Kotlin如何成为我们Android开发的主要语言

原文最初发布在Dima Kovalenko的博客，经作者授权，由InfoQ翻译、整理并分享。

引言

Kotlin是一个基于JVM的新的编程语言，由JetBrains开发。JetBrains，作为目前广受欢迎的Java IDE IntelliJ的提供商，在Apache许可下已经开源其Kotlin编程语言。与Java相比，Kotlin的语法更简洁、更具表达性，而且提供了更多的特性，比如，高阶函数、操作符重载、字符串模板。它与Java高度可互操作，可以同时用在一个项目中。

Kotlin的定位非常有特点，它并不像Scala那样另起炉灶，Scala是一切尽量自己来，将类库，尤其是集合类都自己来了一遍。实在不够用了再用java的；而Kotlin是对现有Java的增强，尽量用Java的，不够用了再扩展，尤其体现在二者的容器库上，但同时始终保持对java的兼容。这种特点导致Kotlin的学习曲线极低。这是Kotlin官网首页重点强调的：“100% interoperable with Java™”。这意味着什么呢？或者换个问法：我什么时候可以开始在我的项目中引入Kotlin呢？我的回答是：现在就可以视你对kotlin的掌握程度，逐步引入kotlin的代码。

Dima Kovalenko在博客中分享了他们团队使用Kotlin开发商业应用程序的心得和经验，并提供了一些参考资料。希望本文能对广大Android开发程序员有所启发。

几个月前，我们的团队决定开始新的尝试：完全应用Kotlin编程语言开发一个商业应用程序，这是JetBrains公司设计并开源的一种新编程语言。以前，我们有过Kotlin的经验，但那只是小规模应用：将应用程序的一部分转换到一种新的语言，或者应用在花里胡哨的项目。然而，用新的编程语言来开发商业应用程序，我们遇到了一些困难：

• 我们深深扎根于基于Java的Android开发。切换到Kotlin相当困难，对于以前没有函数式编程经验的人员而言，尤为困难。

• 有些东西只是不工作。 Dagger也没有立即很好的使用。

所有这些问题，都可能会导致项目无法按期交付、并带来应用程序的稳定性问题。

一个人应该有强烈的转型动力。我们的激励是：相信Kotlin将是Android平台开发的颠覆者——这只是一句玩笑话。

让我们打开Kotlin的参考书，开始开发Voter应用程序。Kotlin是一种与Java具有100％互操作性的JVM语言，如果您熟悉Java，那么学习Kotlin就会很容易。然而，如果想充分利用这个编程语言，理解函数式编程概念是至关重要的。

学习函数式编程需要一段时间。所以要有耐心。

至少在学习之初，函数式编程并不容易。我强烈建议使用Martin Ordersky的“Scala中的函数式编程”的课程来学习。Scala有时势不可挡，但它提供了一个极好的函数式编程思维的概述。你可以把Kotlin看成Scala的一个更简化的版本。

为什么我们转向Kotlin阵营

函数式编程风格

Kotlin与Java是100％可互操作的。此外，Kotlin是一种函数式语言。后者允许将表达性的代码编写得更优雅。

1.纯函数

纯函数（没有副作用的函数）是最重要的函数概念，它允许我们大大降低代码复杂性并消除大多数可变状态。

在JavaScript、Java和C#这些命令式编程语言中，副作用无处不在。这使得调试非常困难，因为变量可以在程序中的任何位置更改。所以当出现一个错误时，由于变量可以在错误的时间更改为错误的值，那么你到哪里去寻找错误呢？到处寻找错误吗？这可不好玩啊！

请注意我们是如何操作数据而不更改其内容的。

fun flatTree(tree: TreeNode): List<TreeNode> 
= listOf(tree, *tree.children.flatMap(::flatTree).toTypedArray())

