学习Kotlin语法（四）

人生游戏牛马NPC1号2025-04-02 14:42

简介

在上一节，我们对Kotlin中函数的相关知识有了大致的了解，本章节我们将去了解一些Kotlin中的作用域函数。

目录

  1. let：处理可空对象，链式操作
  2. run：对象配置 + 计算返回值
  3. with：对非空对象执行多个操作
  4. apply：初始化对象配置
  5. also：附加操作（如打印日志）

Kotlin 中的作用域函数（Scope Functions）是 let、run、with、apply、also，它们可以简化对对象的操作，使代码更简洁

let：处理可空对象，链式操作

在 Kotlin 中，let 函数通过与 安全调用操作符 ?. 结合使用，优雅地处理可空对象。以下是详细解释：

  1. let 处理可空对象的基本原理

    • 语法结构：可空对象?.let{ ... }

    • 关键机制:

      • 如果对象 非空 ，?. 会触发 let 代码块执行，对象作为参数（默认为 it）传递给 lambda

      • 如果对象 为空 ，?. 会跳过 let 代码块，整个表达式返回 null ，且 lambda 中的代码 不会执行

        kotlin 复制代码 
        fun main() {
    val nullableString: String? = "Hello" // 在类型后面声明 ? 为 可空对象
    val length = nullableString?.let {
        println("执行 let: 对象非空, 内容为 $it") // 非空时才会打印 输出: 执行 let: 对象非空, 内容为 Hello
        it.length // 返回长度 (最后表达式的结果)
    }
    println("字符串长度: $length") // 输出: 字符串长度: 5

    // 对象为空的时候
    val nullString: String? = null
    val nullResult = nullString?.let {
        println("因为对象为空,这里不会执行") // 被跳过
        it.length
    }
    println("空对象的结果是: $nullResult") // 输出: 空对象的结果是: null

}

  2. 如果省略安全调用符 ?. （错误示范）

    直接调用 let （不加 ?.） 可能会导致空指针异常（NPE）

    kotlin 复制代码 
    fun main() {
    val str: String? = null
    str.let { // 编译警告：此处可能抛出 NPE！
        println(it!!.length) // 如果 str 为 null，
    }
}
/**
 * Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
 * 	at MainKt.main(main.kt:4)
 * 	at MainKt.main(main.kt)
 * */

    所以必须使用 ?.let 处理可空对象

  3. 链式操作与默认值处理

    结合 Elvis 操作符 ?: ，可以为 let 的返回结果提供默认值：

    kotlin 复制代码 
    fun main() {
    val input: String? = null
    val processed = input?.let {
        it.uppercase() // 非空时转换成大写
    } ?: "DEFAULT" // 如何 input 为 null 返回 'DEFAULT'
    println(processed) // 输出: DEFAULT
}

  4. 经典使用场景

    • 避免空检查嵌套

      kotlin 复制代码 
      data class User(val name: String = "")

fun main() {
    val user = User("NPC")
    // 传统空检查（繁琐）
    if (user != null) {
        if (user.name != null) {
            println(user.name.length) // 输出: 3
        }
    }
    // 使用 ?.let（简洁）
    user?.name?.let { println(it.length) } // 输出: 3
}

    • 数据转换

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val number: Int? = "123".toIntOrNull()

    println(number) // 输出: 123

    val squared = number?.let { it * it } // 非空时计算平方，否则返回 null

    println(squared) // 输出: 15129
}

    • 副作用操作(如打印日志)

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val data = "Hello Kotlin"
    data?.let {
        println("处理数据: $it")
    }
}

run：对象配置 + 计算返回值

在 Kotlin 中，run 是一个灵活的作用域函数，它有两种形式：扩展函数 和非扩展函数 。它的核心用途是在对象的上下文中执行代码块 ，并返回 lambda 表达式的结果 。以下是 run 的详细讲解

  1. run 的两种形式

    • 形式1： 拓展函数(对象引用)

      kotlin 复制代码 
      对象.run { 
    // 代码块：通过 this 访问对象
    // 最后一行作为返回值
}

      • 上下文: 代码内使用 this 引用对象（可省略）

      • 返回值: lambda 的最后一行结果

    • 形式2： 非拓展函数(独立作用域)

      kotlin 复制代码 
      run {
    // 独立代码块（无需对象）
    // 最后一行作为返回值
}
      • 用途: 创建一个临时作用域，避免变量污染外部环境

