浅谈Kotlin中的函数
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作者：连凌能
Kotlin，已经被Android官方宣布 kotlin first 的存在，去翻 Android 官方文档的时候，发现提供的示例代码已经变成了 Kotlin。Kotlin的务实作风，提供了很多特性帮助开发者减少冗余代码的编写，可以提高效率，也能减少异常。
本文简单谈下Kotlin中的函数，包括表达式函数体，命名参数，默认参数，顶层函数，扩展函数，局部函数，Lambda表达式，成员引用，with/apply函数等。从例子入手，从一般写法到使用特性进行简化，再到原理解析。
1.表达式函数体
通过下面这个简单的例子看下函数声明相关的概念，函数声明的关键字是fun，嗯，比JS的function还简单。
Kotlin中参数类型是放在变量：后面，函数返回类型也是。
fun max(a: Int, b: Int) : Int {
if (a > b) {
return a
} else {
return b
}
}当然， Kotlin是有类型推导功能，如果可以根据函数表达式推导出类型，也可以不写返回类型。
但是上面的还是有点繁琐，还能再简单，在 Kotlin中if是表达式，也就是有返回值的，因此可以直接return，另外判断式中只有一行一句也可以省略掉大括号：
fun max(a: Int, b: Int) {
return if (a > b) a else b
}还能在简单点吗？可以，if是表达式，那么就可以通过表达式函数体返回：
fun max(a: Int, b: Int) = if(a > b) a else b最终只需要一行代码。
Example
再看下面这个例子，后面会基于这个例子进行修改。这个函数把集合以某种格式输出，而不是默认的toString()。
是泛型，在这里形参集合中的元素都是T类型。返回String类型。fun joinToString(
collection: Collection<T>,
separator: String,
prefix: String,
postfix: String
): String {
val sb = StringBuilder(prefix)
for ((index, element) in collection.withIndex()) {
if (index > 0) sb.append(separator)
sb.append(element)
}
sb.append(postfix)
return sb.toString()
}2.命名参数调用
先来看下函数调用，相比Java, Kotlin中可以类似于JavaScript中带命名参数进行调用，而且可以不用按函数声明中的顺序进行调用，可以打乱顺序，比如下面：
joinToString(separator = " ", collection = list, postfix = "}", prefix = "{")
// example
val list = arrayListOf("10", "11", "1001")
println(joinToString(separator = " ", collection = list, postfix = "}", prefix = "{"))
>>> {10 11 1001}3.默认参数
Java里面有重载这一说，或者JavaScript有默认参数值这一说，Kotlin采用了默认参数值。调用的时候就不需要给有默认参数值的形参传实参。上面的函数改成如下：
fun <T> joinToString(
collection: Collection<T>,
separator: String = " ",
prefix: String = "[",
postfix: String = "]"
): String {
...
}
//
joinToString(list)那么调用的时候如果默认参数值自己的满足要求，就可以只传入集合list即可。
4.顶层函数
不同于Java中函数只能定义在每个类里面，Kotlin采用了JavaScript 中的做法，可以在文件任意位置处定义函数，这种函数称为顶层函数。
编译后顶层函数会成为文件类下的静态函数，比如在文件名是join.kt下定义的joinToString函数可以通过JoinKt.joinToSting调用，其中JoinKt是编译后的类名。
// 编译成静态函数
// 文件名 join.kt
package strings
fun joinToString() : String {...}
/* Java */
import strings.JoinKt;
JoinKt.joinToSting(....)看下上面函数编译后的效果：// 编译成class文件后反编译结果
@NotNull
public static final String joinToString(@NotNull Collection collection, @NotNull String separator, @NotNull String prefix, @NotNull String postfix) {
Intrinsics.checkParameterIsNotNull(collection, "collection");
Intrinsics.checkParameterIsNotNull(separator, "separator");
Intrinsics.checkParameterIsNotNull(prefix, "prefix");
Intrinsics.checkParameterIsNotNull(postfix, "postfix");
StringBuilder sb = new StringBuilder(prefix);
int index = 0;
for(Iterator var7 = ((Iterable)collection).iterator(); var7.hasNext(); ++index) {
Object element = var7.next();
if (index > 0) {
sb.append(separator);
}
sb.append(element);
}
sb.append(postfix);
String var10000 = sb.toString();
Intrinsics.checkExpressionValueIsNotNull(var10000, "sb.toString()");
