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Kotlin 在设计时就考虑了 Java 互操作性。可以从 Kotlin 中自然地调用现存的 Java 代码,并且在 Java 代码中也可以很顺利地调用 Kotlin 代码。在本节中我们会介绍从 Kotlin 中调用 Java 代码的一些细节。

几乎所有 Java 代码都可以使用而没有任何问题

import java.util.*

fun demo(source: List<Int>) {
    val list = ArrayList<Int>()
    // “for”-循环用于 Java 集合:
    for (item in source) {
        list.add(item)
    }
    // 操作符约定同样有效:
    for (i in 0..source.size() - 1) {
        list[i] = source[i] // 调用 get 和 set
    }
}

Getter 和 Setter

遵循 Java 约定的 getter 和 setter 的方法(名称以 get 开头的无参数方法和以 set 开头的单参数方法)在 Kotlin 中表示为属性。 例如:

import java.util.Calendar

fun calendarDemo() {
    val calendar = Calendar.getInstance()
    if (calendar.firstDayOfWeek == Calendar.SUNDAY) {  // 调用 getFirstDayOfWeek()
        calendar.firstDayOfWeek = Calendar.MONDAY       // 调用 setFirstDayOfWeek()
    }
}

请注意,如果 Java 类只有一个 setter,它在 Kotlin 中不会作为属性可见,因为 Kotlin 目前不支持只写(set-only)属性。

返回 void 的方法

如果一个 Java 方法返回 void,那么从 Kotlin 调用时中返回 Unit。 万一有人使用其返回值,它将由 Kotlin 编译器在调用处赋值, 因为该值本身是预先知道的(是 Unit)。

将 Kotlin 中是关键字的 Java 标识符进行转义

一些 Kotlin 关键字在 Java 中是有效标识符:in、 object、 is 等等。 如果一个 Java 库使用了 Kotlin 关键字作为方法,你仍然可以通过反引号(`)字符转义它来调用该方法

第 1 段(可获 2.65 积分)
foo.`is`(bar)

空安全和平台类型

Java 中的任何引用都可能是 null,这使得 Kotlin 对来自 Java 的对象要求严格空安全是不现实的。 Java 声明的类型在 Kotlin 中会被特别对待并称为平台类型。对这种类型的空检查会放宽, 因此它们的安全保证与在 Java 中相同(更多请参见下文)。

考虑以下示例:

val list = ArrayList<String>() // 非空(构造函数结果)
list.add("Item")
val size = list.size() // 非空(原生 int)
val item = list[0] // 推断为平台类型(普通 Java 对象)

当我们调用平台类型变量的方法时,Kotlin 不会在编译时报告可空性错误, 但在运行时调用可能会失败,因为空指针异常或者 Kotlin 生成的阻止空值传播的断言:

item.substring(1) // 允许,如果 item == null 可能会抛出异常

平台类型是不可标示的,意味着不能在语言中明确地写下它们。 当把一个平台值赋值给一个 Kotlin 变量时,可以依赖类型推断(该变量会具有推断出的的平台类型, 如上例中 item 所具有的类型),或者我们可以选择我们期望的类型(可空或非空类型均可):

val nullable: String? = item // 允许,没有问题
val notNull: String = item // 允许,运行时可能失败

如果我们选择非空类型,编译器会在赋值时触发一个断言。这防止 Kotlin 的非空变量保存空值。当我们把平台值传递给期待非空值等的 Kotlin 函数时,也会触发断言。 总的来说,编译器尽力阻止空值通过程序向远传播(尽管鉴于泛型的原因,有时这不可能完全消除)。

第 2 段(可获 2.9 积分)

平台类型表示法

如上所述,平台类型不能在程序中显式表述,因此在语言中没有相应语法。 然而,编译器和 IDE 有时需要(在错误信息中、参数信息中等)显示他们,所以我们用一个助记符来表示他们:

  • T! 表示“T 或者 T?”,
  • (Mutable)Collection<T>! 表示“可以可变或不可变、可空或不可空的 T 的 Java 集合”,
  • Array<(out) T>! 表示“可空或者不可空的 T(或 T 的子类型)的 Java 数组”

可空性注解

具有可空性注解的Java类型并不表示为平台类型,而是表示为实际可空或非空的 Kotlin 类型。编译器支持多种可空性注解,包括:

  • JetBrains (org.jetbrains.annotations 包中的 @Nullable 和 @NotNull
  • Android(com.android.annotations 和 android.support.annotations)
  • JSR-305(javax.annotation
  • FindBugs(edu.umd.cs.findbugs.annotations
  • Eclipse(org.eclipse.jdt.annotation
  • Lombok(lombok.NonNull)。

你可以在 Kotlin 编译器源代码中找到完整的列表。

已映射类型

Kotlin 特殊处理一部分 Java 类型。这样的类型不是“按原样”从 Java 加载,而是 映射 到相应的 Kotlin 类型。 映射只发生在编译期间,运行时表示保持不变。 Java 的原生类型映射到相应的 Kotlin 类型(请记住平台类型):