  2. 示例代码

    • 扩展函数（操作对象并返回结果）

      在 Car 对象上下文中配置属性，并返回一个描述状态的字符串。

      kotlin 复制代码 
      data class Car(var speed: Int = 0, var isEngineOn: Boolean = false)

fun main() {
    val carStatus = Car().run {
        this.speed = 100 // 直接访问属性(this 可省略)
        isEngineOn = true // 修改对象状态
        "车速: $speed km/h,引擎状态: ${if (isEngineOn) "开启" else "关闭"}" // 返回字符串
    }

    println(carStatus) // 输出: 车速: 100 km/h,引擎状态: 开启
}

    • 处理可空对象（结合空安全调用?.run）

      仅在对象非空时执行代码块，避免空指针异常。

      kotlin 复制代码 
      fun printLengthIfNotNull(input: String?) {
    input?.run {
        println("字符串内容: $this, 长度: $length") // this 指代 input 对象
    } ?: println("输入为空")
}
fun main() {
    printLengthIfNotNull("Hello, Kotlin") // 输出: 字符串内容: Hello, Kotlin, 长度: 13
    printLengthIfNotNull(null) // 输出: 输入为空
}

    • 非扩展形式（独立作用域）

      封装临时计算逻辑，避免变量 a 和 b 泄漏到外部作用域。

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val result = run {
        val a = 10
        val b = 20
        a + b // 返回计算结果
    }
    println("计算结果：$result") // 输出：计算结果：30
}

  3. 高级用法

    • 链式调用多个 run

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val message = "Kotlin"
        .run { uppercase() } // 转换为大写
        .run { "Message: $this" } // 添加前缀
    println(message) // 输出: Message: KOTLIN
}

    • 与 apply 结合使用

      kotlin 复制代码 
      data class Config(var host: String = "", var port: Int = 0)

fun main() {
    val config = Config().apply {
        host = "127.0.0.1" // 初始化配置
        port = 8080
    }.run {
        "服务器地址: $host:$port" // 转换为连接字符串
    }
    println(config) // 输出: 服务器地址: 127.0.0.1:8080
}

apply：初始化对象配置

在 Kotlin 中，apply 是一个常用的作用域函数，专门用于对象的初始化或配置 。它通过简洁的语法让你在一个代码块中完成对对象属性的设置，并最终返回对象本身，以下是 apply 的详细讲解

  1. 基本语法

    kotlin 复制代码 
    val 对象 = 原始对象.apply {
    // 在此配置对象的属性或调用方法
    this.property = value  // this 可省略
    method()
    // ...
}
// apply 返回原始对象，可以继续操作

  2. 示例代码

    • 初始化对象属性

      kotlin 复制代码 
      data class Person(var name: String = "", var age: Int = 0)

fun main() {
    val person = Person().apply {
        name = "Alice" // 等价于 this.name = "Alice"
        age = 30 // 直接访问属性, this 可省略
    }
    println(person) // 输出: Person(name=Alice, age=30)
}

    • 链式配置多个属性

      kotlin 复制代码 
      class Car {
    var brand: String = ""
    var speed: Int = 0
    fun start() { println("$brand 启动,速度: $speed km/h") }

}
fun main() {
    var car = Car()
        .apply { brand = "XiaoMi SU7" }
        .apply { speed = 200 }
        .apply { start() } // 输出: XiaoMi SU7 启动,速度: 200 km/h
}

    • 替代 Builder 模式

      kotlin 复制代码 
      // 传统 Builder 模式 vs apply 简化
class Dialog {
    var title: String = ""
    var message: String = ""

    fun show() { println("显示对话框：$title - $message") }
}

fun main() {
    // 传统方式
    val dialog1 = Dialog()
    dialog1.title = "提示"
    dialog1.message = "欢迎使用 Kotlin"
    dialog1.show()

    // 使用 apply（更简洁）
    val dialog2 = Dialog().apply {
        title = "提示"
        message = "欢迎使用 Kotlin"
        show() // 直接调用方法
    }
}