2.高阶函数

高阶函数将函数用作参数，返回函数或将函数作为返回值的函数。

高阶函数无处不在。你只需将函数传递给集合，就能使代码更容易阅读。比如， titles.map {it.toUpperCase（）}读取简单的英语，是不是很棒？

让我们设想一种情况，假设要计算不同类型的未读消息的数量。典型的方法是：

  private fun getUnreadCountFromUsers() {
    val conversations = datasource.getConversations()
    var count = 0
    for (conversation in conversations) {
      if (conversation.recipientId != null) {
        for (message in conversation.messages) {
          if (message.unread) {
            count += 1
          }
        }
      }
    }
  }
  private fun getNumberOfUnreadAttachmentsInGroupConversations() {
    val conversations = datasource.getConversations()
    var count = 0
    for (conversation in conversations) {
      if (conversation.groupId != null) {
        for (message in conversation.messages) {
          if (message.unread && message.type == MessageType.ATTACHMENT) {
            count += 1
          }
        }
      }
    }
}

正如你所看到的，当引入新的需求时，代码变得难以理解、不可收拾。让我们看看如何使用高阶函数来解决这个问题：

private fun getNumberOfAttachmentsInGroupConvesationsFun() {
    return getCount({conv -> conv.groupId != null}, {it -> it.type == MessageType.ATTACHMENT && it.unread})
  }
  private fun getUnreadCountFromUsersFun() {
    return getCount({conv -> conv.recipientId != null}, {message -> message.unread})
  }
  private fun getTotalNumberOfMessages() = getCount({true}, {true})
  private fun getCount(convFilter: (Conversation) -> Boolean, messageFilter: (Message) -> Boolean) {
    datasource.getConversations()
        .filter(convFilter)
        .flatMap { it.messages }
        .filter(messageFilter)
        .fold(0, { count, message -> count + 1})
}

我们还可以想象一下用例，假设想将fold函数变量参数化。比方说，计算未读消息的乘积。

使用高阶函数的另一个例子是用简单的高阶函数代替多个监听器：

BillingView : LinearLayout {

var billingChangeListener: (() -> Unit)? = null
...

}

... // in an activity far, far away
billingView.billingChangeListener { updateUI() }

3.不变性

不变性使得代码更容易编写，使用和推理代码（类不变性一次建立，然后不变——一劳永逸）。应用程序组件的内部状态将更加一致。Kotlin通过引入val关键字以及Kotlin集合来强制不变性，Kotlin集合在默认情况下是不可变的。 一旦val或者一个集合被初始化，你就可以确定它的有效性。（有关val关键字的更精确的定义，请参阅文末的更新）。

data class Address(val line1: String, val city: String)

val items = listOf(Address("242 5th St", "Los Angeles"), Address("Dovzhenka St. 5", "Kiev"))

空安全（Null-safety）

这个语言特性使我们仔细考虑了模型类中字段的可空性。以前，当不确定DTO中的字段是否已初始化时，@Nullable和@NotNull的注释就能提供帮助，但也很有限。现在，使用Kotlin，就能让你准确知道什么字段可以为null，什么字段被初始化（例如，Dagger注入的字段），并且你可以对这些字段有严格的控制。结果？几乎没有NullPointerExceptions。（在内部我们管?.叫做“鹅”操作符，因为它看起来像一个鹅的脖子。）

brand?.let { badge.enabled = brand.isNewBadge }
// Can also be written as
badge.enabled = brand?.isNewBadge?:false

Anko

Anko DSL是一个很了不起的的库，它大大简化了工作视图、线程和Android生命周期。据Github的描述，Anko是“令人愉快的Android应用程序开发”，事实证明，的确如此。

selector(items = listOf("Like", "Dislike") {
    when (it) {
      0 -> if (!liked) likePost()
      else -> if (!disLiked) disLikePost()
    }
}
doAsync {
    // Long background task
    uiThread {
      alert(R.string.could_not_log_in) {
        yesButton { dismiss() }
        cancellable = false
      }.show()
    }
}

注意，当uiThread在Activity内调用时，如果isFinishing为true，块将不会执行。我们实际上不使用这个功能，因为RxJava会处理应用程序中的所有线程，但它是一个很好的功能。

