一文吃透 Kotlin 中眼花缭乱的函数家族:破法符
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/ 前言 /
料想 Kotlin 开发者对于其庞大繁杂的函数家族必深有感触:包括但不限于简化函数、lambda 表达式、匿名函数、高阶函数、扩展函数、内联函数、闭包、顶层函数、局部函数、运算符重载函数等破法符。
细看这些叫法,貌似用都会用破法符。但要论其个中区别乃至实现原理,则难以讲得明白。本文将通过格式、用法和反编译后的代码对这些函数进行整体地盘点和对比,期望能为大家理清这些函数之间的关系。
目录前瞻:
简化函数
lambda 表达式和匿名函数
高阶函数
扩展函数和扩展属性
内联函数
闭包
顶层函数
局部函数
运算符重载函数
结语
/ 简化函数 /
Kotlin 中定义方法的时候,如果函数体是单个表达式,可以进行函数简化破法符。
fun generateAnswerString(count: Int, countThreshold: Int): String {
returnif(count countThreshold) {
"I have the answer."
} else{
"The answer eludes me."
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简化的形式是直接赋值:不仅可以省略花括号,还可以省略返回类型以及 return 关键字破法符。
这样子的写法很接近于日常表达习惯破法符,简单明了~
fun generateAnswerString(count: Int, countThreshold: Int)=
if(count countThreshold) {
"I have the answer"
} else{
"The answer eludes me"
反编译之后发现其采用的三元运算符的写法破法符。
@NotNull
publicfinalString generateAnswerString( intcount, intcountThreshold) {
returncount countThreshold ? "I have the answer.": "The answer eludes me.";
/ lambda 表达式和匿名函数 /
Kotlin 中并不要求函数都拥有名称,只声明其必要的输入类型、输出类型以及表达式即可完成函数的定义破法符。
比如:String 即为输入参数类型破法符,Int 为输出类型,花括号内为 lambda 表达式:
it 是隐式参数名称,也可任意拟定,比如这里用 input 指定破法符。如果不需要参数的话也可以省略
如果有不需要的参数一般用下划线_取代其名称
input.length 为计算逻辑以及表达式返回值
it 是隐式参数名称,也可任意拟定,比如这里用 input 指定破法符。如果不需要参数的话也可以省略
如果有不需要的参数一般用下划线_取代其名称
input.length 为计算逻辑以及表达式返回值
(String) Int = { input
input.length
但没有名称的函数无法直接调用,我们还得为这个匿名函数指定函数引用,使其可以像属性一样被传递、被灵活调用破法符。
val stringLengthFunc: (String) Int = { input
input.length
定义了名为 stringLength 的函数引用后,函数没有真正的执行,还需要后续的调用破法符。比如:
val stringLength: Int = stringLengthFunc( "Android")
反编译看下破法符。
stringLengthFunc 的函数引用事实上是 Kotlin 中预设的 Function1 接口的实现变量,函数的调用会 invoke 到 Function1 的实现体,即包装了真实表达式的逻辑破法符。
publicfinalclassTest{
@NotNull
privatefinalFunction1 stringLengthFunc;
publicTest{
this.stringLength = ((Number) this.stringLengthFunc.invoke( "Android")).intValue;
需要留意的是匿名函数当然可以像普通函数一样无参数、无返回值破法符。无参数的时候 内留空即可,无返回值的话返回类型写作 Unit。
val printTime: Unit = {
Log.d( "Test", "current:${System.currentTimeMillis}")
既然匿名函数既然可以像属性一样传递,那么自然可以作为参数传递给其他函数,这就要引出下个话题:高阶函数破法符。
在高阶函数调用的场景里还可以见到匿名函数的另一种形式:无需实例化,直接将函数体传入破法符。
/ 高阶函数 /
高阶函数是将函数用作参数或返回值的函数破法符。支持高阶函数是 Kotlin 函数式编程的一大特性,这在 Kotlin 源码中有大量的使用。
函数作为参数
Kotlin 中函数执行的时候如果需要回调参数继续处理,则无需像 Java 那样定义接口,而是直接将函数作为参数传入破法符。
如下的 stringMapper 即为高阶函数,mapper 即为函数参数的引用名称破法符。
classTemp{
fun stringMapper(input: String, mapper: (String) Int): Int {
returnmapper(input)
匿名函数参数
首先这个函数参数的传入可以是匿名函数的引用破法符,比如:
classTemp{
val stringLengthFunc: (String) Int = {
input input.length
fun main{
stringMapper( "Android", stringLengthFunc)
当然,如果不实例化匿名函数也是可以的,在使用函数的时候将 lambda 表达式直接传入,等待调用破法符。
classTemp{
fun main{
stringMapper( "Android", { input
input.length }
