【OC2Kotlin】第2章 Kotlin核心语言特性

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2.1 类型系统与类型推断

Kotlin作为一种静态类型语言，拥有强大而灵活的类型系统，这是从Objective-C迁移过来的iOS开发者需要适应的重要特性之一。

基本类型

Kotlin的基本类型与Objective-C有一些对应关系，但也存在显著差异：

Kotlin类型	Objective-C类型	说明
Int	NSInteger, int	32位整数
Long	long, long long	64位整数
Float	float	32位浮点数
Double	double, CGFloat	64位浮点数
Boolean	BOOL	布尔值
Char	unichar	16位Unicode字符
String	NSString	字符串
Array	NSArray	数组
List	NSArray	列表（不可变）
MutableList	NSMutableArray	可变列表
Map	NSDictionary	映射（不可变）
MutableMap	NSMutableDictionary	可变映射

主要区别：

原始类型与对象：Kotlin不区分原始类型和包装类型，所有类型都是对象。而Objective-C区分原始类型（如int, float）和对象类型（如NSNumber）。
不可变与可变集合：Kotlin通过不同的接口类型（如List vs MutableList）区分不可变和可变集合，而Objective-C通过不同的类（如NSArray vs NSMutableArray）实现这一区分。

类型推断

Kotlin的类型推断是其最强大的特性之一，可以大幅减少代码冗余：

// 显式类型声明
val explicitInt: Int = 1
val explicitString: String = "Hello"

// 类型推断
val inferredInt = 1         // 推断为Int
val inferredString = "Hello" // 推断为String
val inferredList = listOf(1, 2, 3) // 推断为List<Int>

相比之下，Objective-C的类型声明总是显式的：

// Objective-C中没有内置的类型推断
NSInteger explicitInt = 1;
NSString *explicitString = @"Hello";
NSArray<NSNumber *> *explicitArray = @[@1, @2, @3];

可空类型

Kotlin的可空类型是其类型系统的一大创新，直接在编译时解决了空指针异常问题：

// 非空类型（默认）
var nonNullString: String = "Hello"
nonNullString = null // 编译错误

// 可空类型
var nullableString: String? = "Hello"
nullableString = null // 合法

Objective-C通过可选协议方法、nil检查和最近的Nullability注解来处理空值：

// 传统方式，没有编译时空安全
NSString *traditionalString = nil; // 合法，但可能导致运行时问题

// 使用Nullability注解（Objective-C 2.0引入）
NSString * _Nonnull nonNullString = @"Hello";
// nonNullString = nil; // 会产生警告

NSString * _Nullable nullableString = @"Hello";
nullableString = nil; // 合法

智能类型转换

Kotlin的智能类型转换是另一个强大特性，可以减少显式类型转换的需要：

fun demo(x: Any) {
    if (x is String) {
        // x自动转换为String类型
        print(x.length) // 合法，x在这个作用域被视为String
    }
}

Objective-C需要显式类型转换：

- (void)demo:(id)x {
    if ([x isKindOfClass:[NSString class]]) {
        // 需要显式转换
        NSString *str = (NSString *)x;
        NSLog(@"%lu", (unsigned long)[str length]);
    }
}

2.2 函数式编程特性

Kotlin融合了面向对象和函数式编程范式，提供了丰富的函数式编程特性，这是Objective-C所不具备的。

高阶函数

高阶函数是可以接受函数作为参数或返回函数的函数：

// 定义一个接受函数参数的高阶函数
fun operation(x: Int, y: Int, op: (Int, Int) -> Int): Int {
    return op(x, y)
}

// 使用高阶函数
val sum = operation(1, 2) { a, b -> a + b } // 结果为3
val product = operation(3, 4) { a, b -> a * b } // 结果为12

Objective-C通过blocks实现类似功能，但语法更为冗长：

// 定义一个接受block参数的方法
- (NSInteger)operationWithX:(NSInteger)x y:(NSInteger)y op:(NSInteger (^)(NSInteger, NSInteger))op {
    return op(x, y);
}

// 使用方法
NSInteger sum = [self operationWithX:1 y:2 op:^NSInteger(NSInteger a, NSInteger b) {
    return a + b;
}]; // 结果为3

NSInteger product = [self operationWithX:3 y:4 op:^NSInteger(NSInteger a, NSInteger b) {
    return a * b;
}]; // 结果为12