    • 处理可空对象

      kotlin 复制代码 
      fun configureNullableObject() {
    val nullableConfig: String? = null
    nullableConfig?.apply {
        println("配置非空对象：$this") // 此处不会执行
    } ?: println("对象为空") // 输出：对象为空
}

fun main() {
    configureNullableObject()
}

  3. 常见误区

    • 错误：在 apply 中返回其他值

      kotlin 复制代码 
      data class Person (var name: String = "",var age: Int = 0)

fun main() {
    val person = Person().apply {
        name = "Bob"
        "这是一个错误示例" // 这行代码无效
    }
    println(person)
}

    • 正确的做法是： 若需要返回计算结果，应使用 run：

      kotlin 复制代码 
      data class Person (var name: String = "",var age: Int = 0)

fun main() {
    val person = Person().run {
        name = "Bob"
        "姓名: $name"
    }
    println(person) // 输出: 姓名: Bob
}

  4. 高级用法

    • 链式调用多个作用域函数

      kotlin 复制代码 
      data class File(var absolutePath: String = "") {
    fun readText() {
        // ... 读取文件操作
        println("读取文件操作")
    }
}

fun createNewFile() {
    // ... 创建文件操作
    println("创建文件操作")
}
fun main() {
    File("data.txt")
        .apply { createNewFile() }
        .also { println("文件路径: ${it.absolutePath}") }
        .readText()
}

    • 结合 takeIf 过滤条件

      kotlin 复制代码 
      data class Person(var name: String = "", var age: Int = 0)
fun main() {
    val validPerson = Person().apply {
        name = "Charlie"
        age = 25
    }.takeIf { it.age >= 18 } // 只保留成年人
    println(validPerson) // 输出：Person(name=Charlie, age=25)
}

with：对非空对象执行多个操作

在 Kotlin 中，with 是一个作用域函数，用于对已有对象执行多个操作 ，它通过将对象作为上下文（this）传递到代码块中，让代码更集中、更易读。以下是 with 的详细讲解

  1. 基本语法

    kotlin 复制代码 
    val 结果 = with(对象) {
    // 在此直接访问对象的属性和方法（this 可省略）
    操作1
    操作2
    ... 
    最后一行作为返回值
}

  2. 示例代码

    • 批量操作对象属性

      kotlin 复制代码 
      data class User(var name: String = "", var age: Int = 0)

fun main() {
    val user = User("Alice", 25)
    val info = with(user) {
        name = "Bob"       // 等价于 this.name = "Bob"
        age += 5           // 修改属性
        "更新后：$name, $age 岁" // 返回字符串
    }
    println(info)  // 输出：更新后：Bob, 30 岁
    println(user)  // 输出：User(name=Bob, age=30)
}

    • 执行计算并返回结果

      kotlin 复制代码 
      class Rectangle(val width: Int, val height: Int) {
    fun area() = width * height
}

fun main() {
    val rect = Rectangle(10, 20)
    val result = with(rect) {
        val perimeter = 2 * (width + height) // 访问属性
        "面积: ${area()}, 周长: $perimeter"   // 调用方法，返回字符串
    }
    println(result) // 输出：面积: 200, 周长: 60
}

    • 处理集合操作

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val numbers = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
    val summary = with(numbers) {
        val sum = sum()
        val avg = average()
        "总和: $sum, 平均值: $avg" // 返回统计结果
    }
    println(summary) // 输出：总和: 15, 平均值: 3.0
}

  3. 常见误区

    • 错误：对可空对象直接使用 with

      kotlin 复制代码 
      data class Person(var name: String = "", var age: Int = 0)

fun main() {
    val person: Person? = null
    with(person) {
        println(name) // 编译报错 Only safe (?.) or non-null asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type Person?
    }
}

    • 正确做法

      kotlin 复制代码 
      data class Person(var name: String = "", var age: Int = 0)

fun main() {
    val user: Person? = null
    with(user ?: return) { // 如果 user 为 null，提前退出
        println(name)
    }
}

  4. 经典应用场景

    • 集中配置对象属性

      kotlin 复制代码 
      data class Person(var name: String = "", var age: Int = 0) {
    fun sout() {
        println("Name: $name, Age: $age")
    }
}

fun main() {
    val person = Person()
    with(person) {
        name = "NPC"
        age = 24
        sout() // 输出: Name: NPC, Age: 24
    }