Java 类型Kotlin 类型
bytekotlin.Byte
shortkotlin.Short
intkotlin.Int
longkotlin.Long
charkotlin.Char
floatkotlin.Float
doublekotlin.Double
booleankotlin.Boolean

一些非原生的内置类型也会作映射:

Java 类型Kotlin 类型
java.lang.Objectkotlin.Any!
java.lang.Cloneablekotlin.Cloneable!
java.lang.Comparablekotlin.Comparable!
java.lang.Enumkotlin.Enum!
java.lang.Annotationkotlin.Annotation!
java.lang.Deprecatedkotlin.Deprecated!
java.lang.CharSequencekotlin.CharSequence!
java.lang.Stringkotlin.String!
java.lang.Numberkotlin.Number!
java.lang.Throwablekotlin.Throwable!
第 3 段(可获 2.46 积分)

Java 的装箱原始类型映射到可空的 Kotlin 类型:

Java typeKotlin type
java.lang.Bytekotlin.Byte?
java.lang.Shortkotlin.Short?
java.lang.Integerkotlin.Int?
java.lang.Longkotlin.Long?
java.lang.Characterkotlin.Char?
java.lang.Floatkotlin.Float?
java.lang.Doublekotlin.Double?
java.lang.Booleankotlin.Boolean?

请注意,用作类型参数的装箱原始类型映射到平台类型: 例如,List<java.lang.Integer> 在 Kotlin 中会成为 List<Int!>

集合类型在 Kotlin 中可以是只读的或可变的,因此 Java 集合类型作如下映射: (下表中的所有 Kotlin 类型都驻留在 kotlin.collections包中):

Java 类型Kotlin 只读类型Kotlin 可变类型加载的平台类型
Iterator<T>Iterator<T>MutableIterator<T>(Mutable)Iterator<T>!
Iterable<T>Iterable<T>MutableIterable<T>(Mutable)Iterable<T>!
Collection<T>Collection<T>MutableCollection<T>(Mutable)Collection<T>!
Set<T>Set<T>MutableSet<T>(Mutable)Set<T>!
List<T>List<T>MutableList<T>(Mutable)List<T>!
ListIterator<T>ListIterator<T>MutableListIterator<T>(Mutable)ListIterator<T>!
Map<K, V>Map<K, V>MutableMap<K, V>(Mutable)Map<K, V>!
Map.Entry<K, V>Map.Entry<K, V>MutableMap.MutableEntry<K,V>(Mutable)Map.(Mutable)Entry<K, V>!

Java 的数组按下文所述映射:

Java 类型Kotlin 类型
int[]kotlin.IntArray!
String[]kotlin.Array<(out) String>!

Kotlin 中的 Java 泛型

Kotlin 的泛型与 Java 有点不同(参见泛型)。当将 Java 类型导入 Kotlin 时,我们会执行一些转换:

  • Java 的通配符转换成类型投影
    • Foo<? extends Bar> 转换成 Foo<out Bar!>!
    • Foo<? super Bar> 转换成 Foo<in Bar!>!
  • Java的原始类型转换成星投影
    • List 转换成 List<*>!,即 List<out Any?>!
第 4 段(可获 1.7 积分)

和 Java 一样,Kotlin 在运行时不保留泛型,即对象不携带传递到他们构造器中的那些类型参数的实际类型。 即 ArrayList<Integer>() 和 ArrayList<Character>() 是不能区分的。 这使得执行 is-检测不可能照顾到泛型。 Kotlin 只允许 is-检测星投影的泛型类型:

if (a is List<Int>) // 错误:无法检查它是否真的是一个 Int 列表
// but
if (a is List<*>) // OK:不保证列表的内容

Java 数组

与 Java 不同,Kotlin 中的数组是不型变的。这意味着 Kotlin 不允许我们把一个 Array<String> 赋值给一个 Array<Any>, 从而避免了可能的运行时故障。Kotlin 也禁止我们把一个子类的数组当做超类的数组传递给 Kotlin 的方法, 但是对于 Java 方法,这是允许的(通过 Array<(out) String>! 这种形式的平台类型)。

Java 平台上,数组会使用原生数据类型以避免装箱/拆箱操作的开销。 由于 Kotlin 隐藏了这些实现细节,因此需要一个变通方法来与 Java 代码进行交互。 对于每种原生类型的数组都有一个特化的类(IntArray、 DoubleArray、 CharArray 等等)来处理这种情况。 它们与 Array 类无关,并且会编译成 Java 原生类型数组以获得最佳性能。

假设有一个接受 int 数组索引的 Java 方法:

public class JavaArrayExample {

    public void removeIndices(int[] indices) {
        // 在此编码……
    }
}

在 Kotlin 中你可以这样传递一个原生类型的数组:

val javaObj = JavaArrayExample()
val array = intArrayOf(0, 1, 2, 3)
javaObj.removeIndices(array)  // 将 int[] 传给方法
第 5 段(可获 2.56 积分)

当编译为 JVM 字节代码时,编译器会优化对数组的访问,这样就不会引入任何开销:

val array = arrayOf(1, 2, 3, 4)
array[x] = array[x] * 2 // 不会实际生成对 get() 和 set() 的调用
for (x in array) { // 不会创建迭代器
    print(x)
}

