Kotlin 知识梳理(7) Kotlin 的类型系统

1、本文概要

本文是对<<Kotlin in Action>>的学习笔记，若是须要运行相应的代码能够访问在线环境 try.kotlinlang.org，这部分的思惟导图为：

2、基本数据类型和其它基本类型

2.1 基本类型：Int、Boolean 及其它

Java把基本数据类型和引用类型作了区分：

• 基本数据类型，例如int的变量直接存储了它的值，咱们不能对这些值调用方法，或者把它们放到集合中。
• 引用类型的变量存储的是指向包含该对象的内存地址的引用。

Kotlin不区分基本数据类型和引用类型，它使用的永远是一个类型（例如Int），此外，你还能对一个数字类型的值调用方法。

在运行时，数字类型会尽量地使用最高效的方式来表示，大多数状况下，对于变量、属性、参数和返回类型，Kotlin的Int类型会被编译成Java基本数据类型int。惟一不可行的例外是泛型类，例如集合，用做泛型类型参数的基本数据类型会被编译成对象的Java包类型。

对应到Java基本数据类型的类型完整列表以下：

• 整数类型：Byte、Short、Int、Long
• 浮点数类型：Float、Double
• 字符类型：Char
• 布尔类型：Boolean

像Int这样的Kotlin类型在底层能够轻易地编译成对应的Java基本数据类型。而在Kotlin中使用Java声明时，Java基本数据类型会变成非空类型，由于它们不能持有null值。

2.2 可空的基本数据类型：Int?、Boolean? 及其它

Kotlin中的可空类型不能用Java的基本数据类型表示，由于null只能被存储在Java的引用类型的变量中。任什么时候候，只要使用了基本数据类型的可空版本，它就会被编译成对应的包装类型，而且不能比较两个可空基本数据类型的大小，由于它们之中任何一个均可能为null。

除此以外，泛型类是包装类型应用的另外一种状况，若是你 用基本数据类型做为泛型类的类型参数，那么 Kotlin 会使用该类型的包装形式，例以下面这段代码，就会建立一个Integer包装类的列表，尽管你历来没有指定过可空类型或者用过null值：

val listOfInts = listOf(1, 2, 3)
复制代码

这是由Java虚拟机实现泛型的方式决定的，JVM不支持用基本数据类型做为类型参数，因此泛型类必须始终使用类型的包装表示。

2.3 数字转换

Kotlin和Java之间一条重要的区别就是处理数字转换的方式，Kotlin不会自动地把数字从一种类型转换成另外一种，即使是转换成范围更大的类型，咱们必须 显示地转换，对每一种基本数据类型都定义有转换函数：toByte()、toShort()、toChar()等，这些函数支持双向转换：

在比较装箱值的时候，比较两个装箱值的 equals不只会检查它们存储的值，还要比较装箱类型，也就是说 new Integer(42).equals(new Long(42))会返回 false。

基本数据类型字面值

Kotlin除了支持简单的十进制数字以外，还支持下面这些在代码中书签数字字面值的方式：

• 使用后缀L表示Long：123L
• 使用标准浮点数表示Double：0.12、1.2e10和1.2e-10。
• 使用后缀F表示Float：123.4f、.456F和1e3f。
• 使用前缀0x或者0X表示十六进制：0xbcdL。
• 使用前缀0b或者0B表示二进制字面值：0b0001。

当你使用数字字面值去初始化一个类型已知的变量时，又或是把字面值做为实参传给函数时，必要的转换会自动地发生。

此外，算术运算符也被重载了，它们能够接收全部适当的数字类型。

2.4 根类型：Any 和 Any?

Any类型是Kotlin全部非空类型的超类型，包括像Int这样的基本数据类型，和Java同样，把基本数据类型的值赋给Any类型的变量会自动装箱。

在Kotlin中，若是你须要能够持有任何可能值的变量，包括null在内，必须使用Any?类型。

在底层，Any类型对应java.lang.Object，Kotlin把Java方法参数和返回类型中用到的Object类型看做Any，当Kotlin函数函数中使用Any时，它会被编译成Java字节码中的Object。

全部的Kotlin类都包含下面三个方法：toString、equals和hashCode，这些方法都继承自Any。Any不能使用其它Object的方法（例如wait和notify），可是能够经过手动把值转换成java.lang.Object来调用这些方法。

2.5 Unit 类型：Kotlin 的 void

Kotlin中的Unit类型完成了Java中的void同样的功能，当函数没有有意思的结果要返回时，它能够用做函数的返回类型：

fun f() : Unit { .. }
复制代码

Unit是一个完备的类型，能够做为类型参数，而void却不行。只存在一个值是Unit类型，这个值也叫作Unit，而且（在函数中）会被隐式地返回，当你在重写返回泛型参数的函数时这很是有用，只须要让方法返回Unit类型的值：

运行结果为：

2.6 这个函数永不返回：Nothing

对于某些Kotlin函数来讲，“返回类型”的概念没有任何意义，由于它们历来不会成功地结束，Kotlin使用一种特殊的返回类型Nothing来表示：

运行结果为：

Nothing类型没有任何值，只有被看成函数返回值使用，或者被看成泛型函数返回值的类型参数使用才会有意义，在其它状况下，声明一个不能存储任何值的变量没有任何意义。