}

    • 数据转换与计算

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val list = listOf(1, 2, 3)
    val squaredSum = with(list) {
        map { it * it }.sum()
    }
    println(squaredSum) // 输出: 14
}

    • 简化多步操作

      kotlin 复制代码 
      data class File(var fileName: String ="") {
    fun createNewFile() {
        println("创建文件 $fileName")
    }
    fun exists(): Boolean {
        println("判断 $fileName 文件是否存在")
        return false
    }
    fun readText(): String {
        return "读取文件 $fileName"
    }
}

fun main() {
    val file = File("data.txt")
    val content = with(file) {
        if (!exists()) createNewFile()
        readText().uppercase()
    }
    println(content) // 输出: 读取文件 DATA.TXT
}

also：附加操作（如打印日志）

在 Kotlin 中，also 是一个作用域函数，专注于执行附加操作（如日志记录、验证、调试） ，同时保留对象本身，并支持链式调用。它不会修改对象，但允许在对象操作流程中插入"副作用"。以下是 also 的详细讲解

  1. 基本语法

    kotlin 复制代码 
    val 对象 = 原始对象.also {
    // 通过 it 访问对象，执行附加操作
    // 返回原始对象（无论代码块内做了什么）
}

  2. 示例代码

    • 打印日志(调试中间状态)

      kotlin 复制代码 
      data class User(var name: String, var age: Int)

fun main() {
    val user = User("Alice", 25)
        .also { println("初始化后：$it") } // 输出：初始化后：User(name=Alice, age=25)
        .apply { age += 5 }
        .also { println("修改年龄后：$it") } // 输出：修改年龄后：User(name=Alice, age=30)

    println("最终结果：$user") // 输出：最终结果：User(name=Alice, age=30)
}

    • 数据验证

      kotlin 复制代码 
      fun processOrder(order: Order?) {
    order?.also {
        require(it.amount > 0) { "订单金额必须大于 0" }
        requireNotNull(it.customer) { "订单必须有客户信息" }
    }?.also {
        println("开始处理订单：${it.id}") // 验证通过后执行
    }
}

data class Order(val id: String, var amount: Double, var customer: String?)

fun main() {
    val validOrder = Order("123", 100.0, "Alice")
    processOrder(validOrder) // 输出：开始处理订单：123

    val invalidOrder = Order("456", -50.0, null)
    processOrder(invalidOrder) // 抛出 IllegalArgumentException
}

    • 链式调用中插入操作

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val list = mutableListOf(1, 2, 3)
        .also { it.add(4) } // 添加元素
        .also { it.remove(0) } // 删除第一个元素（实际无 0，此操作为演示）
        .also { println("当前列表：$it") } // 输出：当前列表：[2, 3, 4]

    println(list) // 输出：[2, 3, 4]
}

  3. 常见误区

    • 错误: 在 also 中尝试返回其他值

      kotlin 复制代码 
      data class User(var name: String, var age: Int)

fun main() {
    // 错误！also 永远返回原始对象，忽略代码块内的返回值
    val user = User("Alice", 25).also {
        "无效的返回值" // 这行代码无意义
    }
    println(user) // 输出：User(name=Alice, age=25)
}

    • 正确做法: 若需返回计算结果，应使用 let 或 run

      kotlin 复制代码 
      data class User(var name: String, var age: Int)

fun main() {
    val info = User("Alice", 25).let {
        "${it.name} 的年龄是 ${it.age}" // 返回字符串
    }
    println(info) // 输出：Alice 的年龄是 25
}

  4. 高级用法

    • 结合 takeIf 进行条件过滤

      kotlin 复制代码 
      data class User(var name: String, var age: Int)

fun createUser(name: String?, age: Int): User? {
    return name?.let {
        User(it, age)
    }?.takeIf { it.age >= 18 } // 只保留成年人
        ?.also { println("用户创建成功：$it") } // 记录日志
}

fun main() {
    val user = createUser("Bob", 20) // 输出：用户创建成功：User(name=Bob, age=20)
    println(user) // 输出：User(name=Bob, age=20)
}

