Kotlin的空安全处理方式详解

时间:2022-12-08 无糖可乐爱好者人气:0

1.Java的空安全处理

在Java中有@NotNull、@Nullable等注解，告诉IDE哪些比那辆是可以为空的，哪些是不可为空的。但是这样做的效果缺不显著，原因有两个：

注解很难在项目中大面积的使用，开发者大都没有这个习惯，并且在开发过程中还会影响效率；
即使完全使用注解去编码也不能完全解决NPE的问题。

那么后来在Java8引入了Optional，这种手段的核心思路就是封装数据， 不再直接使用null。举个例子，从前我们直接使用 String 类，使用 Optional 以后，我们就得改成 Optional。如果我们要判断值是否为空，就用 optional.isPresent()

但是Optional有几个缺点：

代码复杂度被提高；
降低代码执行效率，因为声明类型又被封装了一层；
普及度不高；

2.Kotlin的空安全思维

1.Kotlin的空安全表示方式

以String为例，在Kotlin中有三种表示方法：

String：不可为空的字符串；
String? ：可能为空的字符串；
String! ：不知道是不是可能为空。

2.Kotlin与Java混编的空安全

老项目大多情况下是Kotlin和Java混合开发的，因此就会出现Kotlin调用Java的情况，那么假如说现在有一个工具类是这样的：

public class NullJava {
    public static String getMsg(String s) {
        return s + "Kotlin";
    }
    @Nullable
    public static String getNullableString(@Nullable String s) {
        return s + "Kotlin";
    }
    @NotNull
    public static String getNotNullString(@NotNull String s) {
        return "Hello World.";
    }
}

上面的Java代码返回的是一个String类型的值，方法的定义分别是

参数和返回值没有定义是否为空；
参数和返回值均可为空；
参数和返回值均不能为空；

Kotlin调用的代码就要这么写：

fun test() {
    //				这里不加?就会报出类型不匹配的错误
    //					↓
    val nullableMsg: String? = NullJava.getNullableString(null)
    val notNullMsg: String = NullJava.getNotNullString("Hey,")
    val platformMsg1: String? = NullJava.getMsg(null)
    val platformMsg2: String = NullJava.getMsg("Hello")
}

分析上面的代码：

getNullableString在Java中的定义是参数和返回值可为空的因此要用String?进行定义；

getNotNullString在Java中的定义时参数和返回值均不可为空因此只能用String定义；

getMsg什么注解都没有，因此它在使用时可以是String也可以是String?，也就是说它就是Kotlin中的String!，但这会带来NPE的错误。

综合上面的几种情况我们可以得出以下结论：

如果Java源码在项目中，在与Kotlin交互时应该在参数和返回值上加上可空注解@Nullable；
如果是第三方的SDK的代码，在与Kotlin交互时如果SDK没有可空注解就需要在SDK与业务代码之间建立一个抽象层，对SDK代码进行封装。

3.Kotlin的空安全——非空断言

Kotlin有一个非空安全的调用语法!!.，这就是非空断言运算符，它可以将任何值转化为非空类型，如果这个值为null则抛出NPE异常。具体用法如下：

fun testNPE(msg: String?) {
//           非空断言
// 			   ↓ 
    val i = msg!!.length
}
fun main() {
    testNPE(null)
}

上面的代码就会抛出NPE的异常，非空断言失败有风险的，因此在使用中要尽可能的不使用它，但是在Java转Kotlin代码时还是会出现这个问题，例如下面代码的转换

//JAVA
class Test {
    private String name = null;
    void init() {
        name = "";
    }
    void test() {
        if (name != null) {
            int count = name.length();
        }
    }
}
//Kotlin
class Test {
    private var name: String? = null
    fun init() {
        name = ""
    }
    fun test() {
        if (name != null) {
            val count = name!!.length
        }
    }
}

上面的代码就是将Java代码直接复制到Kotlin中的转换结果，这种情况在将Java代码直接复制到Kotlin中时出现的概率还是比较高的。如果将上面的非空断言!!删除则会报错，致意思是，在这种场景下，Smart Cast 是不可能发生的。

那么为什么不能自动转换成非空类型呢？因为Smart Cast失效了，即使有判空代码也免不了还是要继续使用非空断言。而Smart Cast的失效是因为这个值可能在做空判断时会在其他地方被改变。当然避免Smart Cast失效的问题是有解决办法的：

直接在方法中传参，将参数传递到方法中在做空判断就可以避免，因为这个值已经无法被其他方法改变了;
利用Kotlin的不可变的特性，将变量的声明由var改为val；
借助临时不可变变量；

class JavaConvertExample {
    private var name: String? = null
    fun test() {
//        不可变变量
//            ↓
        val _name = name
        if (_name != null) {
            // 在if当中，只使用_name这个临时变量
            val count = _name.length
        }
    }
}

借助let函数

class JavaConvertExample {
    private var name: String? = null
    fun test() {
//                      标准函数
//                         ↓
        val count = name?.let { it.length }
    }
}

借助延迟初始化

class JavaConvertExample {
//         稍后初始化             不可空
//            ↓                   ↓
    private lateinit var name: String
    fun init() {
        name = "Tom"
    }
    fun test() {
        if (this::name.isInitialized) {
            val count = name.length
        } else {
            println("Please call init() first!")
        }
    }
}
fun main() {
    val example = JavaConvertExample()
    example.init()
    example.test()
}

使用懒加载委托by lazy

class JavaConvertExample {
    //         不可变        非空   懒加载委托
    //           ↓           ↓        ↓
    private val name: String by lazy { init() }
    fun init() = "Tom"
    fun test() {
        val count = name.length
    }
}

4.Kotlin的空安全——泛型可空性

泛型在默认情况下是可为空的，但是部分API在调用时却会产生错误，例如下面的代码：

fun <T> saveSomething(data: T) {
    val set = sortedSetOf<T>()
    set.add(data)
}
fun main() {
    saveSomething(null)
}

上面的代码中sortedSetof继承自Java的TreeSet它不能存储null，因此这里就会出现NPE的错误。

代码的参数是data:T看起来是不可为空的但是传null却不会报错，这是为什么？因为这里的T其实等价于<T: Any?>这就意味着泛型的T是可以接收null作为参数的。那这个问题要如何解决呢，就是限制边界将Any?修改为Any即可

fun <T> aveSomething(data: T) {}
//    ↑
//	 等价
//    ↓  
fun <T: Any?> aveSomething(data: T) {
}
//修改后
fun <T: Any> aveSomething(data: T) {
}

修改泛型边界为不可为空之后就可以在传参时避免传入null的问题，传入null时IDE会报出错误，这样就可以在编码期解决问题。

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