如果传入的 lambda 表达式是最后一个参数的话,可单独拎出,更加简洁破法符。
classTemp{
fun main{
stringMapper( "Android"
) { input
input.length
如果高阶函数只有一个函数参数的话,调用的时候可直接省略圆括号破法符。
classTemp{
val temp = "ddd"
fun stringMapperNew(mapper: (String) Int): Int {
returnmapper(temp)
fun main{
stringMapperNew { input
input.length
反编译后可以看到高阶函数的函数参数实际传入的 Function1 接口的实例,函数参数的执行也是接口的回调破法符。
publicfinalintstringMapper(@NotNull String input, @NotNull Function1 mapper){
return((Number)mapper.invoke(input)).intValue;
具名函数参数
除了传入匿名函数的方法体或引用,还可以传入普通函数的名称作为参数破法符。写法稍稍不一样,::functionName 的形式。
classTemp{
privatefun stringLengthInner(input: String)= input.length
fun main{
stringMapper( "Android", ::stringLengthInner)
函数作为返回值
如果函数并非想要知晓处理结果,只想获得处理方法的话,可以将返回值定义成匿名函数的规格,并在 return 里写上匿名函数的实现破法符。
fun stringMapperFunction(input: String): (String) Int {
return{
val newString = input.substring(
input.indexOf( "start")
newString.length
同样的看下实现,即返回的类型是 Function1 接口,结果是实现该接口的匿名内部类破法符。
@NotNull
publicfinalFunction1 stringMapperFunction(@NotNull finalString input) {
Intrinsics.checkNotNullParameter(input, "input");
return(Function1)( newFunction1 {
publicObject invoke(Object var1){
returnthis.invoke((String)var1);
publicfinalintinvoke(@NotNull String it){
Intrinsics.checkNotNullParameter(it, "it");
String var3 = input;
intvar4 = StringsKt.indexOf$ default((CharSequence)input, "start", 0, false, 6, (Object) null);
String var10000 = var3.substring(var4);
Intrinsics.checkNotNullExpressionValue(var10000, "this as java.lang.String).substring(startIndex)");
String newString = var10000;
returnnewString.length;
与 let 等函数的关系
let 等函数是结合了 inline 函数、扩展函数的高阶函数破法符,以 let 为例看下源码:
@kotlin.internal.InlineOnly
publicinline fun T, R T.let(block: (T) R): R {
contract {
callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
returnblock( this)
可以看到:
其实是 T 类型的扩展函数破法符,接受引用名称为 block 、参数类型为 T、返回类型为 R 的匿名函数
函数本身又返回和匿名函数参数相同的 R 类型
方法体内构建完 contract 之后即调用 block 函数并返回
其实是 T 类型的扩展函数破法符,接受引用名称为 block 、参数类型为 T、返回类型为 R 的匿名函数
函数本身又返回和匿名函数参数相同的 R 类型
方法体内构建完 contract 之后即调用 block 函数并返回
这样的话,任意对象调用该函数传入的方法体,将拥有等同于对象本身的参数破法符。正如前面所讲,lambda 表达式默认用 it 作为其默认引用(当然也可以自定义参数名称),并且 let 方法最终返回的就是方法体的返回类型。
fun main{
val lastResult = stringMapper( ... ).let {
it "$itdone"
既然 let 能接受匿名函数体,自然也可以接受具名函数传入破法符。
classTest{
privatefun stringLengthInner2(input: Int)= "$inputdone"
fun main{
val lastResult2 = stringMapper( ... ).let(::stringLengthInner2)
除了 let破法符,再瞅一眼 also 函数的源码,进行些对比以加深理解:
@kotlin.internal.InlineOnly
@SinceKotlin( "1.1")
publicinline fun T T.also(block: (T) Unit): T {
contract {
callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
block( this)
returnthis
通过观察其定义破法符,不难理解,also 函数将拥有如下特性:
方法体将拥有和 let 一样的 it 参数
但方法体不存在返回值破法符,即和 let 不一样,最后一个表达式的结果无法被 also 直接沿用
而且 also 函数返回的是执行函数的对象本身