    • 再集合操作中跟踪流程

      kotlin 复制代码 
      fun main() {
    val numbers = (1..10)
        .filter { it % 2 == 0 }
        .also { println("过滤后的偶数：$it") } // 输出：过滤后的偶数：[2, 4, 6, 8, 10]
        .map { it * it }
        .also { println("平方结果：$it") } // 输出：平方结果：[4, 16, 36, 64, 100]
}

核心对比表

函数 上下文对象引用 返回值 典型场景 空安全支持
let it Lambda结果 可空对象处理、数据转换 需配合?.（object?.let）
run this Lambda结果 对象配置 + 返回结果计算、独立作用域 需配合?.（object?.run）
apply this 对象本身 对象初始化（链式配置属性） 需配合?.（object?.apply）
with this Lambda结果 对已有非空对象批量操作 需自行处理空安全
also it 对象本身 附加操作（日志、验证）、链式调用中的中间操作 需配合?.（object?.also）

  • 上下文对象引用

    kotlin 复制代码 
    data class Car(var speed: Int = 0) {
    fun accelerate() { speed += 10 }
}

fun main() {
    val car = Car().apply {
        speed = 100  // 直接访问属性（this 可省略）
        accelerate() // 直接调用方法
    }
    println(car) // 输出：Car(speed=110)
}

  • it （显示引用）：let 、also

    kotlin 复制代码 
    fun main() {
    val list = mutableListOf(1, 2, 3)
        .also { it.add(4) } // 显式用 it 操作
        .let { it.joinToString("-") } // 转换为字符串
    println(list) // 输出：1-2-3-4
}

  • 返回对象本身：apply 、also

    kotlin 复制代码 
    data class Button(var text: String = "", var textSize: Float = 0.0f)

fun main() {
    // apply 返回对象本身，适合链式配置
    val button = Button().apply {
        text = "Submit"
        textSize = 16f
    } 
    // also 返回对象本身，适合插入附加操作
    button.also { println("按钮已配置：$it") } // 输出: 按钮已配置：Button(text=Submit, textSize=16.0)

}

  • 返回 Lambda 结果：let 、run 、also

    kotlin 复制代码 
    data class Car(var speed: Int = 0) {
    fun accelerate() { speed += 10 }
}

fun main() {
    // let 返回转换后的数据
    val length = "Kotlin".let { it.length }

    println(length) // 输出: 6

    // run 返回计算结果
    val area = Car(200).run { speed * 2 }

    println(area) // 输出: 400

    // with 返回处理后的结果
    val info = with(Car()) {
        speed = 100
        "车速：$speed km/h"
    }
    
    println(info) // 输出: 车速: 100 km/h
}

  • 需配合 ?. : let 、run 、 apply 、 also

    kotlin 复制代码 
    fun main() {
    val nullableString: String? = null

    nullableString?.let {
        println(it.length) // 非空时执行
    } ?: println("字符串为空")

    nullableString?.apply {
        println(length) // 非空时执行
    }
}

  • 需自行处理: with

    kotlin 复制代码 
    data class User(var name: String = "", var age: Int = 0)

fun main() {
    val user: User? = User()
    user?.let {
        with(it) {  // 确保非空后使用 with
            name = "Alice"
            age = 30
        }
    }
    println(user) // 输出: User(name=Alice, age=30)
}

选择指南

  1. 是否需要返回对象本身？
    • 是 → apply 或 also（根据是否需要显式 it）。
    • 否 → let、run、with（根据是否需要隐式 this）。
  2. 是否需要处理可空对象？
    • 是 → ?.let、?.run、?.apply、?.also。
    • 否 → with 或直接使用其他函数。
  3. 是否需要链式调用中的中间操作？
    • 是 → also（如记录日志）。
    • 否 → 根据返回值需求选择。

混合使用示例

kotlin 复制代码 
// 链式调用：初始化、验证、转换
data class Product(var name: String = "", var price: Double = 0.0)

fun main() {
    val productInfo = Product()
        .apply {
            name = "手机"
            price = 2999.0
        }
        .also {
            require(it.price > 0) { "价格必须大于 0" }
            println("商品已初始化：$it")
        }
        .let {
            "${it.name} 价格：${it.price} 元" // 返回字符串
        }

    println(productInfo) // 输出：手机 价格：2999.0 元
}
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