Kotlin如何成为我们Android开发的主要语言

引言

Kotlin是一个基于JVM的新的编程语言,由JetBrains开发。JetBrains,作为目前广受欢迎的Java IDE IntelliJ的提供商,在Apache许可下已经开源其Kotlin编程语言。与Java相比,Kotlin的语法更简洁、更具表达性,而且提供了更多的特性,比如,高阶函数、操作符重载、字符串模板。它与Java高度可互操作,可以同时用在一个项目中。

Kotlin的定位非常有特点,它并不像Scala那样另起炉灶,Scala是一切尽量自己来,将类库,尤其是集合类都自己来了一遍。实在不够用了再用java的;而Kotlin是对现有Java的增强,尽量用Java的,不够用了再扩展,尤其体现在二者的容器库上,但同时始终保持对java的兼容。这种特点导致Kotlin的学习曲线极低。这是Kotlin官网首页重点强调的:“100% interoperable with Java™”。这意味着什么呢?或者换个问法:我什么时候可以开始在我的项目中引入Kotlin呢?我的回答是:现在就可以视你对kotlin的掌握程度,逐步引入kotlin的代码。

Dima Kovalenko在博客中分享了他们团队使用Kotlin开发商业应用程序的心得和经验,并提供了一些参考资料。希望本文能对广大Android开发程序员有所启发。

几个月前,我们的团队决定开始新的尝试:完全应用Kotlin编程语言开发一个商业应用程序,这是JetBrains公司设计并开源的一种新编程语言。以前,我们有过Kotlin的经验,但那只是小规模应用:将应用程序的一部分转换到一种新的语言,或者应用在花里胡哨的项目。然而,用新的编程语言来开发商业应用程序,我们遇到了一些困难:

  • 我们深深扎根于基于Java的Android开发。切换到Kotlin相当困难,对于以前没有函数式编程经验的人员而言,尤为困难。
  • 有些东西只是不工作。 Dagger也没有立即很好的使用。

所有这些问题,都可能会导致项目无法按期交付、并带来应用程序的稳定性问题。

一个人应该有强烈的转型动力。我们的激励是:相信Kotlin将是Android平台开发的颠覆者——并且这是对我们有挑战的趣事。

让我们打开Kotlin的参考书,开始开发Voter应用程序。Kotlin是一种与Java具有100%互操作性的JVM语言,如果您熟悉Java,那么学习Kotlin就会很容易。然而,如果想充分利用这个编程语言,理解函数式编程概念是至关重要的。

学习函数式编程需要一段时间。所以要有耐心。

至少在学习之初,函数式编程并不容易。我强烈建议使用Martin Ordersky的“Scala中的函数式编程”的课程来学习。Scala有时势不可挡,但它提供了一个极好的函数式编程思维的概述。你可以把Kotlin看成Scala的一个更简化的版本。

为什么我们转向Kotlin阵营

函数式编程风格

Kotlin与Java是100%可互操作的。此外,Kotlin是一种函数式语言。后者允许将表达性的代码编写得更优雅。

1. 纯函数

纯函数(没有副作用的函数)是最重要的函数概念,它允许我们大大降低代码复杂性并消除大多数可变状态。

在JavaScript、Java和C#这些命令式编程语言中,副作用无处不在。这使得调试非常困难,因为变量可以在程序中的任何位置更改。所以当出现一个错误时,由于变量可以在错误的时间更改为错误的值,那么你到哪里去寻找错误呢?到处寻找错误吗?这可不好玩啊!

请注意我们是如何操作数据而不更改其内容的。

  1. fun flatTree(tree: TreeNode): List<TreeNode>
  2. = listOf(tree, *tree.children.flatMap(::flatTree).toTypedArray())

2. 高阶函数

高阶函数将函数用作参数,返回函数或将函数作为返回值的函数。

高阶函数无处不在。你只需将函数传递给集合,就能使代码更容易阅读。比如, titles.map {it.toUpperCase()}读取简单的英语,是不是很棒?

让我们设想一种情况,假设要计算不同类型的未读消息的数量。典型的方法是:

  1. private fun getUnreadCountFromUsers() {
  2.     val conversations = datasource.getConversations()
  3.     var count = 0
  4.     for (conversation in conversations) {
  5.       if (conversation.recipientId != null) {
  6.         for (message in conversation.messages) {
  7.           if (message.unread) {
  8.             count += 1
  9.           }
  10.         }
  11.       }
  12.     }
  13.   }
  14.   private fun getNumberOfUnreadAttachmentsInGroupConversations() {
  15.     val conversations = datasource.getConversations()
  16.     var count = 0
  17.     for (conversation in conversations) {
  18.       if (conversation.groupId != null) {
  19.         for (message in conversation.messages) {
  20.           if (message.unread && message.type == MessageType.ATTACHMENT) {
  21.             count += 1
  22.           }
  23.         }
  24.       }
  25.     }
  26. }

