一 类与对象

Kotlin中用class关键字来声明一个类：

class Person {
    var name = ""
    var age = 0
 
    fun eat() {
        println(name + " is eating. He is " + age + " years old.")
    }
}

类的实例化：

val p = Person()

main()函数中的使用：

fun main() {
    val p = Person()
    p.name = "Jack"
    p.age = 19
    p.eat()
}

二 延迟初始化属性与变量

一般地，属性声明为非空类型必须在构造函数中初始化。 然而，这经常不方便。例如：属性可以通过依赖注入来初始化， 或者在单元测试的 setup 方法中初始化。 这种情况下，你不能在构造函数内提供一个非空初始器。 但你仍然想在类体中引用该属性时避免空检测。

为处理这种情况，你可以用 lateinit 修饰符标记该属性：

public class MyTest {
    lateinit var subject: TestSubject
 
    @SetUp fun setup() {
        subject = TestSubject()
    }
 
    @Test fun test() {
        subject.method()  // 直接解引用
    }
}

要检测一个 lateinit var 是否已经初始化过，请在该属性的引用上使用 .isInitialized：

if (foo::bar.isInitialized) {
    println(foo.bar)
}

三 继承

定义一个Student类继承Person类，Student子类拓展了学号：sno和年级：grade。

class Student {
    var sno = ""
    var grade = 0
}

在Kotlin中任何一个非抽象类默认都是不可以被继承的，相当于Java中给类声明了final关键字。

Effective Java这本书中明确提到，如果一个类不是专门为继承而设计的，那么就应该主动将它加上final声明，禁止它可以被继承。Kotlin在设计的时候遵循了这条编程规范，默认所有非抽象类都是不可以被继承的。

class前面的open关键字就是在主动告诉Kotlin编译器，这个类是专门为继承而设计的，允许被继承。

为了让Student可以继承Person，在Person类的前面加上open关键字：

open class Person {
    ...
}

要让Student类继承Person类。在Java中继承的关键字是extends，而在Kotlin中变成了一个冒号，写法如下：

class Student : Person() {
    var sno = ""
    var grade = 0
}

为什么Person类的后面要加上一对括号呢？构造函数的原因。

四 构造函数

Kotlin将构造函数分成两种：主构造函数和次构造函数。

4.1 主构造函数

主构造函数是最常用的构造函数：每个类默认都会有一个不带参数的主构造函数，当然你也可以显式地给它指明参数。

主构造函数的特点是没有函数体，直接定义在类名的后面即可。比如下面这种写法：

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
}

这里我们将学号和年级这两个字段都放到了主构造函数当中，这就表明在对Student类进行实例化的时候，必须传入构造函数中要求的所有参数。比如：

val student = Student("a123", 5)

主构造函数没有函数体，如果我想在主构造函数中编写一些逻辑，该怎么办呢？Kotlin给我们提供了一个init结构体，所有主构造函数中的逻辑都可以写在里面：

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
    init {
        println("sno is " + sno)
        println("grade is " + grade)
    }
}

继承特性的规定，子类的构造函数必须调用父类的构造函数。Kotlin在继承的时候通过括号来指定子类的主构造函数调用父类中的哪个构造函数（没有主构造函数就不需要）：

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
}

这里，Person类后面的一对空括号表示Student类的主构造函数在初始化的时候会调用Person类的无参数构造函数，即使在无参数的情况下，这对括号也不能省略。

而如果我们将Person改造一下，将姓名和年龄都放到主构造函数当中，如下所示：

open class Person(val name: String, val age: Int) {
    ...
}

此时你的Student类一定会报错，这里出现错误的原因也很明显，Person类后面的空括号表示要去调用Person类中无参的构造函数，但是Person类现在已经没有无参的构造函数了，所以就提示了上述错误。

如果我们想解决这个错误的话，就必须给Person类的构造函数传入name和age字段，可是Student类中也没有这两个字段呀。很简单，没有就加呗。我们可以在Student类的主构造函数中加上name和age这两个参数，再将这两个参数传给Person类的构造函数，代码如下所示：

class Student(val sno: String, val grade: Int, name: String, age: Int) : 
Person(name, age) {
    ...
}