Lambda表达式

Lambda表达式是Kotlin中的匿名函数，语法简洁：

// 完整语法
val sum: (Int, Int) -> Int = { x: Int, y: Int -> x + y }

// 简化语法（类型推断）
val sum = { x: Int, y: Int -> x + y }

// 单参数简化（使用it引用）
val square = { it * it } // 等价于 { x -> x * x }

// 作为参数传递
val numbers = listOf(1, 2, 3, 4)
numbers.filter { it > 2 } // 结果为[3, 4]

Objective-C的block语法相对复杂：

// 定义block变量
NSInteger (^sum)(NSInteger, NSInteger) = ^NSInteger(NSInteger x, NSInteger y) {
    return x + y;
};

// 作为参数传递
NSArray<NSNumber *> *numbers = @[@1, @2, @3, @4];
NSArray<NSNumber *> *filtered = [numbers filteredArrayUsingPredicate:[NSPredicate predicateWithBlock:^BOOL(NSNumber *number, NSDictionary *bindings) {
    return [number integerValue] > 2;
}]]; // 结果为@[@3, @4]

扩展函数

扩展函数允许向现有类添加新功能，而无需继承或修改原始类：

// 为String类添加一个新方法
fun String.isPalindrome(): Boolean {
    return this == this.reversed()
}

// 使用扩展函数
"level".isPalindrome() // 返回true

Objective-C通过类别（Category）实现类似功能，但需要额外的文件：

// NSString+Palindrome.h
@interface NSString (Palindrome)
- (BOOL)isPalindrome;
@end

// NSString+Palindrome.m
@implementation NSString (Palindrome)
- (BOOL)isPalindrome {
    NSString *reversed = [[self reverseString] lowercaseString];
    return [[self lowercaseString] isEqualToString:reversed];
}
@end

// 使用类别方法
[@"level" isPalindrome]; // 返回YES

函数引用

Kotlin允许引用现有函数：

fun isEven(n: Int): Boolean = n % 2 == 0

// 函数引用
val predicate = ::isEven

// 使用函数引用
val numbers = listOf(1, 2, 3, 4)
numbers.filter(predicate) // 结果为[2, 4]

Objective-C没有直接等价物，通常使用selector或block：

// 使用selector（仅限于对象方法）
SEL selector = @selector(isEven:);
[self performSelector:selector withObject:@2]; // 调用[self isEven:2]

// 使用block
BOOL (^predicate)(NSInteger) = ^BOOL(NSInteger n) {
    return [self isEven:n];
};

2.3 空安全与智能类型转换

空安全操作符

Kotlin提供了多种操作符来安全处理可空类型：

// 安全调用操作符（?.）
val name: String? = "John"
val length = name?.length // 如果name为null，length为null，否则为name的长度

// Elvis操作符（?:）提供默认值
val len = name?.length ?: 0 // 如果name或length为null，len为0

// 非空断言操作符（!!）
val l = name!!.length // 如果name为null，抛出NullPointerException

// 安全类型转换（as?）
val str: Any = "Hello"
val safeString = str as? String // 如果str不是String，safeString为null

Objective-C的空值处理相对简单：

// 条件检查
NSString *name = @"John";
NSUInteger length = 0;
if (name != nil) {
    length = [name length];
}

// 三元运算符提供默认值
NSUInteger len = (name != nil) ? [name length] : 0;

// 向nil发送消息（不会崩溃，但可能导致逻辑错误）
NSString *nilString = nil;
NSUInteger nilLength = [nilString length]; // 不会崩溃，返回0

// 安全类型转换
id obj = @"Hello";
NSString *safeString = [obj isKindOfClass:[NSString class]] ? (NSString *)obj : nil;

智能类型转换

Kotlin的智能类型转换简化了类型检查和转换：

fun printLength(obj: Any) {
    if (obj is String) {
        // obj在这个作用域自动转换为String类型
        println("String length: ${obj.length}")
    } else {
        println("Not a string")
    }
}

Objective-C需要显式转换：

- (void)printLength:(id)obj {
    if ([obj isKindOfClass:[NSString class]]) {
        NSString *str = (NSString *)obj;
        NSLog(@"String length: %lu", (unsigned long)[str length]);
    } else {
        NSLog(@"Not a string");
    }
}

安全类型转换

Kotlin提供了安全的类型转换操作符：

// 不安全转换（失败时抛出异常）
val str: Any = "Hello"
val string = str as String // 成功
// val number = str as Int // 失败，抛出ClassCastException

// 安全转换（失败时返回null）
val safeString = str as? String // 成功，返回"Hello"
val safeNumber = str as? Int // 失败，返回null

