Kotlin null值安全

可空類型與非空類型

Kotlin 的類型系統旨在消除來自代碼空引用的危險,也稱爲《十億美元的錯誤》

許多編程語言(包括 Java)中最常見的陷阱之一是訪問空引用的成員,導致空引用異常。在 Java 中,
這等同於 NullPointerException 或簡稱 NPE

Kotlin 的類型系統旨在從我們的代碼中消除 NullPointerException。NPE 的唯一可能的原因可能是

  • 顯式調用 throw NullPointerException()
  • 使用了下文描述的 !! 操作符
  • 外部 Java 代碼導致的
  • 對於初始化,有一些數據不一致(如一個未初始化的 this 用於構造函數的某個地方)

在 Kotlin 中,類型系統區分一個引用可以容納 null{: .keyword } (可空引用)還是不能容納(非空引用)。
例如,String 類型的常規變量不能容納 null{: .keyword }:

var a: String = "abc"
a = null // 編譯錯誤

如果要允許爲空,我們可以聲明一個變量爲可空字符串,寫作 String?

var b: String? = "abc"
b = null // ok

現在,如果你調用 a 的方法或者訪問它的屬性,它保證不會導致 NPE,這樣你就可以放心地使用:

val l = a.length

但是如果你想訪問 b 的同一個屬性,那麼這是不安全的,並且編譯器會報告一個錯誤:

val l = b.length // 錯誤:變量「b」可能爲空

但是我們還是需要訪問該屬性,對吧?有幾種方式可以做到。

在條件中檢查 null{: .keyword }

首先,你可以顯式檢查 b 是否爲 null{: .keyword },並分別處理兩種可能:

val l = if (b != null) b.length else -1

編譯器會跟蹤所執行檢查的信息,並允許你在 if{: .keyword } 內部調用 length
同時,也支持更復雜(更智能)的條件:

if (b != null && b.length > 0) {
    print("String of length ${b.length}")
} else {
    print("Empty string")
}

請注意,這隻適用於 b 是不可變的情況(即在檢查和使用之間沒有修改過的局部變量
,或者不可覆蓋並且有幕後字段的 val{: .keyword } 成員),因爲否則可能會發生
在檢查之後 b 又變爲 null{: .keyword } 的情況。

安全的調用

你的第二個選擇是安全調用操作符,寫作 ?.

b?.length

如果 b 非空,就返回 b.length,否則返回 null{: .keyword },這個表達式的類型是 Int?

安全調用在鏈式調用中很有用。例如,如果一個員工 Bob 可能會(或者不會)分配給一個部門,
並且可能有另外一個員工是該部門的負責人,那麼獲取 Bob 所在部門負責人(如果有的話)的名字,我們寫作:

bob?.department?.head?.name

如果任意一個屬性(環節)爲空,這個鏈式調用就會返回 null{: .keyword }。

如果要只對非空值執行某個操作,安全調用操作符可以與 let 一起使用:

val listWithNulls: List<String?> = listOf("A", null)
for (item in listWithNulls) {
     item?.let { println(it) } // 輸出 A 並忽略 null
}

Elvis 操作符

當我們有一個可空的引用 r 時,我們可以說「如果 r 非空,我使用它;否則使用某個非空的值 x」:

val l: Int = if (b != null) b.length else -1

除了完整的 if{: .keyword }-表達式,這還可以通過 Elvis 操作符表達,寫作 ?:

val l = b?.length ?: -1

如果 ?: 左側表達式非空,elvis 操作符就返回其左側表達式,否則返回右側表達式。
請注意,當且僅當左側爲空時,纔會對右側表達式求值。

請注意,因爲 throw{: .keyword } 和 return{: .keyword } 在 Kotlin 中都是表達式,所以它們也可以用在
elvis 操作符右側。這可能會非常方便,例如,檢查函數參數:

fun foo(node: Node): String? {
    val parent = node.getParent() ?: return null
    val name = node.getName() ?: throw IllegalArgumentException("name expected")
    // ……
}

!! 操作符

第三種選擇是爲 NPE 愛好者準備的。我們可以寫 b!! ,這會返回一個非空的 b
(例如:在我們例子中的 String)或者如果 b 爲空,就會拋出一個 NPE 異常:

val l = b!!.length

因此,如果你想要一個 NPE,你可以得到它,但是你必須顯式要求它,否則它不會不期而至。

安全的類型轉換

如果對象不是目標類型,那麼常規類型轉換可能會導致 ClassCastException
另一個選擇是使用安全的類型轉換,如果嘗試轉換不成功則返回 null{: .keyword }:

val aInt: Int? = a as? Int

可空類型的集合

如果你有一個可空類型元素的集合,並且想要過濾非空元素,你可以使用 filterNotNull 來實現。

val nullableList: List<Int?> = listOf(1, 2, null, 4)
val intList: List<Int> = nullableList.filterNotNull()
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