即使当我们使用索引定位时,也不会引入任何开销

for (i in array.indices) {// 不会创建迭代器
    array[i] += 2
}

最后,in-检测也没有额外开销

if (i in array.indices) { // 同 (i >= 0 && i < array.size)
    print(array[i])
}

Java 可变参数

Java 类有时声明一个具有可变数量参数(varargs)的方法来使用索引。

public class JavaArrayExample {

    public void removeIndices(int... indices) {
        // 在此编码……
    }
}

在这种情况下,你需要使用展开运算符 * 来传递 IntArray

val javaObj = JavaArray()
val array = intArrayOf(0, 1, 2, 3)
javaObj.removeIndicesVarArg(*array)

目前无法传递 null 给一个声明为可变参数的方法。

操作符

由于 Java 无法标记用于运算符语法的方法,Kotlin 允许具有正确名称和签名的任何 Java 方法作为运算符重载和其他约定(invoke() 等)使用。 不允许使用中缀调用语法调用 Java 方法。

受检异常

在 Kotlin 中,所有异常都是非受检的,这意味着编译器不会强迫你捕获其中的任何一个。 因此,当你调用一个声明受检异常的 Java 方法时,Kotlin 不会强迫你做任何事情:

fun render(list: List<*>, to: Appendable) {
    for (item in list) {
        to.append(item.toString()) // Java 会要求我们在这里捕获 IOException
    }
}
第 6 段(可获 2.2 积分)

对象方法

当 Java 类型导入到 Kotlin 中时,类型 java.lang.Object 的所有引用都成了 Any。 而因为 Any 不是平台指定的,它只声明了 toString()hashCode() 和 equals() 作为其成员, 所以为了能用到 java.lang.Object的其他成员,Kotlin 要用到扩展函数

wait()/notify()

Effective Java 第 69 条善意地建议优先使用并发工具(concurrency utilities)而不是 wait() 和 notify()。 因此,类型 Any 的引用不提供这两个方法。 如果你真的需要调用它们的话,你可以将其转换为 java.lang.Object

(foo as java.lang.Object).wait()

getClass()

要取得对象的 Java 类,请在类引用上使用 java 扩展属性。

val fooClass = foo::class.java

上面的代码使用了自 Kotlin 1.1 起支持的绑定的类引用。你也可以使用 javaClass 扩展属性。

val fooClass = foo.javaClass

clone()

要覆盖 clone(),需要继承 kotlin.Cloneable

class Example : Cloneable {
    override fun clone(): Any { …… }
}

不要忘记 Effective Java 的第 11 条: 谨慎地改写clone

finalize()

要覆盖 finalize(),所有你需要做的就是简单地声明它,而不需要 override 关键字:

class C {
    protected fun finalize() {
        // 终止化逻辑
    }
}

根据 Java 的规则,finalize() 不能是 private 的。

从 Java 类继承

在 kotlin 中,类的超类中最多只能有一个 Java 类(以及按你所需的多个 Java 接口)。

访问静态成员

Java 类的静态成员会形成该类的“伴生对象”。我们无法将这样的“伴生对象”作为值来传递, 但可以显式访问其成员,例如:

第 7 段(可获 2.73 积分)
if (Character.isLetter(a)) {
    // ……
}

Java 反射

Java 反射适用于 Kotlin 类,反之亦然。如上所述,你可以使用 instance::class.java,ClassName::class.java 或者 instance.javaClass 通过 java.lang.Class 来进入 Java 反射。

其他支持的情况包括为一个 Kotlin 属性获取一个 Java 的 getter/setter 方法或者幕后字段、为一个 Java 字段获取一个 KProperty、为一个 KFunction 获取一个 Java 方法或者构造函数,反之亦然。

SAM 转换

就像 Java 8 一样,Kotlin 支持 SAM 转换。这意味着 Kotlin 函数字面值可以被自动的转换成只有一个非默认方法的 Java 接口的实现,只要这个方法的参数类型能够与这个 Kotlin 函数的参数类型相匹配。

你可以这样创建 SAM 接口的实例:

val runnable = Runnable { println("This runs in a runnable") }

……以及在方法调用中:

val executor = ThreadPoolExecutor()
// Java 签名:void execute(Runnable command)
executor.execute { println("This runs in a thread pool") }

如果 Java 类有多个接受函数式接口的方法,那么可以通过使用将 lambda 表达式转换为特定的 SAM 类型的适配器函数来选择需要调用的方法。这些适配器函数也会按需由编译器生成。

executor.execute(Runnable { println("This runs in a thread pool") })

请注意,SAM 转换只适用于接口,而不适用于抽象类,即使这些抽象类也只有一个抽象方法。

还要注意,此功能只适用于 Java 互操作;因为 Kotlin 具有合适的函数类型,所以不需要将函数自动转换为 Kotlin 接口的实现,因此不受支持。

在 Kotlin 中使用 JNI

要声明一个在本地(C 或 C++)代码中实现的函数,你需要使用 external 修饰符来标记它:

external fun foo(x: Int): Double

其余的过程与 Java 中的工作方式完全相同。

第 8 段(可获 3.16 积分)

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