Objective-C的类型转换：

// 不安全转换
id obj = @"Hello";
NSString *string = (NSString *)obj; // 成功
// NSNumber *number = (NSNumber *)obj; // 可能导致运行时错误

// 安全转换（通过类型检查）
NSString *safeString = [obj isKindOfClass:[NSString class]] ? (NSString *)obj : nil;
NSNumber *safeNumber = [obj isKindOfClass:[NSNumber class]] ? (NSNumber *)obj : nil;

2.4 数据类与密封类

数据类

Kotlin的数据类自动生成常用方法，非常适合表示数据模型：

// 定义数据类
data class User(val name: String, val age: Int)

// 使用数据类
val user = User("John", 30)
println(user) // 输出：User(name=John, age=30)

// 解构声明
val (name, age) = user
println("$name is $age years old") // 输出：John is 30 years old

// 复制（创建修改版本）
val olderUser = user.copy(age = 31)

Objective-C需要手动实现这些功能：

// 定义模型类
@interface User : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name age:(NSInteger)age;
@end

@implementation User
- (instancetype)initWithName:(NSString *)name age:(NSInteger)age {
    self = [super init];
    if (self) {
        _name = name;
        _age = age;
    }
    return self;
}

// 手动实现description方法
- (NSString *)description {
    return [NSString stringWithFormat:@"User(name=%@, age=%ld)", _name, (long)_age];
}

// 手动实现相等性检查
- (BOOL)isEqual:(id)object {
    if (self == object) return YES;
    if (![object isKindOfClass:[User class]]) return NO;
    
    User *other = (User *)object;
    return [_name isEqualToString:other.name] && _age == other.age;
}

// 手动实现哈希值计算
- (NSUInteger)hash {
    return [_name hash] ^ _age;
}
@end

// 使用模型类
User *user = [[User alloc] initWithName:@"John" age:30];
NSLog(@"%@", user); // 输出：User(name=John, age=30)

// 创建修改版本（没有内置的copy方法）
User *olderUser = [[User alloc] initWithName:user.name age:31];

密封类

Kotlin的密封类用于表示受限的类层次结构：

// 定义密封类
sealed class Result {
    data class Success(val data: String) : Result()
    data class Error(val message: String) : Result()
    object Loading : Result()
}

// 使用密封类进行穷举when表达式
fun handleResult(result: Result) = when(result) {
    is Result.Success -> "Data: ${result.data}"
    is Result.Error -> "Error: ${result.message}"
    is Result.Loading -> "Loading..."
    // 不需要else分支，编译器知道所有可能的子类
}

Objective-C没有直接等价物，通常使用枚举或类层次结构：

// 使用枚举和关联值（仅在Swift中可用）
// Objective-C通常使用类层次结构

// 基类
@interface Result : NSObject
@end

// 子类
@interface SuccessResult : Result
@property (nonatomic, strong) NSString *data;
@end

@interface ErrorResult : Result
@property (nonatomic, strong) NSString *message;
@end

@interface LoadingResult : Result
@end

// 使用类层次结构
- (NSString *)handleResult:(Result *)result {
    if ([result isKindOfClass:[SuccessResult class]]) {
        SuccessResult *success = (SuccessResult *)result;
        return [NSString stringWithFormat:@"Data: %@", success.data];
    } else if ([result isKindOfClass:[ErrorResult class]]) {
        ErrorResult *error = (ErrorResult *)result;
        return [NSString stringWithFormat:@"Error: %@", error.message];
    } else if ([result isKindOfClass:[LoadingResult class]]) {
        return @"Loading...";
    }
    return @"Unknown result type"; // 需要处理未知类型
}

Q1: Kotlin什么场景下会使用密封类 sealed class?给一个具体的工程用例

密封类（sealed class）在Kotlin中用于表示受限的类层次结构，即一个类可以有有限数量的子类，且这些子类在编译时是已知的。密封类通常用于表示一种“封闭”的类型，适用于需要处理有限可能性的场景。

使用场景

密封类通常用于以下场景：

状态管理：例如，表示UI组件的不同状态（加载中、成功、失败等）。
事件处理：例如，表示用户操作的不同事件（点击、滑动、长按等）。
结果处理：例如，表示网络请求的不同结果（成功、失败、超时等）。

具体工程用例

假设你正在开发一个天气应用，你需要处理从网络请求获取天气数据的不同结果。你可以使用密封类来表示这些结果。

1. 定义密封类

sealed class WeatherResult {
    data class Success(val temperature: Double, val condition: String) : WeatherResult()
    data class Error(val message: String) : WeatherResult()
    object Loading : WeatherResult()
}

