的，类型参数T声明为out，但我们仍然可以在 in 位置使用它作为构造函数参数类型。原因是构造函数方法在实例创建后不能被调用，因此始终可以安全地调用它。
正如我们在第四章中讨论的那样，类和对象，我们还可以使用val或var修饰符直接在类构造函数中定义属性。当指定协变时，我们只能在构造函数中定义具有协变类型的只读属性（val）。这是安全的，因为只会生成 getter，因此在类实例化后，此属性的值不会改变：
class Producer<out T>(val t: T) // Ok, safe
使用var时，编译器会生成 getter 和 setter，因此属性值可能在某个时刻发生变化。这就是为什么我们不能在构造函数中声明一个协变类型的读写（var）属性的原因：
class Producer<out T>(var t: T) // Error, not safe
我们已经说过，变异限制只适用于外部客户端，因此我们仍然可以通过添加私有可见性修饰符来定义一个协变读写属性：
class Producer<out T>(private var t:T)
另一个来自 Java 的流行的泛型类型限制与类型擦除有关。
类型擦除
类型擦除是引入到 JVM 中的，以使 JVM 字节码向后兼容于引入泛型之前的版本。在 Android 平台上，Kotlin 和 Java 都被编译成 JVM 字节码，因此它们都容易受到类型擦除的影响。
类型擦除是从泛型类型中移除类型参数的过程，因此泛型类型在运行时失去了一些类型信息（类型参数）：
package test
class Box<T>
val intBox = Box<Int>()
val stringBox = Box<String>()
println(intBox.javaClass) // prints: test.Box
println(stringBox.javaClass) // prints: test.Box
编译器可以区分两种类型并保证类型安全。然而，在编译过程中，编译器将参数化类型Box<Int>和Box<String>转换为Box（原始类型）。生成的 Java 字节码不包含任何与类型参数相关的信息，因此我们无法在运行时区分泛型类型。
类型擦除导致了一些问题。在 JVM 中，我们不能声明具有相同 JVM 签名的同一方法的两个重载：
/*
java.lang.ClassFormatError: Duplicate method name&signature...
*/
fun sum(ints: List<Int>) {
println("Ints")
}
fun sum(strings: List<String>) {
println("Ints")
}
当类型参数被移除时，这两个方法将具有完全相同的声明：
/*
java.lang.ClassFormatError: Duplicate method name&signature...
*/
fun sum(ints: List) {
println("Ints")
}
fun sum(strings: List) {
println("Ints")
}
我们还可以通过更改生成函数的 JVM 名称来解决此问题。我们可以使用JvmName注解在将代码编译为 JVM 字节码时更改其中一个方法的名称：
@JvmName("intSum") fun sum(ints: List<Int>) {
println("Ints")
}
fun sum(strings: List<String>) {
println("Ints")
}
从 Kotlin 中使用此函数的用法没有改变，但由于我们更改了第一个函数的 JVM 名称，因此我们需要使用新名称从 Java 中使用它：
// Java
TestKt.intSum(listOfInts);
有时我们希望在运行时保留类型参数，这就是reified 类型参数非常方便的地方。
具体化类型参数
有些情况下，在运行时访问类型参数会很有用，但由于类型擦除，这是不允许的：
fun <T> typeCheck(s: Any) {
if(s is T){
// Error: cannot check for instance of erased type: T
println("The same types")
} else {
println("Different types")
}
}
为了能够克服 JVM 的限制，Kotlin 允许我们使用特殊的修饰符来在运行时保留类型参数。我们需要使用 reified 修饰符标记类型参数：
interface View
class ProfileView: View
class HomeView: View
inline fun <reified T> typeCheck(s: Any) { // 1
if(s is T){
println("The same types")
} else {
println("Different types")
}
}
// Usage
typeCheck<ProfileView>(ProfileView()) // Prints: The same types
typeCheck<HomeView>(ProfileView()) // Prints: Different types
typeCheck<View>(ProfileView()) // Prints: The same types
- 类型参数标记为精炼，函数标记为
inline。
现在我们可以安全地在运行时访问类型参数类型。具体化类型参数仅适用于内联函数，因为在编译过程中（内联），Kotlin 编译器会替换具体化类型参数的实际类。这样，类型参数就不会被类型擦除移除。
我们还可以对具体化类型使用反射来检索有关类型的更多信息：
inline fun <reified T> isOpen(): Boolean {
return T::class.isOpen
}
在 JVM 字节码级别，具体类型或原始类型的包装类型表示具体类型参数的出现。这就是为什么具体类型参数不受类型擦除影响的原因。
使用具体类型参数允许我们以全新的方式编写方法。在 Java 中启动新的Activity，我们需要这样的代码：
//Java
startActivity(Intent(this, ProductActivity::class.java))
在 Kotlin 中，我们可以定义startActivity方法，这将使我们以更简单的方式导航到Activity：
inline fun <reified T : Activity> startActivity(context: Context) {
context.startActivity(Intent(context, T::class.java))
}
// Usage
startActivity<UserDetailsActivity>(context)
我们定义了startActivity方法，并通过使用类型参数传递了关于我们要启动的Activity（ProductActivity）的信息。我们还定义了一个显式的具体类型参数边界，以确保我们只能使用Activity（及其子类）作为类型参数。
startActivity 方法
为了正确使用startActivity方法，我们需要一种方法来将参数传递给正在启动的Activity（Bundle）。可以更新前面的实现以支持这样的参数：
startActivity<ProductActivity>("id" to 123, "extended" to true)
在前面的示例中，使用键和值填充参数（由内联to函数定义）。但是，此函数的实现超出了本书的范围。但是，我们可以使用现有的实现。Anko库（github.com/Kotlin/anko）已经实现了具有所有必需功能的startActivity方法。我们只需要导入Appcompat-v7-commons依赖项。
compile "org.jetbrains.anko:anko-appcompat-v7-commons:$anko_version"
Anko 为Context和Fragment类定义了扩展，因此我们可以在任何Activity或Fragment中使用此方法，就像在类中定义的任何其他方法一样，而无需在类中定义该方法。我们将在第七章中讨论扩展，扩展函数和属性。
请注意，具体类型参数有一个主要限制：我们无法从具体类型参数创建类的实例（不使用反射）。其背后的原因是构造函数总是只与具体实例相关联（它永远不会被继承），因此没有构造函数可以安全地用于所有可能的类型参数。
星投影
由于类型擦除，运行时只能获得不完整的类型信息。例如，泛型类型的类型参数是不可用的：
val list = listOf(1,2,3)
println(list.javaClass) // Prints: class java.util.Arrays$ArrayList
这导致了一些问题。我们无法执行任何检查来验证List包含哪些类型的元素：
/*
Compile time error: cannot check instance of erased type:
List<String>
*/
if(collection is List<Int>) {
//...
