Kotlin集合与空值

我们已经学习了 Kotlin 中的空安全（null safety）。在本节中，我们将讨论如何处理集合中的空值（null），因为集合比其他数据类型更复杂。我们还将讨论如何处理可空元素时常用的便利方法。

集合与空值

可空集合和具有可空元素的非空集合是同一枚硬币的两面。此外，我们还需要认识到空集合和可空集合之间的区别。让我们看看四种情况：

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val list = listOf<String>()

var nullableList: List<Int>? = listOf<Int>(1, 2, 4, 6)

val listWithNullableElements: List<Int?> = listOf<Int?>(1, 2, 4, null, null)

var absolutelyNullableList: List<Int?>? = listOf<Int?>(1, 2, 4, null, null)

第一种情况：我们有一个简单的空列表。我们可以像对待常规列表一样处理它，并不需要担心空指针异常（NullPointerException）。这个列表是实际的且非空的，只是为空。

第二种情况 ：我们有一个可空的列表：这样的列表中的元素不可为空，必须是实际的整数。但变量 nullableList 本身可以为空。在使用可空列表时，我们需要使用安全调用运算符（?.）、空值合并运算符（?:）等操作，例如：

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val list: List<Int> = nullableList ?: listOf<Int>()

第三种情况：我们有一个具有可空元素的列表。该列表的类型是非空的，但其中的元素可以为空。

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val num: Int = listWithNullableElements[1] ?: 150

第四种情况：我们结合了第二种和第三种情况：

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val num: Int = absolutelyNullableList?.get(1) ?: 150

基本原则是：如果可以返回一个空集合，最好返回空集合，而不是返回 null，避免使用可空类型。然而，有时我们确实需要处理可空集合。例如，如果我们声明了一个可以接收值或 null 的变量（var 而不是 val），那么 null 就相当于"无元素"，"没有答案"或"没有结果"。

从包含空值的序列创建非空集合

有时你会遇到包含空值的元素序列，而你需要使用这些序列创建一个没有空值的集合。在这种情况下，可以使用特定的函数 listOfNotNull() 和 setOfNotNull()，它们帮助我们删除所有空值并返回默认的只读非空集合。让我们来看一下它是如何工作的：

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val list = listOfNotNull(1, null, 50, 404, 42, null, 42, 404) // [1, 50, 404, 42, 42, 404]
val set = setOfNotNull(1, null, 50, 404, 42, null, 42, 404) // [1, 50, 404, 42]

所有空值元素都被从新集合中删除。如果你的元素序列只有空值，这些方法将返回一个空集合（非空！）。记住，如果你需要一个可变集合，可以通过 toMutableList() 或 toMutableSet() 将其转换为可变集合。

可空集合的函数

Kotlin 提供了一些方便的工具来处理具有可空元素的集合：isNullOrEmpty()、getOrNull()、firstOrNull()、lastOrNull() 和 randomOrNull()。让我们来看看它们！

isNullOrEmpty() ：如果集合为空或为 null，则返回 true。否则返回 false。

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val emptySet: Set<Int>? = setOf()
val nullSet: Set<Int>? = null
val set = setOf<Int?>(null, null)

println(emptySet.isNullOrEmpty()) // true，因为集合为空
println(nullSet.isNullOrEmpty()) // true，因为集合为 null
println(set.isNullOrEmpty()) // false，因为集合中有两个空值元素

getOrNull() ：返回列表或数组中的一个元素，如果该元素不存在，则返回 null（不能用于 Set）。

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val list = listOf(0, 1, 2)
println(list.getOrNull(2)) // 2
println(list.getOrNull(3)) // null，因为这个列表没有第四个元素，索引从 0 开始

你可以使用 list[3] 代替，但这样会引发异常，而 getOrNull() 则会在任何情况下返回一个值。

randomOrNull() ：像 getOrNull() 一样，如果集合为空，它返回 null，否则返回一个随机元素。

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val list = listOf(0, 1, 2)
val list1 = listOf<Int>()

println(list.randomOrNull()) // 返回一个元素
println(list1.randomOrNull()) // null，因为集合为空

firstOrNull() 和 lastOrNull() ：允许我们设置特定的条件。如果集合中至少有一个元素满足条件，它们会返回该元素。

区别是：

firstOrNull() 会返回集合中第一个满足条件的元素。如果没有满足条件的元素，它会返回 null。
lastOrNull() 会返回集合中最后一个满足条件的元素。如果没有满足条件的元素，它也会返回 null。

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val list = listOf(0, 1, 1, 2, 5, 7, 6)
val num = list.firstOrNull { it > 3 }
val num1 = list.lastOrNull { it == 1 }

最小值和最大值（可空）

Kotlin 为集合提供了许多方便的比较工具------包括处理可空元素的工具。以下是它们的简介：

minOrNull() / maxOrNull() ：返回集合中的最大或最小元素，如果集合为空，则返回 null。
minByOrNull() / maxByOrNull() ：返回满足条件的最大或最小元素，如果没有符合条件的元素，则返回 null。
minOfOrNull() / maxOfOrNull() ：返回元素特性（如值、大小等）上的最大或最小值，若集合为空则返回 null。
minWithOrNull() / maxWithOrNull() ：返回满足条件的最大或最小元素，指定了 compareBy {} 块。
minOfWithOrNull() / maxOfWithOrNull() ：返回符合条件的元素特性上的最大或最小值，指定了 compareBy {} 块。

我们这里只提到这些函数，详细的示例和讲解可以参考"集合的聚合操作"一节。

有一点需要注意：这些函数都有没有 "OrNull" 后缀的对应版本。曾几何时，这些"没有 OrNull" 的函数是合法的工具。但从 Kotlin 1.4.0 开始，这些函数（如 min()、max()、minBy()、maxBy()、minWith()、maxWith()）被重命名为 minOrNull()、maxOrNull() 等，且老版本的函数已标记为废弃。到了 Kotlin 1.7.0，这些废弃的函数重新引入，作为它们各自 "OrNull" 对应版本的非空替代品。这些非空版本返回一个集合元素，或者在集合为空时抛出异常。所以使用时要小心！

结论

我们已经讨论了如何处理具有可空元素的集合以及一些便捷的方法。以下是几个要点：

Kotlin 中有可空集合、具有可空元素的集合和空集合，它们是不同的。
listOfNotNull() 和 setOfNotNull() 函数帮助我们从包含空值的序列中创建非空集合。
我们可以检查集合是否为空，或者集合中是否有元素满足某些条件，确保不会抛出异常。
我们可以使用比较函数如 minOrNull()、maxOrNull() 等，选择并显示集合元素或其特性。
这些函数有对应的非空版本，它们在集合为空时会抛出异常，而不是返回 null。