方法体将拥有和 let 一样的 it 参数
但方法体不存在返回值破法符,即和 let 不一样,最后一个表达式的结果无法被 also 直接沿用
而且 also 函数返回的是执行函数的对象本身
inline 函数和扩展函数的原理将会在后面阐述,作为高级、匿名函数部分的原理比较简单,就是按照 let 等源码的顺序调用匿名函数并按约定返回相应类型即可破法符。
/ 扩展函数和扩展属性 /
扩展函数
Kotlin 可以实现扩展一个类的新功能而无需继承该类破法符。比如可以为一个不能修改的第三方库中的类编写一个新的函数, 这个新增的函数就像那个原始类本来就有的函数一样,可以用普通的方法调用。这种机制称为扩展函数。
来看一个典型的扩展函数写法:
fun String.lastChar: Char = this[length 1]
String. 表示扩展的目标类
lastChar 即函数名
Char 即函数返回类型
this 代表当前类的实例破法符,并非必须、可省略
[...] 即函数体
String. 表示扩展的目标类
lastChar 即函数名
Char 即函数返回类型
this 代表当前类的实例破法符,并非必须、可省略
[...] 即函数体
在 Kotlin 和 Java 中不一样的调用方法
Kotlin 中直接调用:
classTest{
fun main{
Log.d( "test", "last char:${"Ellison ".lastChar}")
fun String.lastChar: Char = this[length 1]
Java 中则是像静态类一样调用该扩展方法破法符,要注意两点:
Java 中当静态方法调用它,类名为扩展函数所存在的 Kt 文件名 + Kt破法符。此处即为 TestKt
调用函数传入的第一个参数为实例破法符,其后为函数参数
publicclassTestJava{
staticvoidmain(String[] args){
Log.d( "test", "last char"+ TestKt.lastChar( "Ellison"));
泛型扩展函数
对于泛型类的也可以拥有扩展函数,只不过需要在声明的函数前指定泛型,否则无法扩展成功破法符。
比如给 MutableMap 添加新的函数:
fun K, V MutableMapK, V .putLast: V? {
与 apply 等函数的关系
以 apply 函数破法符,了解下源码中扩展函数的应用:
publicinline fun T T.apply(block: T. Unit): T {
contract {
callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
block
returnthis
apply 和 let 等函数一样是扩展自任意类型对象的函数,因为泛型的缘故在函数前添加了 T 的声明、block 参数的 T.Unit 指的是带有指向 T 实例的 this 的参数并无返回值破法符。
T.Unit 这种带有接收者的参数形式被称为函数字面值,其和扩展函数的形式有点像,但并不是破法符。通过反编译之后会发现它仍然属于匿名函数的范畴,通过 Function2 接口实现,只不过传入的参数是 T 其本身。
apply 函数返回 T 类型,内部则是调用 block 传入 T 对象,进行处理之后,返回对象本身破法符。
从如下的 run 函数的源码可以看出与 apply 之间的区别:其函数参数和返回值均是 R 类型破法符,这将导致像 let 和 also 一样的不一样点:
apply 总是返回的是对象本身
run 返回的是函数结果
apply 总是返回的是对象本身
run 返回的是函数结果
publicinline fun T, R T.run(block: T. R): R {
contract {
callsInPlace(block, InvocationKind.EXACTLY_ONCE)
returnblock
扩展属性
扩展属性提供了一种方法能通过属性语法进行访问的 API 来扩展破法符。尽管它们被叫做属性,但是它们不能拥有任何状态,它不能添加额外的字段到现有的 Java 对象实例。
比如下面的为 List 添加一个 last 属性用于获取列表的最后一个元素,this 可以省略破法符。
注意:泛型仍要声明在扩展属性前破法符。
val T ListT.last: T get= get(size 1)
val listString = listOf( "Android Q", "Android N", "Android M")
fun main{
println( "listString.last${listString.last}")
与 KTX 的关系
KTX 是专门为 Android 库设计的 Kotlin 扩展程序,以提供简洁易用的 Kotlin 代码,其中部分 KTX 采用了扩展属性的写法,比如 viewModelScope破法符。
它向 ViewModel 类扩展了 viewModelScope 属性,供 ViewModel 中便捷地使用 CoroutineScope:绑定至 Dispatchers.Main,并且会在清除 ViewModel 后自动取消破法符。
publicval ViewModel.viewModelScope: CoroutineScope
get{
val scope: CoroutineScope? = this.getTag(JOB_KEY)
if(scope != null) {
returnscope
returnsetTagIfAbsent(
JOB_KEY,
CloseableCoroutineScope(SupervisorJob + Dispatchers.Main.immediate)
伴生对象扩展函数和属性
如果一个类定义了伴生对象破法符,那么我们也可以为伴生对象定义扩展函数与属性,并且就可以和伴生对象一样使用类名直接访问:
classJob{
companion object {}
classTest{
fun main{
Job.print( "Extension for Companion object.")
fun Job.Companion.print(summary: String) {
