下水篇

Kotlin核心

第3章　面向对象

第4章　代数数据类型和模式匹配

第5章　类型系统

第6章　Lambda和集合

第7章　多态和扩展

第8章　元编程

第3章

面 向 对 象

通过对上一章的阅读，相信你对Kotlin的基础语法已经有了一定的了解，本章我们会开启Kotlin中面向对象的大门。在Java中，也许你已经厌烦了重载多个构造方法去初始化一个类，或者又因设计了错误的继承关系而导致结构混乱。另外，你也肯定见识过Java中各种模板化的代码，这让程序变得臃肿。

很庆幸，在Kotlin中你将没有这些烦恼，它用合理的语言设计帮我们处理了可能会遇到的麻烦，比如方法默认参数、更严格的限制修饰符等。最后，你还将接触到Kotlin中编译器生成的更多样化的密封类、数据类，这为Kotlin从面向对象到函数式架起了另一条桥梁。我们会在下一章中进一步介绍它们的高级应用。

3.1　类和构造方法

Java是一门假设只用面向对象进行程序设计的编程语言，在Kotlin中对象思想同样非常重要（虽然它是多范式语言）。本节我们会从对象这个概念入手，结合一个鸟的例子，来学习在Kotlin中如何简洁地声明一个类和接口。

3.1.1　Kotlin中的类及接口

对象是什么？我们肯定再熟悉不过了，任何可以描述的事物都可以看作对象。我们以鸟为例，来分析它的组成。

状态：形状、颜色等部件可以看作鸟的静态属性，大小、年龄等可以看作鸟的动态属性，对象的状态就是由这些属性来表现的。

行为：飞行、进食、鸣叫等动作可以看作鸟的行为。

1. Kotlin中的类

对象是由状态和行为组成的，我们可以通过它们描述一个事物。下面我们就用Kotlin来抽象一个Bird类：

// Kotlin中的一个类

class Bird {

    val weight: Double = 500.0

    val color: String = "blue"

    val age: Int = 1

    fun fly() {} // 全局可见

}

是不是一点也不陌生？我们依然可以使用熟悉的class结构体来声明一个类。但是，Kotlin中的类显然也存在很多不同。作为对照，我们把上述代码反编译成Java的版本，然后分析它们具体的差异。

public final class Bird {

    private final double weight = 500.0D;

    @NotNull

    private final String color = "blue";

    private final int age = 1;

    public final double getWeight() {

        return this.weight;

    }

    @NotNull

    public final String getColor() {

        return this.color;

    }

    public final int getAge() {

        return this.age;

    }

    public final void fly() {

    }

}

可以看出，虽然Kotlin中类声明的语法非常近似Java，但也存在很多不同：

1）不可变属性成员。正如我们在第2章介绍过，Kotlin支持用val在类中声明引用不可变的属性成员，这是利用Java中的final修饰符来实现的，使用var声明的属性则反之引用可变。

2）属性默认值。因为Java的属性都有默认值，比如int类型的默认值为0，引用类型的默认值为null，所以在声明属性的时候我们不需要指定默认值。而在Kotlin中，除非显式地声明延迟初始化，不然就需要指定属性的默认值。

3）不同的可访问修饰符。Kotlin类中的成员默认是全局可见，而Java的默认可见域是包作用域，因此在Java版本中，我们必须采用public修饰才能达相同的效果。我们会在下一节讲解Kotlin中不同的访问控制。

2.可带有属性和默认方法的接口

在看过类对比之后，我们继续来看看Kotlin和Java中接口的差异。这一次，我们先来看一个Java 8版本的接口：

// Java 8中的接口

public interface Flyer {

    public String kind();

    default public void fly() {

        System.out.println("I can fly");

    }

}

众所周知，Java 8引入了一个新特性—接口方法支持默认实现。这使得我们在向接口中新增方法时候，之前继承过该接口的类则可以不需要实现这个新方法。接下来再来看看在Kotlin中如何声明一个接口：

// Kotlin中的接口

interface Flyer {

    val speed: Int

    fun kind()

    fun fly() {

        println("I can fly")

    }

}

同样，我们也可以用Kotlin定义一个带有方法实现的接口。同时，它还支持抽象属性（如上面的speed）。然而，你可能知道，Kotlin是基于Java 6的，那么它是如何支持这种行为的呢？我们将上面Kotlin声明的接口转换为Java代码，提取其中关键的代码：

public interface Flyer {

    int getSpeed();

    void kind();

    void fly();

    public static final class DefaultImpls {

        public static void fly(Flyer $this) {

            String var1 = "I can fly";

            System.out.println(var1);

        }

    }

}

我们发现Kotlin编译器是通过定义了一个静态内部类DefaultImpls来提供fly方法的默认实现的。同时，虽然Kotlin接口支持属性声明，然而它在Java源码中是通过一个get方法来实现的。在接口中的属性并不能像Java接口那样，被直接赋值一个常量。如以下这样做是错误的：

interface Flyer {

    val height = 1000 //error Property initializers are not allowed in interfaces

}

Kotlin提供了另外一种方式来实现这种效果：

interface Flyer {

    val height

        get() = 1000

}

可能你会对这种语法感到不习惯，但这与Kotlin实现该机制的背景有关。我们说过，Kotlin接口中的属性背后其实是用方法来实现的，所以说如果我们要为变量赋值常量，那么就需要编译器原生就支持方法默认实现。但Kotlin是基于Java 6的，当时并不支持这种特性，所以我们并不能像Java那样给一个接口的属性直接赋值一个常量。我们再来回味下在Kotlin接口中如何定义一个普通属性：

interface Flyer {

    val height: Long

}

它同方法一样，若没有指定默认行为，则在实现该接口的类中必须对该属性进行初始化。

总的来说，Kotlin的类与接口的声明和Java很相似，但它的语法整体上要显得更加简洁。好了，现在我们定义好了Bird类，接下来再来看看如何用它创建一个对象吧。