空安全 · Kotin知识点难点归纳总结

# 空安全 [TOC] ## 可空类型与非空类型 Kotlin 的类型系统旨在消除来自代码空引用的危险，也称为[《十亿美元的错误》](http://en.wikipedia.org/wiki/Tony_Hoare#Apologies_and_retractions)。许多编程语言（包括 Java）中最常见的陷阱之一，就是访问空引用的成员会导致空引用异常。在 Java 中，这等同于 `NullPointerException` 或简称 `NPE`。 Kotlin 的类型系统旨在从我们的代码中消除 `NullPointerException`。NPE 的唯一可能的原因可能是： * 显式调用 `throw NullPointerException()`； * 使用了下文描述的 `!!` 操作符； * 有些数据在初始化时不一致，例如当： * 传递一个在构造函数中出现的未初始化的 *this*并用于其他地方（“**泄漏this**”）； * [超类的构造函数调用一个开放成员](http://www.kotlincn.net/docs/reference/classes.html#%E6%B4%BE%E7%94%9F%E7%B1%BB%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%E9%A1%BA%E5%BA%8F)，该成员在派生中类的实现使用了未初始化的状态； * Java 互操作： * 企图访问[平台类型](http://www.kotlincn.net/docs/reference/java-interop.html#%E7%A9%BA%E5%AE%89%E5%85%A8%E4%B8%8E%E5%B9%B3%E5%8F%B0%E7%B1%BB%E5%9E%8B)的 `null` 引用的成员； * 用于具有错误可空性的 Java 互操作的泛型类型，例如一段 Java 代码可能会向 Kotlin 的 `MutableList<String>` 中加入 `null`，这意味着应该使用 `MutableList<String?>` 来处理它； * 由外部 Java 代码引发的其他问题。在 Kotlin 中，类型系统区分一个引用可以容纳 *null*（可空引用）还是不能容纳（非空引用）。例如，String 类型的常规变量不能容纳 *null*： ```kotlin fun main() { var a: String = "abc" a = null // 编译错误 } ``` 如果要允许为空，我们可以声明一个变量为可空字符串，写作 `String?`： ```kotlin fun main() { var b: String? = "abc" b = null // ok print(b)//null } ``` 现在，如果你调用 `a` 的方法或者访问它的属性，它保证不会导致 `NPE`，这样你就可以放心地使用： ```kotlin val l = a.length ``` 但是如果你想访问 `b` 的同一个属性，那么这是不安全的，并且编译器会报告一个错误： ```kotlin val l = b.length // 错误：变量“b”可能为空 ``` 但是我们还是需要访问该属性，对吧？有几种方式可以做到。 ## 在条件中检测 *null* 首先，你可以显式检测 `b` 是否为 *null*{: .keyword }，并分别处理两种可能： ```kotlin val l = if (b != null) b.length else -1 ``` 编译器会跟踪所执行检测的信息，并允许你在 *if*{: .keyword } 内部调用 `length`。同时，也支持更复杂（更智能）的条件： ```kotlin fun main() { val b: String? = "Kotlin" if (b != null && b.length > 0) { print("String of length ${b.length}")//String of length 6 } else { print("Empty string") } } ``` 请注意，这只适用于 `b` 是不可变的情况（即在检测和使用之间没有修改过的局部变量，或者不可覆盖并且有幕后字段的 *val*成员），因为否则可能会发生在检测之后 `b` 又变为 *null*的情况。 ## 安全的调用你的第二个选择是安全调用操作符，写作 `?.`： ```kotlin fun main() { val a = "Kotlin" val b: String? = null println(b?.length) println(a?.length) // 无需安全调用 } ``` 运行结果 ``` null 6 ``` 如果 `b` 非空，就返回 `b.length`，否则返回 *null*{: .keyword }，这个表达式的类型是 `Int?`。安全调用在链式调用中很有用。例如，如果一个员工 Bob 可能会（或者不会）分配给一个部门，并且可能有另外一个员工是该部门的负责人，那么获取 Bob 所在部门负责人（如果有的话）的名字，我们写作： ```kotlin bob?.department?.head?.name ``` 如果任意一个属性（环节）为空，这个链式调用就会返回 *null*。如果要只对非空值执行某个操作，安全调用操作符可以与 [`let`](https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin/let.html) 一起使用： ```kotlin fun main() { val listWithNulls: List<String?> = listOf("Kotlin", null) for (item in listWithNulls) { item?.let { println(it) } // 输出 Kotlin 并忽略 null } } ``` 运行结果 ``` Kotlin ``` 安全调用也可以出现在赋值的左侧。这样，如果调用链中的任何一个接收者为空都会跳过赋值，而右侧的表达式根本不会求值： ```kotlin // 如果 `person` 或者 `person.department` 其中之一为空，都不会调用该函数： person?.department?.head = managersPool.getManager() ``` ## Elvis 操作符当我们有一个可空的引用 `r` 时，我们可以说“如果 `r` 非空，我使用它；否则使用某个非空的值 `x`”： ```kotlin val l: Int = if (b != null) b.length else -1 ``` 除了完整的 *if*{: .keyword }-表达式，这还可以通过 Elvis 操作符表达，写作 `?:`： ```kotlin val l = b?.length ?: -1 ``` 如果 `?:` 左侧表达式非空，elvis 操作符就返回其左侧表达式，否则返回右侧表达式。请注意，当且仅当左侧为空时，才会对右侧表达式求值。请注意，因为 *throw*和 *return*在 Kotlin 中都是表达式，所以它们也可以用在elvis 操作符右侧。这可能会非常方便，例如，检测函数参数： ```kotlin fun foo(node: Node): String? { val parent = node.getParent() ?: return null val name = node.getName() ?: throw IllegalArgumentException("name expected") // …… } ``` ## `!!` 操作符第三种选择是为 NPE 爱好者准备的：非空断言运算符（`!!`）将任何值转换为非空类型，若该值为空则抛出异常。我们可以写 `b!!` ，这会返回一个非空的 `b` 值（例如：在我们例子中的 `String`）或者如果 `b` 为空，就会抛出一个 `NPE` 异常： ```kotlin val l = b!!.length ``` 因此，如果你想要一个 NPE，你可以得到它，但是你必须显式要求它，否则它不会不期而至。 ## 安全的类型转换如果对象不是目标类型，那么常规类型转换可能会导致 `ClassCastException`。另一个选择是使用安全的类型转换，如果尝试转换不成功则返回 *null*： ```kotlin val aInt: Int? = a as? Int ``` ## 可空类型的集合如果你有一个可空类型元素的集合，并且想要过滤非空元素，你可以使用 `filterNotNull` 来实现： ```kotlin val nullableList: List<Int?> = listOf(1, 2, null, 4) val intList: List<Int> = nullableList.filterNotNull() ```