return var10000;
}
// 默认函数值
public static String joinToString$default(Collection var0, String var1, String var2, String var3, int var4, Object var5) {
if ((var4 & 2) != 0) {
var1 = " ";
}
if ((var4 & 4) != 0) {
var2 = "[";
}
if ((var4 & 8) != 0) {
var3 = "]";
}
return joinToString(var0, var1, var2, var3);接下来看下Kotlin中很重要的一个特性，扩展函数。
5.扩展函数
扩展函数是类的一个成员函数，不过定义在类的外面
扩展函数不能访问私有的或者受保护的成员
扩展函数也是编译成静态函数
所以可以在Java库的基础上通过扩展函数进行封装，假装好像都是在调用Kotlin自己的库一样，在Kotlin中Collection就是这么干的。
再对上面的joinToString来一个改造，终结版：
fun <T> Collection<T>.joinToString(
separator: String = " ",
prefix: String = "[",
postfix: String = "]"
): String {
val sb = StringBuilder(prefix)
for ((index, element) in this.withIndex()) {
if (index > 0) sb.append(separator)
sb.append(element)
}
sb.append(postfix)
return sb.toString()
}在这里声明成了Collection接口类的扩展函数，这样就可以直接通过list进行调用, 在扩展函数里面照常可以使用this，这里的this就是指向接收者对象，在这里就是list。
val list = arrayListOf("10", "11", "1001")
println(list.joinToString())
>>> [10 11 1001]经常我们需要对代码进行重构，其中一个重要的措施就是减少重复代码，在Java中可以抽取出独立的函数，但这样有时候对整体结构并不太好，Kotlin提供了局部函数来解决这个问题。
6.局部函数
顾名思义，局部函数就是可以在函数内部定义函数。先看下没有使用局部函数的一个例子，这个例子先对传进来的用户名和地址进行校验，只有都不为空的情况下才存进数据库：
class User(val id: Int, val name: String, val address: String)
fun saveUser(user: User) {
if (user.name.isEmpty()) {
throw IllegalArgumentException(
"Can't save user ${user.id}: empty Name")
}
if (user.address.isEmpty()) {
throw IllegalArgumentException(
"Can't save user ${user.id}: empty Address")
}
// Save user to the database
}上面有重复的代码，就是对name和address的校验重复了，只是入参的不同，因此可以抽出一个校验函数，使用局部函数重写：
fun saveUser(user: User) {
fun validate(value: String, fieldName: String) {
if (value.isEmpty()) {
throw IllegalArgumentException(
"Can't save user ${user.id}: empty $fieldName")
}
}
validate(user.name, "Name")
validate(user.address, "Address")
}布局函数可以访问所在函数中的所有参数和变量。
如果不支持Lambda都不好意思称自己是一门现代语言，来看看Kotlin中的表演。
7.Lambda表达式
Lambda本质上是可以传递给其他函数的一小段代码，可以当成值到处传递
Lambda表达式以左大括号开始，以右大括号结束，箭头->分割成两边，左边是入参，右边是函数体。
val sum = {x : Int, y : Int -> x + y}
println(sum(1, 2))
// 可以直接run
run { println(42)}如果Lambda表达式是函数调用的最后一个实参，可以放到括号外边；
当Lambda是函数唯一实参时，可以去掉调用代码中的空括号；
和局部变量一样，如果Lambda参数的类型可以被推导出来，就不需要显示的指定。
val people = listOf(User(1, "A", "B"), User(2, "C", "D"))
people.maxBy { it.id }如果在函数内部使用Lambda,可以访问这个函数的参数，还有在Lambda之前定义的局部变量。
fun printProblemCounts(responses: Collection<String>) {
var clientErrors = 0
var serverErrors = 0
responses.forEach {
if (it.startsWith("4")) {
clientErrors++
} else if (it.startsWith("5")) {
serverErrors++
}
}
println("$clientErrors client errors, $serverErrors server errors")
}考虑这么一种情况，如果一个函数A接收一个函数类型参数，但是这个参数功能已经在其它地方定义成函数B了，有一种办法就是传入一个Lambda表达式给A，在这个表达式中调用B，但是这样就有点繁琐了，有没有可以直接拿到B的方式呢？
我都说了这么多了，肯定是有了。。。那就是成员引用。
8.成员引用
如果Lambda刚好是函数或者属性的委托，可以用成员引用替换。
people.maxBy(User::id)Ps：不管引用的是函数还是属性，都不要在成员引用的名称后面加括号
引用顶层函数
fun salute() = println("Salute!")