正如你所看到的,当引入新的需求时,代码变得难以理解、不可收拾。让我们看看如何使用高阶函数来解决这个问题:

  1. private fun getNumberOfAttachmentsInGroupConvesationsFun() {
  2.     return getCount({conv -> conv.groupId != null}, {it -> it.type == MessageType.ATTACHMENT && it.unread})
  3.   }
  4.   private fun getUnreadCountFromUsersFun() {
  5.     return getCount({conv -> conv.recipientId != null}, {message -> message.unread})
  6.   }
  7.   private fun getTotalNumberOfMessages() = getCount({true}, {true})
  8.   private fun getCount(convFilter: (Conversation) -> Boolean, messageFilter: (Message) -> Boolean) {
  9.     datasource.getConversations()
  10.         .filter(convFilter)
  11.         .flatMap { it.messages }
  12.         .filter(messageFilter)
  13.         .fold(0, { count, message -> count + 1})
  14. }

我们还可以想象一下用例,假设想将fold函数变量参数化。比方说,计算未读消息的乘积。

使用高阶函数的另一个例子是用简单的高阶函数代替多个监听器:

  1. BillingView : LinearLayout {
  2.   var billingChangeListener: (() -> Unit)? = null
  3.   …
  4. }
  5. … // in an activity far, far away
  6. billingView.billingChangeListener { updateUI() }

3. 不变性

不变性使得代码更容易编写,使用和推理代码(类不变性一次建立,然后不变——一劳永逸)。应用程序组件的内部状态将更加一致。Kotlin通过引入val关键字以及Kotlin集合来强制不变性,Kotlin集合在默认情况下是不可变的。 一旦val或者一个集合被初始化,你就可以确定它的有效性。(有关val关键字的更精确的定义,请参阅文末的更新)。

  1. data class Address(val line1: String, val city: String)
  2. val items = listOf(Address(“242 5th St”“Los Angeles”),   Address(“Dovzhenka St. 5”“Kiev”))

Null-safety

这个语言特性使我们仔细考虑了模型类中字段的可空性。以前,当不确定DTO中的字段是否已初始化时,@Nullable和@NotNull的注释就能提供帮助,但也很有限。现在,使用Kotlin,就能让你准确知道什么字段可以为null,什么字段被初始化(例如,Dagger注入的字段),并且你可以对这些字段有严格的控制。结果?几乎没有NullPointerExceptions。(在内部我们管?.叫做“鹅”操作符,因为它看起来像一个鹅的脖子。)

  1. brand?.let { badge.enabled = brand.isNewBadge }
  2. // Can also be written as
  3. badge.enabled = brand?.isNewBadge?:false

Anko

Anko DSL是一个很了不起的的库,它大大简化了工作视图、线程和Android生命周期。据Github的描述,Anko是“令人愉快的Android应用程序开发”,事实证明,的确如此。

  1. selector(items = listOf(“Like”“Dislike”) {
  2.     when (it) {
  3.       0 -> if (!liked) likePost()
  4.       else -> if (!disLiked) disLikePost()
  5.     }
  6. }
  7. doAsync {
  8.     // Long background task
  9.     uiThread {
  10.       alert(R.string.could_not_log_in) {
  11.         yesButton { dismiss() }
  12.         cancellable = false
  13.       }.show()
  14.     }
  15. }

注意,当uiThread在Activity内调用时,如果isFinishing为true,块将不会执行。我们实际上不使用这个功能,因为RxJava会处理应用程序中的所有线程,但它是一个很好的功能。

使用Anko而不是XML。虽然Anko还没有做好准备取代标准的Android UI构建,但有的时候,它非常方便。

  1. verticalLayout() {
  2.   friendsPanel = friendsPanel.with(friendsData).lparams(width = matchParent)
  3.   politicalMapCardView {
  4.     setMarker(quizManager.getMarker())
  5.   }.lparams(width = matchParent) { topMargin = dip(10) }
  6.   cardView() {
  7.     verticalLayout() {
  8.       topPadding = dip(5)
  9.       textView(getString(R.string.register_question))
  10.       blueButtonView(text=“Register here”) {
  11.         onClick { browse(“https://www.uptech.team”) }
  12.       }
  13.     }
  14.   }.lparams(width = matchParent) {
  15.     topMargin = dip(10)
  16.     bottomMargin = dip(20)
  17.   }
  18. }