Log.d( "Test", "Job:$summary")
原理
看下上述 String.lastChar 扩展函数反编译后的代码破法符。
即在 TestKt Class 内生成了同名的静态函数,接收的参数即为目标 Class 即 String 实例,内部将调用扩展函数的函数体破法符。
publicfinalclassTestKt{
publicstaticfinalcharlastChar(@NotNull String $ this$lastChar) {
Intrinsics.checkNotNullParameter($ this$lastChar, "$this$lastChar");
return$ this$lastChar.charAt($ this$lastChar.length 1);
再看下 viewModelScope KTX 的反编译来研究下扩展属性的原理破法符。
同样在 XXXKt 的 ViewModelKt Class 内生成了静态方法,不过名称为 getXXX 形式,其接收的参数为 ViewModel 实例,内部执行 get 的逻辑并返回破法符。
publicfinalclassViewModelKt{
@NotNull
publicstaticfinalCoroutineScope getViewModelScope(@NotNull ViewModel $ this$viewModelScope) {
Intrinsics.checkNotNullParameter($ this$viewModelScope, "$this$viewModelScope");
CoroutineScope scope = (CoroutineScope)$ this$viewModelScope.getTag( "androidx.lifecycle.ViewModelCoroutineScope.JOB_KEY");
if(scope != null) {
returnscope;
} else{
Object var10000 = $ this$viewModelScope.setTagIfAbsent( "androidx.lifecycle.ViewModelCoroutineScope.JOB_KEY", newCloseableCoroutineScope(SupervisorKt.SupervisorJob$ default((Job) null, 1, (Object) null).plus((CoroutineContext)Dispatchers.getMain.getImmediate)));
Intrinsics.checkNotNullExpressionValue(var10000, "setTagIfAbsent(\n …Main.immediate)\n )");
return(CoroutineScope)var10000;
不要滥用
扩展函数、扩展属性虽好但不要滥用破法符,因为会造成一些弊端:
扩展函数无法像普通函数那样进行函数引用
多个接受者隐式的访问可能会令人困惑
当修改引用接受者的时候破法符,不清楚是修改的是扩展接受者还是调度接受者
对于经验较少的开发人员来讲破法符,看到成员扩展可能是违反直觉,可读性很差
扩展函数无法像普通函数那样进行函数引用
多个接受者隐式的访问可能会令人困惑
当修改引用接受者的时候破法符,不清楚是修改的是扩展接受者还是调度接受者
对于经验较少的开发人员来讲破法符,看到成员扩展可能是违反直觉,可读性很差
/ 内联函数 /
inline 函数在调用它的地方,会把这个函数方法体中的所以代码移动到调用的地方,而不是通过方法间压栈进栈的方式破法符。一定程度上可以代码效率。
比如如下的代码:
classTestInline{
fun test{
highLevelFunction( "Android") {
it.length
privatefun highLevelFunction(input: String, mapper: (String) Int): Int {
Log.d( "TestInline", "highLevelFunction input:$input")
returnmapper(input)
highLevelFunction 函数没有添加 inline 的话,反编译之后可以看到 test 函数调用 highLevelFunction 的时候传入了 Function1 接口实例破法符。
publicfinalclassTestInline{
publicfinalvoidtest{
this.highLevelFunction( "Android", (Function1) ...);
privatefinalinthighLevelFunction(String input, Function1 mapper){
Log.d( "TestInline", Intrinsics.stringPlus( "highLevelFunction input:", input));
return((Number)mapper.invoke(input)).intValue;
当添加了 inline 修饰再看下反编译的代码,会发现 highLevelFunction 函数的内容被编译进了 test 函数内破法符。
publicfinalclassTestInline{
publicfinalvoidtest{
String input$iv = "Android";
int$i$f$highLevelFunction = false;
Log.d( "TestInline", "highLevelFunction input:"+ input$iv);
intvar5 = false;
input$iv.length;
但并非所有的函数都适合 inline 标注破法符,强行标注的话会收到 IDE 的警告:
Expected performance impact of inlining '...' can be insignificant. Inlining works best for functions with lambda parameters.