run(::salute)如果Lambda要委托给一个接收多个参数的函数，提供成员引用代替会非常方便：fun sendEmail(person: Person, message: String) {
println("message: $message")
}
val action = { person: Person, message: String ->
sendEmail(person, message)
}
// action可以简化如下
val action = ::sendEmail
//
action(p, "HaHa")可以用 构造方法引用 存储或者延期执行创建类实例的动作，构造方法的引用的形式是在双冒号后指定类名称：
data class Person(val name: String, val age: Int)
val createPerson = ::Person
val p = createPerson("Alice", 29)还可以用同样的方式引用扩展函数。
fun Person.isAdult() = age>= 21
val predicate = Person::isAdult接下来稍微探究下Lambda的原理。
9.Lambda表达式原理
自Kotlin 1.0起，每个Lambda表达式都会被编译成一个匿名类，除非它是一个内联Lambda。后续版本计划支持生成Java 8字节码，一旦实现，编译器就可以避免为每一个lambda表达式都生成一个独立的.class文件。
如果Lambda捕捉了变量，每个被捕捉的变量会在匿名类中有对应的字段，而且每次调用都会创建一个这个匿名类的新实例。否则，一个单例就会被创建。类的名称由Lambda声明所在的函数名称加上后缀衍生出来，这个例子中就是TestLambdaKt$main$1.class。
// TestLambda.kt
package ch05
fun salute(callback: () -> Unit) = callback()
fun main(args: Array<String>) {
salute { println(3) }
}编译后，生成两个文件。
Mode LastWriteTime Length Name
---- ------------- ------ ----
-a---- 2019/7/24 14:33 1239 TestLambdaKt$main$1.class
-a---- 2019/7/24 14:35 1237 TestLambdaKt.class先看下TestLambdaKt$main$1.class， 构造一个静态实例ch05.TestLambdaKt$main$1 INSTANCE,在类加载的时候进行赋值，同时继承接口Function0,实现invoke方法：
final class ch05.TestLambdaKt$main$1 extends kotlin.jvm.internal.Lambda implements kotlin.jvm.functions.Function0<kotlin.Unit>
minor version: 0
major version: 50
flags: ACC_FINAL, ACC_SUPER
Constant pool:...
{
public static final ch05.TestLambdaKt$main$1 INSTANCE;
descriptor: Lch05/TestLambdaKt$main$1;
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL
public java.lang.Object invoke();
descriptor: ()Ljava/lang/Object;
flags: ACC_PUBLIC, ACC_BRIDGE, ACC_SYNTHETIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokevirtual #12 // Method invoke:()V
4: getstatic #18 // Field kotlin/Unit.INSTANCE:Lkotlin/Unit;
7: areturn
public final void invoke();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL
Code:
stack=2, locals=2, args_size=1
0: iconst_3
1: istore_1
2: getstatic #24 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
5: iload_1
6: invokevirtual #30 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
9: return
LineNumberTable:
line 6: 0
line 6: 9
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 10 0 this Lch05/TestLambdaKt$main$1;
ch05.TestLambdaKt$main$1();
descriptor: ()V
flags:
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: iconst_0
2: invokespecial #35 // Method kotlin/jvm/internal/Lambda."<init>":(I)V
5: return
static {};
descriptor: ()V
flags: ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=0, args_size=0
0: new #2 // class ch05/TestLambdaKt$main$1
3: dup
4: invokespecial #56 // Method "<init>":()V
7: putstatic #58 // Field INSTANCE:Lch05/TestLambdaKt$main$1;
10: return
}再看下另外一个类TestLambdaKt.class, 在main方法中传入TestLambdaKt$main$1.INSTANCE给方法salute,在方法salute中调用接口方法invoke，见上面。
public final class ch05.TestLambdaKt
minor version: 0
major version: 50
flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_SUPER
Constant pool:
...