返回Nothing的函数能够放在Elvis运算符的右边来作先决条件检查：

运行结果为：

3、集合和数组

3.1 可空性和集合

在 Kotlin 知识梳理(6) - Kotlin 的可空性 中，咱们讨论了可空类型的概念，但仅仅简略地谈到类型参数的可空性，其实集合也能够持有null元素，和变量能够持有null同样，类型在被看成类型参数时也能够用一样的方式来标记。

下面咱们建立一个包含可空值的集合，以后遍历该集合，打印出有效的数字之和以及为null的集合元素个数：

运行结果为：

3.2 只读集合与可变集合

Kotlin的集合设计与Java不一样的另外一项重要特质是：它把访问集合数据的接口和修改集合数据的结构分开了：

• kotlin.collections.Collection：使用这个接口，能够遍历集合中的元素、获取集合大小、判断集合中是否包含某个元素，执行其余从该集合中读取数据的操做。
• kotlin.collections.MutableCollection：修改集合中的数据。

通常的原则是：在代码的任何地方都应该使用只读接口，只在代码须要修改集合的地方使用可变接口的变体。

下面的例子演示了如何使用只读集合和可变集合：

运行结果为：

3.3 Kotlin 集合和 Java

每个Kotlin接口都是其对应Java集合接口的一个实例，在Kotlin和Java之间转移并不须要转换；不须要包装器也不须要拷贝数据。

每一种Java集合接口在Kotlin中都有两种表示：一种是只读的，另外一种是可变的。在下图当中，能够看出Kotlin集合接口的层级结构，Java类ArrayList和HashSet都继承了Kotlin可变接口。

Kotlin中只读接口和可变接口的基本结构与 java.util中的 Java集合接口的结构是平行的。可变接口直接对应 java.util包中的接口，而它们的只读版本缺乏了全部产生改变的方法。

上图中包含了Java类中的ArrayList和HashSet，在Kotlin看来，它们分别继承自MutableList和MutableSet接口，这样既获得了兼容性，也获得了可变接口和只读接口之间清晰的分离。

除了集合以外，Kotlin中Map类也被表示成了两种不一样的版本：Map和MutableMap。咱们以前见到的listOf/setOf/mapOf所返回的都是只读版本。

当你有一个使用java.util.Collection作形参的Java方法，能够把任意Collection或MutableCollection的值做为实参传递给这个形参。Java并不会区分只读集合和可变集合，也就是说即便Kotlin中把集合声明成只读的，Java代码也能够修改这个集合，例以下面的代码，虽然咱们将printInUppercase接收的list参数声明为只读的，可是仍然能够经过Java代码修改它。

//CollectionUtils.java
public class CollectionUtils {
    public static List<String> uppercaseAll(List<String> items) {
        for (int i = 0; i < items.size(); i++) {
            items.set(i, items.get(i).toUpperCase());
        }
        return items;
    }
}

//collections.kt
fun printInUppercase(list : List<String>) {
    println(CollectionUtils.uppercaseAll(list));
    println(list.first())
}
复制代码

3.4 做为平台类型的集合

前面咱们介绍过，Kotlin把那些定义在Java代码中的类型当作 平台类型，Kotlin没有任何关于平台类型的可空性信息，因此编译器容许Kotlin代码将其视为可空或者非空，一样，Java中声明的集合类型的变量也被视为平台类型。

当咱们须要重写或者实现签名中有集合类型的Java方法时，这些差别才变得重要，咱们须要决定使用哪种Kotlin类型来表示这个Java类型，它们会反映在产生的Kotlin参数类型中：

• 集合是否为空？
• 集合中的元素是否为空？
• 你的方法会不会修改集合？

例以下面这个使用集合参数的Java接口：

interface DataParser<T> {
    void parseData(String input, List<T> output, List<String> errors);
}
复制代码

咱们的选择为：

• List<String>将是非空的，由于调用者老是须要接收错误信息。
• 列表中的元素将是可空的，由于不是每一个输出列表中的条目都有关联的错误信息。
• List<String>将是可变的，由于实现代码须要向其中添加元素。

那么Kotlin的实现以下：

class PersonParser : DataParser<Person> {
    override fun parseData(input : String, output : MutableList<Person>, 
        errors : MutableList<String?>)
}
复制代码

3.5 对象和基本数据类型的数组

Kotlin中的一个数组是一个带有类型参数的类，其元素类型被指定为相应的类型参数，要在Kotlin中建立数组，有下面这些方法供你选择：

• arrayOf函数建立一个数组，它包含的元素是指定为该函数的实参
• arrayOfNulls建立一个给定大小的数组，包含的是null元素，固然，它只能用来建立包含元素类型可空的数组
• Array构造方法接收数组的大小和一个lambda表达式，调用lambda表达式来建立每个数组元素，这就是使用非空元素类型来初始化数组，但不用显示地传递每一个元素的方式

运行结果为：

建立没有装箱的基本数据类型的数组

数组类型的类型参数始终会变成对象类型，所以，若是你声明了一个Array<Int>，它将会是一个包含装箱整型的数组，若是你须要建立没有装箱的基本数据类型的数组，必须使用一个基本数据类型数组的特殊类。

Kotlin提供了若干个独立的类，每一种基本数据类型对应一个，例如Int类型值的数组叫做IntArray，要建立一个基本数据类型的数组，有以下的选择：

• 该类型的构造方法接收size参数并返回一个使用对应基本数据类型默认值初始化好的数组。
• 工厂函数（例如IntArray的intArrayOf，以及其余数组类型的函数）接收变长参数的值并建立和存储这些值的数组。
• 另外一种构造方法，接收一个大小和一个用来初始化每一个元素的lambda。

运行结果为：

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