}
问题出在运行时执行了一个检查，其中关于类型参数的信息是不可用的。然而，与 Java 相反，Kotlin 不允许我们声明原始类型（未使用类型参数的泛型类型）：
SimpleList<> // Java: ok
SimpleList<> // Kotlin: error
Kotlin 允许我们使用星投影语法，这基本上是一种表明类型参数信息缺失或不重要的方式：
if(collection is List<*>) {
//...
}
通过使用星投影语法，我们说Box存储特定类型的参数：
class Box<T>
val anyBox = Box<Any>()
val intBox = Box<Int>()
val stringBox = Box<String>()
var unknownBox: Box<*>
unknownBox = anyBox // Ok
unknownBox = intBox // Ok
unknownBox = stringBox // Ok
请注意Box<*>和Box<Any>之间存在差异。如果我们想定义包含任何项的列表，我们将使用Box<Any>。但是，如果我们想定义包含特定类型项的列表，但是这种类型是未知的（可能是Any，Int，String等等。但是我们没有关于这种类型的信息），而Box<Any>表示列表包含Any类型的项。我们将使用Box<*>：
val anyBox: Box<Any> = Box<Int> // Error: Type mismatch
如果泛型类型定义了多个类型参数，我们需要为每个缺失的类型参数使用星（*）：
class Container<T, T2>
val container: Container<*, *>
星投影在我们想对类型执行操作，但是类型参数信息不重要时也很有帮助：
fun printSize(list: MutableList<*>) {
println(list.size)
}
//usage
val stringList = mutableListOf("5", "a", "2", "d")
val intList = mutableListOf(3, 7)
printSize(stringList) // prints: 4
printSize(intList) // prints: 2
在前面的示例中，不需要关于类型参数的信息来确定集合大小。使用星投影语法减少了对变异修饰符的需求，只要我们不使用依赖于类型参数的任何方法。
类型参数命名约定
官方的 Java 类型参数命名约定（docs.oracle.com/javase/tutorial/java/generics/types.html）为参数命名定义了以下准则：
按照惯例，类型参数名称为单个大写字母。这与您已经了解的变量命名约定形成鲜明对比，这是有充分理由的。如果没有这个约定，很难区分类型变量和普通类或接口名称。最常用的类型参数名称是：
-
E: 元素（Java 集合框架广泛使用）
-
K: 键
-
N: 数字
-
T: 类型
-
V: 值
-
S,U,V 等：第 2、第 3、第 4 个类型
Kotlin 标准库中的许多类遵循这种约定。对于常见类（List，Mat，Set等）或定义简单类型参数的类（Box<T>类）来说，这种方式很好用。然而，对于自定义类和多个类型参数，我们很快意识到单个字母包含的信息量不足，有时很难快速判断类型参数代表的数据类型。对于这个问题有一些解决方案。
我们可以确保泛型得到适当的文档记录，是的，这肯定会有所帮助，但我们仍然无法仅通过查看代码来确定类型参数的含义。文档很重要，但我们应该将文档视为辅助信息源，并努力实现最高可能的代码可读性。
多年来，程序员已经开始转向更有意义的命名惯例。Google Java Style Guide（google.github.io/styleguide/javaguide.html#s5.2.8-type-variable-names）简要描述了官方 Java 类型参数命名约定和自定义命名约定的混合。他们提倡两种不同的风格。第一种是使用单个大写字母，可选地后跟单个数字（与 Java 描述的S，U，V名称相反）：
class Box<T, T2>
第二种风格更具描述性，因为它为类型参数添加了有意义的前缀：
class Box<RequestT>
不幸的是，类型参数名称没有单一的标准。最常见的解决方案是使用单个大写字母。这些都是简化的例子，但请记住，类通常在多个地方使用泛型，因此适当的命名将提高代码的可读性。
总结
在本章中，我们了解了泛型存在的原因，并讨论了定义泛型类和接口以及声明泛型类型的各种方式。我们知道如何通过使用使用点和声明点变异修饰符来处理子类型关系。我们学会了如何处理类型擦除，以及如何使用具体化的类型参数在运行时保留泛型类型。
在下一章中，我们将讨论 Kotlin 最令人兴奋的功能之一-扩展。这个功能允许我们为现有类添加新的行为。我们将学习如何为任何给定的类实现新的方法和属性，包括 Android 框架和第三方库中的最终类。
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