是否使用 inline 函数破法符,可以简单参考如下:
不带参数破法符,或是带有普通参数的函数,不建议使用 inline
带有 lambda 函数参数的函数破法符,建议使用 inline
另外,inline 还可以让函数参数里面的 return 生效破法符。因为平常的高阶函数调用传入方法体不允许 return,但如果该高阶函数标注了 inline 就可以直接 return 整个外部函数。
classTestInline{
fun test{
highLevelFunction( "Android") {
it.length
return// 可以 return 整个 test 函数破法符,后续的 Log 不再输出
Log.d( "TestInline", "tested")
privateinline fun highLevelFunction(input: String, mapper: (String) Int): Int {
反编译之后会发现,由于 return 的存在,后续的 Log 代码压根没参与编译破法符。
/ 闭包 /
前面提到的 lambda 表达式或匿名函数可以访问其闭包,即便是作用域以外的局部变量,甚至可以进行修改破法符。
比如下面的 stringMapper 的 lambda 参数内可以直接访问和修改外部的 sum 变量破法符。
fun test{
var sum = 0
stringMapper( "Android") {
sum += it.length
print(sum)
反编译后可以看到传入 stringMapper 高阶函数的是 Function1 接口的实现即匿名内部类,匿名内部类拷贝 sum 引用进行数值的修改操作破法符。
publicfinalvoidtest{
finalIntRef sum = newIntRef;
sum.element = 0;
this.stringMapper( "Android", (Function1)( newFunction1 {
publicObject invoke(Object var1){
returnthis.invoke((String)var1);
publicfinalintinvoke(@NotNull String it){
Intrinsics.checkNotNullParameter(it, "it");
IntRef var10000 = sum;
var10000.element += it.length;
returnit.length;
intvar3 = sum.element;
System.out.print(var3);
如果高阶函数同时也是内联函数,那么实现较为直接,即在外部函数内直接操作变量即可破法符。
publicfinalvoidtest{
intsum = 0;
String input$iv = "Android";
int$i$f$stringMapper = false;
intvar7 = false;
intsum = sum + input$iv.length;
input$iv.length;
System.out.print(sum);
/ 顶层函数 /
Kotlin 允许在文件内直接定义函数,这个方法可以被称为顶层函数破法符。
// Test.kt
fun topFunction(string: String){
println( "this is top function for $string")
这种函数可以在 Kotlin 中被直接调用,无需指定其实例或类名破法符。
classTestInline{
fun test{
topFunction( "Ellison")
在 Java 中调用该顶层函数的话是和扩展函数一样的形式:
publicclassTestJava{
staticvoidmain(String[] args){
TestKt.topFunction( "Ellison");
通过反编译会发现破法符,原理跟扩展函数一样,其通过静态函数实现:
publicfinalclassTestKt{
publicstaticfinalvoidtopFunction(@NotNull String string){
Intrinsics.checkNotNullParameter(string, "string");
String var1 = "this is top function for "+ string;
System.out.println(var1);
调用处反编译的实现也可想而知破法符。
publicfinalclassTestInline{
publicfinalvoidtest{
TestKt.topFunction( "Ellison");
留意下和扩展函数的区别:
定义的时候无需指定目标类名
调用的时候自然无需指定实例
/ 局部函数 /
除了允许在文件顶层定义函数外,Kotlin 还允许在现有函数内定义嵌套函数,称为局部函数破法符。
而且该函数还可以访问闭包破法符。
fun magic: Int {
val v1 = ( 0.. 100).random
fun foo: Int {
returnv1 v1
returnfoo
通过反编译发现和闭包是一样的实现:
