空安全 · Kotin知識點難點歸納總結

# 空安全 [TOC] ## 可空類型與非空類型 Kotlin 的類型系統旨在消除來自代碼空引用的危險，也稱為[《十億美元的錯誤》](http://en.wikipedia.org/wiki/Tony_Hoare#Apologies_and_retractions)。許多編程語言（包括 Java）中最常見的陷阱之一，就是訪問空引用的成員會導致空引用異常。在 Java 中，這等同于 `NullPointerException` 或簡稱 `NPE`。 Kotlin 的類型系統旨在從我們的代碼中消除 `NullPointerException`。NPE 的唯一可能的原因可能是： * 顯式調用 `throw NullPointerException()`； * 使用了下文描述的 `!!` 操作符； * 有些數據在初始化時不一致，例如當： * 傳遞一個在構造函數中出現的未初始化的 *this*并用于其他地方（“**泄漏this**”）； * [超類的構造函數調用一個開放成員](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)，該成員在派生中類的實現使用了未初始化的狀態； * Java 互操作： * 企圖訪問[平臺類型](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` 引用的成員； * 用于具有錯誤可空性的 Java 互操作的泛型類型，例如一段 Java 代碼可能會向 Kotlin 的 `MutableList<String>` 中加入 `null`，這意味著應該使用 `MutableList<String?>` 來處理它； * 由外部 Java 代碼引發的其他問題。在 Kotlin 中，類型系統區分一個引用可以容納 *null*（可空引用）還是不能容納（非空引用）。例如，String 類型的常規變量不能容納 *null*： ```kotlin fun main() { var a: String = "abc" a = null // 編譯錯誤 } ``` 如果要允許為空，我們可以聲明一個變量為可空字符串，寫作 `String?`： ```kotlin fun main() { var b: String? = "abc" b = null // ok print(b)//null } ``` 現在，如果你調用 `a` 的方法或者訪問它的屬性，它保證不會導致 `NPE`，這樣你就可以放心地使用： ```kotlin val l = a.length ``` 但是如果你想訪問 `b` 的同一個屬性，那么這是不安全的，并且編譯器會報告一個錯誤： ```kotlin val l = b.length // 錯誤：變量“b”可能為空 ``` 但是我們還是需要訪問該屬性，對吧？有幾種方式可以做到。 ## 在條件中檢測 *null* 首先，你可以顯式檢測 `b` 是否為 *null*{: .keyword }，并分別處理兩種可能： ```kotlin val l = if (b != null) b.length else -1 ``` 編譯器會跟蹤所執行檢測的信息，并允許你在 *if*{: .keyword } 內部調用 `length`。同時，也支持更復雜（更智能）的條件： ```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") } } ``` 請注意，這只適用于 `b` 是不可變的情況（即在檢測和使用之間沒有修改過的局部變量，或者不可覆蓋并且有幕后字段的 *val*成員），因為否則可能會發生在檢測之后 `b` 又變為 *null*的情況。 ## 安全的調用你的第二個選擇是安全調用操作符，寫作 `?.`： ```kotlin fun main() { val a = "Kotlin" val b: String? = null println(b?.length) println(a?.length) // 無需安全調用 } ``` 運行結果 ``` null 6 ``` 如果 `b` 非空，就返回 `b.length`，否則返回 *null*{: .keyword }，這個表達式的類型是 `Int?`。安全調用在鏈式調用中很有用。例如，如果一個員工 Bob 可能會（或者不會）分配給一個部門，并且可能有另外一個員工是該部門的負責人，那么獲取 Bob 所在部門負責人（如果有的話）的名字，我們寫作： ```kotlin bob?.department?.head?.name ``` 如果任意一個屬性（環節）為空，這個鏈式調用就會返回 *null*。如果要只對非空值執行某個操作，安全調用操作符可以與 [`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) } // 輸出 Kotlin 并忽略 null } } ``` 運行結果 ``` Kotlin ``` 安全調用也可以出現在賦值的左側。這樣，如果調用鏈中的任何一個接收者為空都會跳過賦值，而右側的表達式根本不會求值： ```kotlin // 如果 `person` 或者 `person.department` 其中之一為空，都不會調用該函數： person?.department?.head = managersPool.getManager() ``` ## Elvis 操作符當我們有一個可空的引用 `r` 時，我們可以說“如果 `r` 非空，我使用它；否則使用某個非空的值 `x`”： ```kotlin val l: Int = if (b != null) b.length else -1 ``` 除了完整的 *if*{: .keyword }-表達式，這還可以通過 Elvis 操作符表達，寫作 `?:`： ```kotlin val l = b?.length ?: -1 ``` 如果 `?:` 左側表達式非空，elvis 操作符就返回其左側表達式，否則返回右側表達式。請注意，當且僅當左側為空時，才會對右側表達式求值。請注意，因為 *throw*和 *return*在 Kotlin 中都是表達式，所以它們也可以用在elvis 操作符右側。這可能會非常方便，例如，檢測函數參數： ```kotlin fun foo(node: Node): String? { val parent = node.getParent() ?: return null val name = node.getName() ?: throw IllegalArgumentException("name expected") // …… } ``` ## `!!` 操作符第三種選擇是為 NPE 愛好者準備的：非空斷言運算符（`!!`）將任何值轉換為非空類型，若該值為空則拋出異常。我們可以寫 `b!!` ，這會返回一個非空的 `b` 值（例如：在我們例子中的 `String`）或者如果 `b` 為空，就會拋出一個 `NPE` 異常： ```kotlin val l = b!!.length ``` 因此，如果你想要一個 NPE，你可以得到它，但是你必須顯式要求它，否則它不會不期而至。 ## 安全的類型轉換如果對象不是目標類型，那么常規類型轉換可能會導致 `ClassCastException`。另一個選擇是使用安全的類型轉換，如果嘗試轉換不成功則返回 *null*： ```kotlin val aInt: Int? = a as? Int ``` ## 可空類型的集合如果你有一個可空類型元素的集合，并且想要過濾非空元素，你可以使用 `filterNotNull` 來實現： ```kotlin val nullableList: List<Int?> = listOf(1, 2, null, 4) val intList: List<Int> = nullableList.filterNotNull() ```