注意，我们在Student类的主构造函数中增加name和age这两个字段时，不能再将它们声明成val，因为在主构造函数中声明成val或者var的参数将自动成为该类的字段，这就会导致和父类中同名的name和age字段造成冲突。因此，这里的name和age参数前面我们不用加任何关键字，让它的作用域仅限定在主构造函数当中即可。

现在就可以通过如下代码来创建一个Student类的实例：

val student = Student("a123", 5, "Jack", 19)

4.2 次构造函数。

次构造函数几乎用不到，Kotlin提供了一个给函数设定参数默认值的功能，基本上可以替代次构造函数的作用。

**一个类只能有一个主构造函数，但是可以有多个次构造函数。**次构造函数也可以用于实例化一个类，这一点和主构造函数没有什么不同，只不过它是有函数体的。

Kotlin规定，当一个类既有主构造函数又有次构造函数时，所有的次构造函数都必须调用主构造函数（包括间接调用）。这里我通过一个具体的例子就能简单阐明，代码如下：

class Student(val sno: String, val grade: Int, name: String, age: Int) : 
         Person(name, age) { 
    constructor(name: String, age: Int) : this("", 0, name, age) {
    }
 
    constructor() : this("", 0) {
    }
}

次构造函数是通过constructor关键字来定义的，这里我们定义了两个次构造函数：第一个次构造函数接收name和age参数，然后它又通过this关键字调用了主构造函数，并将sno和grade这两个参数赋值成初始值；第二个次构造函数不接收任何参数，它通过this关键字调用了我们刚才定义的第一个次构造函数，并将name和age参数也赋值成初始值，由于第二个次构造函数间接调用了主构造函数，因此这仍然是合法的。

那么现在我们就拥有了3种方式来对Student类进行实体化，分别是通过不带参数的构造函数、通过带两个参数的构造函数和通过带4个参数的构造函数，对应代码如下所示：

val student1 = Student()
val student2 = Student("Jack", 19)
val student3 = Student("a123", 5, "Jack", 19)

这样我们就将次构造函数的用法掌握得差不多了，但是到目前为止，继承时的括号问题还没有进一步延伸，暂时和之前学过的场景是一样的。

那么接下来我们就再来看一种非常特殊的情况：类中只有次构造函数，没有主构造函数。这种情况真的十分少见，但在Kotlin中是允许的。当一个类没有显式地定义主构造函数且定义了次构造函数时，它就是没有主构造函数的。我们结合代码来看一下：

class Student : Person {
    constructor(name: String, age: Int) : super(name, age) {
    }
}

注意这里的代码变化，首先Student类的后面没有显式地定义主构造函数，同时又因为定义了次构造函数，所以现在Student类是没有主构造函数的。那么既然没有主构造函数，继承Person类的时候也就不需要再加上括号了。其实原因就是这么简单，只是很多人在刚开始学习Kotlin的时候没能理解这对括号的意义和规则，因此总感觉继承的写法有时候要加上括号，有时候又不要加，搞得晕头转向的，而在你真正理解了规则之后，就会发现其实还是很好懂的。

另外，由于没有主构造函数，次构造函数只能直接调用父类的构造函数，上述代码也是将this关键字换成了super关键字，这部分就很好理解了，和Java比较像。

五 接口

Kotlin中的接口部分和Java几乎是完全一致的。接口是用于实现多态编程的重要组成部分。

然后在Study接口中添加几个学习相关的函数，注意接口中的函数不要求有函数体，代码如下所示：

interface Study {
    fun readBooks()
    fun doHomework()
}

接下来就可以让Student类去实现Study接口了，这里我将Student类原有的代码调整了一下，以突出继承父类和实现接口的区别：

class Student(name: String, age: Int) : Person(name, age), Study {
    override fun readBooks() {
        println(name + " is reading.")
    }
 
    override fun doHomework() {
        println(name + " is doing homework.")
    }
}

Java中继承使用的关键字是extends，实现接口使用的关键字是implements，而Kotlin中统一使用冒号，中间用逗号进行分隔；

上述代码表示Student类继承了Person类，同时还实现了Study接口，另外接口的后面不用加上括号，因为它没有构造函数可以去调用；

Study接口中定义了readBooks()和doHomework()这两个待实现函数，因此Student类必须实现这两个函数。Kotlin中使用override关键字来重写父类或者实现接口中的函数，这里我们只是简单地在实现的函数中打印了一行日志。