使用Anko而不是XML。虽然Anko还没有做好准备取代标准的Android UI构建，但有的时候，它非常方便。

verticalLayout() {
  friendsPanel = friendsPanel.with(friendsData).lparams(width = matchParent)
  politicalMapCardView {
    setMarker(quizManager.getMarker())
  }.lparams(width = matchParent) { topMargin = dip(10) }
  cardView() {
    verticalLayout() {
      topPadding = dip(5)
      textView(getString(R.string.register_question))
      blueButtonView(text="Register here") {
        onClick { browse("https://www.uptech.team") }
      }
    }
  }.lparams(width = matchParent) {
    topMargin = dip(10)
    bottomMargin = dip(20)
  }
}

如您所见，Anko DSL允许您在Android内置视图中使用自定义视图。这一点与标准XML相比有很大的优势。

Kotlin Android扩展：删除ButterKnife依赖

@Bind(R.id.first_name)
    protected EditText firstName;
    @Bind(R.id.last_name)
    protected EditText lastName;
    @Bind(R.id.address_line1)
    protected EditText addressLine1;
    @Bind(R.id.address_line2)
    protected EditText addressLine2;
    @Bind(R.id.zip_code)
    protected EditText zipCode;
    @Bind(R.id.state)
    protected TextView state;
    @Bind(R.id.state_spinner)
    protected HintSpinner stateSpinner;
    @Bind(R.id.city)
    protected EditText city;
    @Bind(R.id.frag_shipping_address_save_btn)
    protected Button saveBtn;
    @Bind(R.id.agreement)
    protected TextView agreement;
    @Bind(R.id.email)
    protected EditText email;
    @Bind(R.id.password)
    protected EditText password;
    @Bind(R.id.create_account_container)
    protected LinearLayout accountContainer;
    @Bind(R.id.member_container)
    protected LinearLayout memberContainer;
    @Bind(R.id.logged_in_title)
    protected TextView loggedInTitle;
    @Bind(R.id.user_email)
    protected TextView userEmail;
    @Bind(R.id.sign_out)
    protected TextView signOut;
    @Bind(R.id.scrollview)
    protected ScrollView scrollView;
    @Bind(R.id.dummy)
protected EditText dummyView;

上面那段代码读起来无聊吗？我敢打赌你一直滚动而没有阅读。在Kotlin，你并不需要任何这些东西。您可以通过其@id XML参数引用视图属性，这些属性将与XML文件中声明的名称相同。更多信息可以在官方文档中找到。

其他整洁的功能

1.扩展功能和构建器

items = StoreInfo().apply { storeItems = fetchItems() }.let { manager.process(it) }
container.apply {
  removeAllViews()
  items.forEach { addView(ShopItemView(context).withData(it)) }
}
fun ShopItemView.withData(item: StoreItem): ShopItemView {
  title = item.title
  image = item.image
  Brand.findById(item.id)?.let { brandName = it.name }
}

apply、let和扩展功能可以轻松地用于创建简洁的构建器。

2.为初学者快速破解

在最初的前几天，你经常被一个问题难倒：你不知道如何在Kotlin中写一个相当简单的Java表达式。这里有一个简单的诀窍，就是是在Java中编写一段代码，然后将其粘贴到Kotlin文件中。感谢JetBrains的工程师们，它会自动转换为Kotlin。 黑客的工作方式就像一个魔术！

3.摆脱不必要的依赖

Kotlin替换了许多第三方库，如ButterKnife、Google Autovalue、Retrolambda、Lombok和一些RxJava代码。

总结

作为一个软件开发团队，我们面临的主要挑战是提供优秀的产品，并有效地完成工作。虽说开始用Kotlin有效的开发软件，需要你有函数式编程的背景，但是，投入精力去学习是值得的，能给你巨大的回报。我相信，Kotlin是常规Android开发的一个重大改进，能让我们及时提供错误更少的、更加优秀的应用程序。

更新：val实际上并不意味着“不可变的”，而是“只读”。有关详细信息，请参阅此文章。

References

参考文献
1. 《Kotlin 参考手册》
2. 《所以，你要成为一名函数式程序员》
3. 《为什么函数式编程很重要》
4. 《Java使用不可变对象编程的6大好处》
5. 《Anko DSL对Android XML-First》
6. 《将应用转换为纯Kotlin的经验教训》
7. 《结果：应用程序投票选举：99.8%无故障用户》
8. 《Kotlin：val不意味着不可变，而意味着只读》