【6】Kotlin基础——神奇的空指针检查系统

提示：此文章仅作为本人记录日常学习使用，若有存在错误或者不严谨得地方欢迎指正。

一、空指针系统

空指针是编程中很常见的一类异常，即使再细心的程序员也不能保证所写的代码一定不会发生空指针。在Kotlin语言中，有一套很完整的空指针预防系统，可以科学的解决空指针这一大难题。

1.1 可空类型系统

我们先来看一段很普通的Java代码：

public void doStudy(Study study) {
    study.readBooks();
    study.doHomework();
}

这段代码很简单，只是接收了一个Study类型的参数，并且调用了两个方法。这段代码是不是看起来不太像是“会出现问题的代码”?但我要告诉你的是，这段代码并不安全。如果我们向doStudy()方法中传入一个null参数，那么这段代码肯定会发生空指针异常。更稳妥的做法是在方法内部调用参数时对参数study进行判空处理。

public void doStudy(Study study) {
    //若study不为null才执行下面的调用逻辑
    if(study != null){
        study.readBooks();
        study.doHomework();
    }
}

在Kotlin语言中，默认所有的参数和变量都不可为空。在下面的代码中，我们将之前的Java代码转化为Kotlin语言代码。如果我们尝试向doStudy()方法中传入一个null参数，编译器是会提示错误信息的。

fun main() {
    //这里参数null会报错并提示不可为空
    doStudy(null )
}

fun doStudy(study: Study) {
    study.readBooks()
    study.doHomework()
}

也就是说，Kotlin将空指针异常检查提前到了编译时期。如果我们的代码存在可能出现空指针的风险，在编译的时候就会报错。那么我们确实希望参数可以为空该怎么办呢？很简单，只需要在类名后面加上一个问号，告诉Kotlin这个参数可以为空就可以了。
例如：
Int —— 表示不可为空的整型
Int ? —— 表示可为空的整形
String —— 表示不可为空的字符串
String ? —— 表示可为空的字符串

fun main() {
    //这里并不会报错，因为doStudy方法的参数可以为空
    doStudy(null )
}

//study参数允许为空
fun doStudy(study: Study?) {
    //由于参数study可为空，如果参数为空并且调用以下两个方法就会出现空指针，所以需要判空处理
    if(study != null){
        study.readBooks()
        study.doHomework()
    }
}

1.2 可空辅助工具

①首先我们先来学习一下 ?. 操作符。它的作用是当对象不为空时才调用相应的方法，否则什么都不做。例如以下代码就可以使用 ?. 操作符进行简化。

if (a != null) {
    a.doSomething()
}
     |
     | simplify
     |
     V
a?.doSomething()

这样说明可能对你的理解有帮助：
按照我们正常的逻辑，我们最终是希望执行a.doSomething()这个方法的。但是由于我们并不确定这个a对象是否为null，所以才要去进行判空处理。Kotlin中可以在对象调用方法时通过给对象后面加上一个问号来提示判空，只有当对象不为空时才去调用这个方法。

 a.doSomething()  —— ——>  a?.doSomething()

②接下来我们学习 ?:操作符。这个操作符左右两边都接收一个表达式（例如：A ?: B）。如果左边表达式的结果不为null，则返回左边表达式的结果。如果左边表达式的结果为null，则返回右边表达式的结果。

val c = if (a != null) {
    a
} else {
    b
}

我们可以使用刚刚学习的 ?:操作符 将这段代码简化成：

val c = a ?: b

比如我们想编写一个用来获取文本长度的方法，使用传统写法可以这样写：

//如果文本不为空则返回文本的长度，否则返回0
fun getTextlength(text: String?): Int {
    if (text != null ) {
        return text.length
    }
    return 0
}

我们可以将前面学习的两个操作符结合起来使用：
我们的目标是返回文本的长度，也就是text.length。若文本不为null则返回文本长度，否则我们返回0，也就是表示文本为null。那么我们可以这样写：

//若text.length不为null则返回text.length，否则返回0
fun getTextLength(text: String?) = text.length ?: 0

上面这一行代码很好的实现了我们的需求。当text.length不为null的时候返回文本长度，否则返回0。但是这里有一个问题，text也可能为null，当text为null的时候我们如果调用length字段会出现空指针异常。因此我们还需要使用 ?.操作符 对text进行判断：

//若text不为null再调用length字段
fun getTextLength(text: String?) = text?.length ?: 0

③Kotlin的空指针判断也存在一些缺陷，有时候我们可能从逻辑上已经将空指针异常处理了，但是Kotlin编译器并不知道，这个时候它就会报错。
例如以下代码：

//全局变量content
var content: String = "hello"

fun main() {
    //判空操作
    if (content != null) {
        printUpperCase()
    }
}

fun printUpperCase() {
    //编译器会认为toUpperCase()有空指针风而报错，因为该方法并不知道外部已经对content变量进行了非空检查
    val upperCase = content.toUpperCase()
    println(upperCase)
}

如果想让这段代码强行通过编译，可以使用非断言工具。写法是 在对象的后面加上!! ，强制忽略此处的空指针检查。这相当于告诉Kotlin我非常确信这里的对象不会为null，不用帮我进行空指针检查了。如下图所示：

fun printUpperCase() {
    val upperCase = content!!.toUpperCase()
    println(upperCase)
}

④最后我们来学习let函数。let函数可以将调用它的对象作为参数传递到Lambda表达式中。

fun doStudy(study: Study?) {
    if(study != null) {
        study.readBooks()
    }
    if(study != null) {
        study.doHomework()
    }
}
     |
     | simplify
     |
     V
fun doStudy(study: Study?) {
    //当study为null时什么也不做 否则就调用let函数
    //let函数会将study对象作为参数传递给Lambda表达式中
    study?.let { stu ->
        stu.readBooks()
        stu.doHomework()
    }
}
     |
     | simplify
     |
     V
fun doStudy(study: Study?) {
    study?.let {
        it.readBooks()
        it.doHomework()
    }
}

let函数可以针对全局变量的判空问题进行处理，而if判断语句则无法做到这一点。例如以下代码，我们将doStudy()方法中的参数变成一个全局变量，使用let函数仍可以正常工作，但是使用if语句则会提示错误：

var study: Study = null

fun doStudy() {
    if(study != null) {
        //study报错
        study.readBooks()
        //study报错
        study.doHomework()
    }
}

之所以会报错是因为全局变量study的值随时都可能被其他线程修改而发生变化。即使我们做了判空处理，但仍然无法保证if语句中的study变量没有空指针风险，这就是let函数的优势。