现在我们可以在main()函数中编写如下代码来调用这两个接口中的函数：

fun main() {
    val student = Student("Jack", 19)
    doStudy(student)
}

fun doStudy(study: Study) {
    study.readBooks()
    study.doHomework()
}

这里为了演示一下多态编程的特性，故意将代码写得复杂了一点：

首先创建了一个Student类的实例，本来是可以直接调用该实例的readBooks()和doHomework()函数的，但是没有这么做，而是将它传入到了doStudy()函数中。doStudy()函数接收一个Study类型的参数，由于Student类实现了Study接口，因此Student类的实例是可以传递给doStudy()函数的，接下来我们调用了Study接口的readBooks()和doHomework()函数，这种就叫作面向接口编程，也可以称为多态。

这样我们就将Kotlin中接口的用法基本学完了，是不是很简单？不过为了让接口的功能更加灵活，Kotlin还增加了一个额外的功能：允许对接口中定义的函数进行默认实现。其实Java在JDK 1.8之后也开始支持这个功能了，因此总体来说，Kotlin和Java在接口方面的功能仍然是一模一样的。

下面我们学习一下如何对接口中的函数进行默认实现，修改Study接口中的代码，如下所示：

interface Study {
    fun readBooks()
 
    fun doHomework() {
        println("do homework default implementation.")
    }
}

可以看到，我们给doHomework()函数加上了函数体，并且在里面打印了一行日志。如果接口中的一个函数拥有了函数体，这个函数体中的内容就是它的默认实现。现在当一个类去实现Study接口时，只会强制要求实现readBooks()函数，而doHomework()函数则可以自由选择实现或者不实现，不实现时就会自动使用默认的实现逻辑。

现在回到Student类当中，你会发现如果我们删除了doHomework()函数，代码是不会提示错误的，而删除readBooks()函数则不行。

六 数据类与单例类

6.1 数据类

在一个规范的系统架构中，数据类通常占据着非常重要的角色，它们用于将服务器端或数据库中的数据映射到内存中，为编程逻辑提供数据模型的支持。或许你听说过MVC、MVP、MVVM之类的架构模式，不管是哪一种架构模式，其中的M指的就是数据类。

数据类通常需要重写equals()、hashCode()、toString()这几个方法。其中，equals()方法用于判断两个数据类是否相等。hashCode()方法作为equals()的配套方法，也需要一起重写，否则会导致HashMap、HashSet等hash相关的系统类无法正常工作。toString()方法用于提供更清晰的输入日志，否则一个数据类默认打印出来的就是一行内存地址。

这里我们新构建一个手机数据类，字段就简单一点，只有品牌和价格这两个字段。如果使用Java来实现这样一个数据类，代码就需要这样写：

public class Cellphone {
    String brand;
    double price;
 
    public Cellphone(String brand, double price) {
        this.brand = brand;
        this.price = price;
    }
 
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (obj instanceof Cellphone) {
            Cellphone other = (Cellphone) obj;
            return other.brand.equals(brand) && other.price == price;
        }
        return false;
    }
 
    @Override
    public int hashCode() {
        return brand.hashCode() + (int) price;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Cellphone(brand=" + brand + ", price=" + price + ")";
    }
}

看上去挺复杂的吧？关键是这些代码还是一些没有实际逻辑意义的代码，只是为了让它拥有数据类的功能而已。而同样的功能使用Kotlin来实现就会变得极其简单，右击com.example. helloworld包→New→Kotlin File/Class，在弹出的对话框中输入“Cellphone”，创建类型选择“Class”。然后在创建的类中编写如下代码：

data class Cellphone(val brand: String, val price: Double)

你没看错，只需要一行代码就可以实现了！神奇的地方就在于data这个关键字，当在一个类前面声明了data关键字时，就表明你希望这个类是一个数据类，Kotlin会根据主构造函数中的参数帮你将equals()、hashCode()、toString()等固定且无实际逻辑意义的方法自动生成，从而大大减少了开发的工作量。