2. 使用密封类处理结果

fun fetchWeather(callback: (WeatherResult) -> Unit) {
    // 模拟网络请求
    val isSuccess = true // 假设请求成功
    if (isSuccess) {
        callback(WeatherResult.Success(25.0, "Sunny"))
    } else {
        callback(WeatherResult.Error("Failed to fetch weather data"))
    }
}

fun handleWeatherResult(result: WeatherResult) {
    when (result) {
        is WeatherResult.Success -> {
            println("Temperature: ${result.temperature}, Condition: ${result.condition}")
        }
        is WeatherResult.Error -> {
            println("Error: ${result.message}")
        }
        WeatherResult.Loading -> {
            println("Loading weather data...")
        }
    }
}

fun main() {
    fetchWeather { result ->
        handleWeatherResult(result)
    }
}

3. 输出

1	Temperature: 25.0, Condition: Sunny

解释

密封类定义：WeatherResult是一个密封类，它有三个子类：Success、Error和Loading。每个子类表示一种可能的天气请求结果。
结果处理：fetchWeather函数模拟了一个网络请求，并根据请求结果调用回调函数。handleWeatherResult函数使用when表达式来处理不同的结果类型。
优势：使用密封类可以确保所有可能的结果类型都被处理，避免遗漏某些情况。此外，编译器会检查when表达式是否覆盖了所有可能的子类，从而减少错误。

总结

密封类在Kotlin中非常适合用于表示受限的类层次结构，特别是在需要处理有限可能性的场景中。通过使用密封类，可以提高代码的可读性和安全性，确保所有可能的情况都被处理。

Q2: 你上面说的密封类，用枚举不就是能实现吗？ Kotlin中没有枚举吗？为啥要用一个类完成这个事情？

你提出了一个很好的问题！确实，在某些情况下，枚举（enum class）和密封类（sealed class）的功能有些重叠，但它们的设计目的和使用场景是有区别的。Kotlin中既有枚举也有密封类，选择使用哪一种取决于具体的需求。

枚举 vs 密封类

1. 枚举（`enum class`）

用途：枚举用于表示一组固定的常量值。每个枚举常量是一个单例，不能有额外的状态或行为。
特点：
- 所有枚举常量都是相同的类型。
- 枚举常量不能有额外的属性或方法（除非在枚举类中定义）。
- 适用于表示简单的、有限的状态或选项。

2. 密封类（`sealed class`）

用途：密封类用于表示受限的类层次结构，即一个类可以有有限数量的子类，且这些子类在编译时是已知的。
特点：
- 每个子类可以有自己的属性和方法。
- 子类可以是数据类（data class）、普通类或对象（object）。
- 适用于需要处理复杂状态或事件的场景。

具体区别

枚举的局限性

假设你使用枚举来表示天气请求的结果：

enum class WeatherResult {
    SUCCESS,
    ERROR,
    LOADING
}

在这种情况下，你无法为每种结果附加额外的信息（例如，成功时的温度、错误时的错误消息）。你只能通过其他方式（如额外的变量或函数）来处理这些信息，这会导致代码变得复杂。

密封类的优势

使用密封类，你可以为每种结果附加额外的信息：

sealed class WeatherResult {
    data class Success(val temperature: Double, val condition: String) : WeatherResult()
    data class Error(val message: String) : WeatherResult()
    object Loading : WeatherResult()
}

这样，每种结果都可以携带自己的数据，代码更加清晰和灵活。

工程用例

使用枚举的局限性

enum class WeatherResult {
    SUCCESS,
    ERROR,
    LOADING
}

fun handleWeatherResult(result: WeatherResult) {
    when (result) {
        WeatherResult.SUCCESS -> {
            // 无法直接获取温度等信息
        }
        WeatherResult.ERROR -> {
            // 无法直接获取错误信息
        }
        WeatherResult.LOADING -> {
            println("Loading weather data...")
        }
    }
}

使用密封类的优势

sealed class WeatherResult {
    data class Success(val temperature: Double, val condition: String) : WeatherResult()
    data class Error(val message: String) : WeatherResult()
    object Loading : WeatherResult()
}

fun handleWeatherResult(result: WeatherResult) {
    when (result) {
        is WeatherResult.Success -> {
            println("Temperature: ${result.temperature}, Condition: ${result.condition}")
        }
        is WeatherResult.Error -> {
            println("Error: ${result.message}")
        }
        WeatherResult.Loading -> {
            println("Loading weather data...")
        }
    }
}