如您所见,Anko DSL允许您在Android内置视图中使用自定义视图。这一点与标准XML相比有很大的优势。

Kotlin Android扩展:删除ButterKnife依赖

  1. @Bind(R.id.first_name)
  2.     protected EditText firstName;
  3.     @Bind(R.id.last_name)
  4.     protected EditText lastName;
  5.     @Bind(R.id.address_line1)
  6.     protected EditText addressLine1;
  7.     @Bind(R.id.address_line2)
  8.     protected EditText addressLine2;
  9.     @Bind(R.id.zip_code)
  10.     protected EditText zipCode;
  11.     @Bind(R.id.state)
  12.     protected TextView state;
  13.     @Bind(R.id.state_spinner)
  14.     protected HintSpinner stateSpinner;
  15.     @Bind(R.id.city)
  16.     protected EditText city;
  17.     @Bind(R.id.frag_shipping_address_save_btn)
  18.     protected Button saveBtn;
  19.     @Bind(R.id.agreement)
  20.     protected TextView agreement;
  21.     @Bind(R.id.email)
  22.     protected EditText email;
  23.     @Bind(R.id.password)
  24.     protected EditText password;
  25.     @Bind(R.id.create_account_container)
  26.     protected LinearLayout accountContainer;
  27.     @Bind(R.id.member_container)
  28.     protected LinearLayout memberContainer;
  29.     @Bind(R.id.logged_in_title)
  30.     protected TextView loggedInTitle;
  31.     @Bind(R.id.user_email)
  32.     protected TextView userEmail;
  33.     @Bind(R.id.sign_out)
  34.     protected TextView signOut;
  35.     @Bind(R.id.scrollview)
  36.     protected ScrollView scrollView;
  37.     @Bind(R.id.dummy)
  38. protected EditText dummyView;

上面那段代码读起来无聊吗?我敢打赌你一直滚动而没有阅读。在Kotlin,你并不需要任何这些东西。您可以通过其@id XML参数引用视图属性,这些属性将与XML文件中声明的名称相同。更多信息可以在官方文档中找到。

其他整洁的功能

1. 扩展功能和构建器

  1. items = StoreInfo().apply { storeItems = fetchItems() }.let { manager.process(it) }
  2. container.apply {
  3.   removeAllViews()
  4.   items.forEach { addView(ShopItemView(context).withData(it)) }
  5. }
  6. fun ShopItemView.withData(item: StoreItem): ShopItemView {
  7.   title = item.title
  8.   image = item.image
  9.   Brand.findById(item.id)?.let { brandName = it.name }
  10. }

apply、let和扩展功能可以轻松地用于创建简洁的构建器。

2. 为初学者快速破解

在最初的前几天,你经常被一个问题难倒:你不知道如何在Kotlin中写一个相当简单的Java表达式。这里有一个简单的诀窍,就是是在Java中编写一段代码,然后将其粘贴到Kotlin文件中。感谢JetBrains的工程师们,它会自动转换为Kotlin。

黑客的工作方式就像一个魔术!

3. 摆脱不必要的依赖

Kotlin替换了许多第三方库,如ButterKnife、Google Autovalue、Retrolambda、Lombok和一些RxJava代码。

总结

作为一个软件开发团队,我们面临的主要挑战是提供优秀的产品,并有效地完成工作。虽说开始用Kotlin有效的开发软件,需要你有函数式编程的背景,但是,投入精力去学习是值得的,能给你巨大的回报。我相信,Kotlin是常规Android开发的一个重大改进,能让我们及时提供错误更少的、更加优秀的应用程序。

更新:val实际上并不意味着“不可变的”,而是“只读”。有关详细信息,请参阅下面的参考文章。

参考文献

《Kotlin 参考手册》 https://kotlinlang.org/docs/reference/

《所以,你要成为一名函数式程序员》 https://medium.com/@cscalfani/so-you-want-to-be-a-functional-programmer-part-1-1f15e387e536#.8cmkitum2

《为什么函数式编程很重要》 https://www.cs.kent.ac.uk/people/staff/dat/miranda/whyfp90.pdf

《Java使用不可变对象编程的6大好处》 https://www.linkedin.com/pulse/20140528113353-16837833-6-benefits-of-programming-with-immutable-objects-in-java

《Anko DSL对Android XML-First》 http://maximomussini.com/posts/anko-vs-android-xml/

《将应用转换为纯Kotlin的经验教训》 https://medium.com/keepsafe-engineering/lessons-from-converting-an-app-to-100-kotlin-68984a05dcb6#.jkxs39qko

《结果:应用程序投票选举:99.8%无故障用户》 https://play.google.com/store/apps/details?id=app.voter.xyz&hl=en

《Kotlin:val不意味着不可变,而意味着只读》 https://artemzin.com/blog/kotlin-val-does-not-mean-immutable-it-just-means-readonly-yeah/

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