{
public static final void salute(kotlin.jvm.functions.Function0<kotlin.Unit>);
descriptor: (Lkotlin/jvm/functions/Function0;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: ldc #10 // String callback
3: invokestatic #16 // Method kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkParameterIsNotNull:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V
6: aload_0
7: invokeinterface #22, 1 // InterfaceMethod kotlin/jvm/functions/Function0.invoke:()Ljava/lang/Object;
12: pop
13: return
LineNumberTable:
line 3: 6
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 14 0 callback Lkotlin/jvm/functions/Function0;
Signature: #7 // (Lkotlin/jvm/functions/Function0<Lkotlin/Unit;>;)V
RuntimeInvisibleParameterAnnotations:
0:
0: #8()
public static final void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: ldc #27 // String args
3: invokestatic #16 // Method kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkParameterIsNotNull:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V
6: getstatic #33 // Field ch05/TestLambdaKt$main$1.INSTANCE:Lch05/TestLambdaKt$main$1;
9: checkcast #18 // class kotlin/jvm/functions/Function0
12: invokestatic #35 // Method salute:(Lkotlin/jvm/functions/Function0;)V
15: return
LineNumberTable:
line 6: 6
line 7: 15
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 16 0 args [Ljava/lang/String;
RuntimeInvisibleParameterAnnotations:
0:
0: #8()
}Ps：Lambda内部没有匿名对象那样的的this：没有办法引用到Lambda转换成的匿名类实例。从编译器角度看，Lambda是一个代码块不是一个对象，不能把它当成对象引用。Lambda中的this引用指向的是包围它的类。
如果在Lambda中要用到常规意义上this呢？这个就需要带接收者的函数。看下比较常用的两个函数with和apply。
10.with函数
直接上Kotlin的源码，with在这里声明成内联函数(后面找机会说)， 接收两个参数，在函数体里面对接收者调用Lambda表达式。在Lambda表达式里面可以通过this引用到这个receiver对象。
/**
* Calls the specified function [block] with the given [receiver] as its receiver and returns its result.
*/
@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun <T, R> with(receiver: T, block: T.() -> R): R = receiver.block()
看个例子：
fun alphabet(): String {
val result = StringBuilder()
for (letter in 'A'..'Z') {
result.append(letter)
}
result.append("\nNow I know the alphabet!")
return result.toString()
}with改造， 在with里面就不用显示通过StringBuilder进行append调用。
fun alphabet(): String {
val result = StringBuilder()
return with(result) {
for (letter in 'A'..'Z') {
append(letter)
}
append("\nNow I know the alphabet!")
this.toString()
}
}
// 再进一步
fun alphabet() = with(StringBuilder()) {
for (letter in 'A'..'Z') {
append(letter)
}
append("\nNow I know the alphabet!")
toString()
}with返回的值是执行Lambda代码的结果，该结果是Lambda中的最后一个表达式的值。如果想返回的是接收者对象，而不是执行Lambda的结果，需要用apply函数。
11.apply函数
apply函数几乎和with函数一模一样，唯一的区别就是apply始终返回作为实参传递给它的对象，也就是接收者对象。
/**
* Calls the specified function [block] with `this` value as its receiver and returns `this` value.
*/
@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun <T> T.apply(block: T.() -> Unit): T { block(); return this }apply被声明称一个扩展函数，它的接收者变成了作为实参传入的Lambda的接收者。
fun alphabet() = StringBuilder().apply {
for (letter in 'A'..'Z') {
append(letter)
}
append("\nNow I know the alphabet!")
}.toString()可以调用库函数再简化：
fun alphabet() = buildString {
for (letter in 'A'..'Z') {
append(letter)
}
append("\nNow I know the alphabet!")
}
//
/**
* Builds new string by populating newly created [StringBuilder] using provided [builderAction]
* and then converting it to [String].
*/
@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun buildString(builderAction: StringBuilder.() -> Unit): String =
StringBuilder().apply(builderAction).toString()12.总结
本文只是说了Kotlin中关于函数的一点特性，当然也没讲全，比如内联函数，高阶函数等，因为再写下去太长了，所以后面再补充。从上面几个例子也能大概感受到Kotlin的务实作风，提供了很多特性帮助开发者减少冗余代码的编写，可以提高效率，也能减少异常，让程序猿早点下班，永葆头发乌黑靓丽。