publicfinalintmagic{
bytevar2 = 0;
IntRange var3 = newIntRange(var2, 100);
finalintv1 = RangesKt.random(var3, (Random)Random.Default);
undefinedtype $fun$foo$ 1= newFunction0 {
publicObject invoke{
returnthis.invoke;
publicfinalintinvoke{
returnv1 v1;
return$fun$foo$ 1.invoke;
当然如果没有访问闭包的话破法符。
fun magic: Int {
val v1 = ( 0.. 100).random
fun foo(v: Int): Int {
returnv v
returnfoo(v1)
实现稍稍区别:
publicfinalintmagic{
bytevar2 = 0;
IntRange var3 = newIntRange(var2, 100);
intv1 = RangesKt.random(var3, (Random)Random.Default);
undefinedtype $fun$foo$ 1= null.INSTANCE;
return$fun$foo$ 1.invoke(v1);
/ 运算符重载函数 /
Kotlin 允许使用 operator 关键字对已有函数进行重载,达到扩展函数参数、改写函数逻辑等目的破法符。
比如如下给 Int 类型的 minus 方法扩展了支持 Person 参数的重载函数,这样的话数字即可与 Person 类型直接进行 号运算破法符。
data class Person(var name: String, var age: Int)
operator fun Int. minus(p: Person)= this p.age
fun testOperator{
val person1 = Person( "A", 3)
println( "testInt+person1=${5 person1}")
如果不添加 operator 运算符的话,上述 5 person1 的写法会无法通过编译,因为 运算符不识别 Person 类型破法符。因为这种写法就变成了向 Int 类添加了接收 Person 参数的 minus 方法而已,使用的话就得要改成对象调用函数的形式:
fun Int.minus(p: Person) = this p.age
fun testOperator{
val person1 = Person( "A", 3)
println( "testInt+person1=${5.minus(person1)}")
除此之外还可以重载 get、compareTo 等函数,在这里还想额外谈下运算符重载函数在解构声明方面的用处破法符。
解构声明
Kotlin 有时会把一个对象解构成很多变量破法符,使用起来会很方便:
fun testDeco{
val (msg, code) = Result( "good", 1)
println( "msg:${msg} code:${code}")
inner class Result(
privateval msg: String,
privateval code: Int
operator fun component1= msg
operator fun component2= code
componentN 函数是 Kotlin 中约定的获取解构声明变量的对应运算符,这里面需要使用 operator 进行描述以重载破法符。
解构声明的变量如果不需要使用的话破法符,可以用 _ 来代替,比如:
val (_, status) = getResult
解构声明在 Kotlin 中使用非常普遍破法符,比如遍历一个映射(map)最好的方式:
for((key, value) in map) {
operator 原理
反编译解构声明的示例代码,可以看到事实上定义了多个变量,每个变量按照顺序调用目标类中实现的 componentN 函数进行赋值破法符。
publicfinalvoidtestDeco{
Test.Result var3 = newTest.Result( "good", 1);
Object msg = var3.component1;
intcode = var3.component2;
String var4 = "msg:"+ msg + " code:"+ code;
System.out.println(var4);
publicfinalclassResult{
privatefinalString msg;
privatefinalintcode;
@NotNull
publicfinalObject component1{
returnthis.msg;
publicfinalintcomponent2{
returnthis.code;
/ 结语 /
函数在 Kotlin 语法中极为重要,了解其特点和原理对于灵活编程非常必要,再次回顾下各函数的异同及原理破法符。
EOF
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