总结

枚举：适用于表示简单的、有限的状态或选项，所有枚举常量都是相同的类型，不能有额外的属性或方法。
密封类：适用于表示复杂的、受限的类层次结构，每个子类可以有自己的属性和方法，适用于需要处理复杂状态或事件的场景。

在需要为每种状态或事件附加额外信息时，密封类比枚举更加灵活和强大。因此，在Kotlin中，密封类通常用于需要处理复杂状态或事件的场景，而枚举则用于简单的常量集合。

2.5 与Objective-C对比：类型系统与安全性

类型系统对比

特性	Kotlin	Objective-C	优势
类型推断	强大，减少样板代码	有限，主要依赖显式类型	Kotlin减少代码冗余
空安全	编译时检查，可空类型	运行时处理，可选注解	Kotlin提供更强的安全保证
智能类型转换	自动转换已检查类型	需要显式转换	Kotlin代码更简洁
函数式特性	一等公民，语法简洁	通过blocks实现，语法冗长	Kotlin更适合函数式编程
不可变性	通过val和不可变集合	通过const和不可变集合类	两者都支持，Kotlin语法更简洁

安全性对比

空指针安全：
- Kotlin通过类型系统强制处理空值，大幅减少NullPointerException。
- Objective-C允许向nil发送消息而不崩溃，但可能导致隐藏的逻辑错误。
类型安全：
- Kotlin是强类型语言，提供编译时类型检查。
- Objective-C混合了静态和动态类型，运行时类型检查更常见。
不可变性：
- Kotlin通过val和不可变集合接口鼓励不可变性。
- Objective-C通过const和不可变集合类支持不可变性，但使用不够一致。
并发安全：
- Kotlin通过协程和不可变数据结构提供更安全的并发模型。
- Objective-C通过GCD和锁机制处理并发，但需要更多手动管理。

实际开发中的影响

从Objective-C迁移到Kotlin的iOS开发者会发现：

代码量减少：Kotlin的简洁语法和类型推断可以显著减少样板代码。
错误减少：Kotlin的空安全和强类型系统可以在编译时捕获许多在Objective-C中只能在运行时发现的错误。
维护性提高：Kotlin的不可变性和函数式特性鼓励更清晰、更可预测的代码结构。
学习曲线：Kotlin的现代语法和特性对于熟悉Objective-C的开发者来说可能需要一些时间适应，但长期收益显著。

小结

本章深入探讨了Kotlin的核心语言特性，包括其强大的类型系统、函数式编程能力、空安全机制以及数据类和密封类等现代语言特性。通过与Objective-C的详细对比，我们可以看到Kotlin如何通过现代语言设计解决了许多传统语言的痛点。

作为一名资深的iOS开发者，理解这些核心特性将帮助你更快地适应Kotlin和Android开发环境。虽然语法和范式有所不同，但Kotlin提供的许多特性（如空安全和类型推断）实际上可以帮助你编写更安全、更简洁的代码，这些都是现代软件开发的重要目标。

在下一章中，我们将探讨Kotlin的面向对象编程特性，并继续与Objective-C进行对比，帮助你将iOS开发经验无缝转移到Android平台。

【OC2Kotlin】第2章 Kotlin核心语言特性

2.1 类型系统与类型推断

基本类型

类型推断

可空类型

智能类型转换

2.2 函数式编程特性

高阶函数

Lambda表达式

扩展函数

函数引用

2.3 空安全与智能类型转换

空安全操作符

智能类型转换

安全类型转换

2.4 数据类与密封类

数据类

密封类

Q1: Kotlin什么场景下会使用密封类 sealed class?给一个具体的工程用例

使用场景

具体工程用例

1. 定义密封类

2. 使用密封类处理结果

3. 输出

解释

总结

Q2: 你上面说的密封类，用枚举不就是能实现吗？ Kotlin中没有枚举吗？ 为啥要用一个类完成这个事情？

枚举 vs 密封类

1. 枚举（enum class）

2. 密封类（sealed class）

具体区别

枚举的局限性

密封类的优势

工程用例

使用枚举的局限性

使用密封类的优势

总结

2.5 与Objective-C对比：类型系统与安全性

类型系统对比

安全性对比

实际开发中的影响

小结

Q2: 你上面说的密封类，用枚举不就是能实现吗？ Kotlin中没有枚举吗？为啥要用一个类完成这个事情？

1. 枚举（`enum class`）

2. 密封类（`sealed class`）