Kotlin 空安全

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1. 概述

Kotlin 对于 Java 的一个很大的改进在于，Kotlin 的类型系统目标在于要**消除 NullPointerException**或者 NPE。

所以 Kotlin 提供了一个健壮的 Null 检查系统。

2. 产生 NPE 的原因

可能产生 NPE 的原因如下：

  • 显式调用 throw NullPointerException()
  • 使用 !! 操作符
  • Java 代码造成的
  • 一些前后矛盾的初始化（在构造函数中没有初始化的 this 在其他地方使用）

3. Kotlin 类型系统

在 Kotlin 中，类型系统将变量引用分成了两种类型：可以为 null 的类型（nullable），和不能为 null 的类型（non-null）

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var a: String = "abc"
a = null // compilation error

在类型后添加一个问号(?)来表明它是可以为空的。

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var b: String? = "abc"
b = null // ok

此时，对于 a，由于它不会产生 NPE，你可以安全的访问它的成员。

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val l = a.length

但是对于 b，由于它可能为空，所以直接访问它，编译器会报错

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val l = b.length // error: variable 'b' can be null

但是我们依旧需要访问 b 啊！

4. 访问可能为空变量的方法

下面就介绍几种方法来进行 b 的安全访问。

4.1 显式检查

首先你可以直接对 b 进行空检查

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val l = if (b != null) b.length else -1

由于 Kotlin 具有智能造型特性，还可以直接在 if 语句中访问 b 的成员。

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if (b != null && b.length > 0)
  print("String of length ${b.length}")
else
  print("Empty string")

当然，这只适用于当 b 符合智能造型条件的情景，否则，b 有可能在检查之后再次变为空。

4.2 使用安全访问

第二个方法是采用安全访问操作符(?.)，即在点号(.)前加一个问号(?)

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b?.length

这个表达式当 b 不为空时返回 b.length；
当 b 为空时，返回 null。

表达式的返回结果是 Int?

安全访问在链式操作中很有用。
比如说，bob 是一个 Employee，他有可能被派往一个 Department，这个部门也许会存在一个主管。
那么我们通过以下调用链来获取 bob 所在部门主管的名字。

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bob?.department?.head?.name

当调用链上的任何一个值为 null 时，表达式的返回值都为 null。

如果你想对集合中的非空元素进行某种操作，可以结合安全访问和 let()

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val listWithNulls: List<String?> = listOf("A", null)
for (item in listWithNulls) {
     item?.let { println(it) } // prints A and ignores null
}

let 操作接受一个 lambda 表达式，并返回 lambda 表达式的值。源代码

4.3 Elvis 表达式

如果对于一个引用 r，我们需要：
当 r 不为空时，使用它；否则我们就使用一个其他的值(x)

我们可以使用如下的语句：

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val l: Int = if (b != null) b.length else -1

一个更为简单的方法是使用 Elvis 表达式(?:)

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val l = b?.length ?: -1

如果在 ?: 的左边的值不为空，那么 Elvis 操作符就返回这个值，否则就返回右边的值。

与 Java 中的条件操作符不同的是，只有当 ?: 的左边的值为空时，才会执行右边的语句；
所以这个操作符不能像条件操作符一样执行一般的判断。

想要实现条件操作符的功能，请使用单行的 if-else 表达式。

4.4 !! 操作符

第三个方法是给 NPE 爱好者们使用的，我们可以使用 b!!，使用它来进行调用，结果就会和 Java 一样，会抛出 NPE。

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val l = b!!.length

也就是说，如果你需要 NPE，就使用这个操作符。

5. 安全的造型

一般的造型 as 在对象不相符的时候，会产生一个 ClassCastException。

一个更好的选择是使用 as?，一种更为安全的造型，当造型失败时，将会返回 null

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val aInt: Int? = a as? Int  // return null if failure

6. 空类型的集合

如果你拥有一个可空类型的集合，想要过滤出非空类型。只需要写如下语句：

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val nullableList: List<Int?> = listOf(1, 2, null, 4)
val intList: List<Int> = nullableList.filterNotNull() // non-null
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