另外，当一个类中没有任何代码时，还可以将尾部的大括号省略。

下面我们来测试一下这个数据类，在main()函数中编写如下代码：

fun main() {
    val cellphone1 = Cellphone("Samsung", 1299.99)
    val cellphone2 = Cellphone("Samsung", 1299.99)
    println(cellphone1)
    println("cellphone1 equals cellphone2 " + (cellphone1 == cellphone2))
}

这里我们创建了两个Cellphone对象，首先直接将第一个对象打印出来，然后判断这两个对象是否相等。

6.2 单例类

Java的常见写法：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
 
    private Singleton() {}
 
    public synchronized static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
 
    public void singletonTest() {
        System.out.println("singletonTest is called.");
    }
}

调用：

Singleton singleton = Singleton.getInstance();
singleton.singletonTest();

虽然Java中的单例实现并不复杂，但是Kotlin明显做得更好，它同样是将一些固定的、重复的逻辑实现隐藏了起来，只暴露给我们最简单方便的用法。

在Kotlin中创建一个单例类的方式极其简单，只需要将class关键字改成object关键字即可。现在我们尝试创建一个Kotlin版的Singleton单例类，右击com.example.helloworld包→New→Kotlin File/Class，在弹出的对话框中输入“Singleton”，创建类型选择“Object”，点击“OK”完成创建，初始代码如下所示：

object Singleton {
}

现在Singleton就已经是一个单例类了，我们可以直接在这个类中编写需要的函数，比如加入一个singletonTest()函数：

object Singleton {
    fun singletonTest() {
        println("singletonTest is called.")
    }
}

可以看到，在Kotlin中我们不需要私有化构造函数，也不需要提供getInstance()这样的静态方法，只需要把class关键字改成object关键字，一个单例类就创建完成了。而调用单例类中的函数也很简单，比较类似于Java中静态方法的调用方式：

Singleton.singletonTest()

这种写法虽然看上去像是静态方法的调用，但其实Kotlin在背后自动帮我们创建了一个Singleton类的实例，并且保证全局只会存在一个Singleton实例。

七 密封类

密封类用来表示受限的类继承结构：当一个值为有限几种的类型、而不能有任何其他类型；

在某种意义上，他们是枚举类的扩展：枚举类型的值集合也是受限的，但每个枚举常量只存在一个实例，而密封类的一个子类可以有可包含状态的多个实例。

要声明一个密封类，需要在类名前面添加 sealed 修饰符。虽然密封类也可以有子类，但是所有子类都必须在与密封类自身相同的文件中声明。密封类及其所有子类只能定义在同一个文件的顶层位置，不能嵌套在其他类中。但扩展密封类子类的类（间接继承者）可以放在任何位置，而无需在同一个文件中。

sealed class Expr
data class Const(val number: Double) : Expr()
data class Sum(val e1: Expr, val e2: Expr) : Expr()
object NotANumber : Expr()

一个密封类是自身抽象的，它不能直接实例化并可以有抽象（abstract）成员；

密封类不允许有非-private 构造函数（其构造函数默认为 private）；

使用密封类的关键好处在于使用when表达式的时候，如果能够验证语句覆盖了所有情况，就不需要为该语句再添加一个 else 子句了。当然，这只有当你用 when 作为表达式（使用结果）而不是作为语句时才有用。

fun eval(expr: Expr): Double = when(expr) {
    is Const -> expr.number
    is Sum -> eval(expr.e1) + eval(expr.e2)
    NotANumber -> Double.NaN
    // 不再需要 `else` 子句，因为我们已经覆盖了所有的情况
}

八 嵌套类与内部类

嵌套类：类可以嵌套在其他类中：

class Outer {
    private val bar: Int = 1
    class Nested {
        fun foo() = 2
    }
}
val demo = Outer.Nested().foo() // == 2

内部类：标记为 inner 的嵌套类能够访问其外部类的成员。内部类会带有一个对外部类的对象的引用：

class Outer {
    private val bar: Int = 1
    inner class Inner {
        fun foo() = bar
    }
}

val demo = Outer().Inner().foo() // == 1

主要参考

郭霖《第一行代码》 Kotlin部分学习记录