空安全

Kotlin 空安全的目标是把 NPE 从运行时尽可能提前到编译期来发现，最核心的思路就是在数据类型上强制区分「可空类型」和「非空类型」，强制要求在编译期处理可能存在的 null。

数据类型

数据类型默认是非空，需要为可空类型时，在类型后加?。

var name: String = "Alice"  // 非空类型
var name: String? = "Alice" // 可空类型

lateinit 与 by lazy

变量需要初始化的时候，可以用 lateinit 和 by lazy，用法上有些差异

特性	`lateinit`	`by lazy`
适用类型	非空引用类型	任意
可变性	`var`	`val`
初始化	手动	首次访问
线程安全	否	可配置
可重置	否	否

安全调用操作符 ?.

如果调用的对象是 null，返回值也是 null，用来简化 if else 的调用。尤其在链式调用中，任何一个对象是 null，返回结果都是null。

Elvis 操作符 ?:

类似于 js 中的 || ，当左边的值为空时，返回右边的值或者执行右边的表达式。也可以与 return、throw结合起来用。

fun process(name: String?) {
    val n = name ?: return
    val m = name ?: throw IllegalArgumentException("name is null")
}

非空断言 !!

断言一个表达式非空，如果为空会抛 KotlinNullPointerException 异常。

val name: String? = null
val length = name!!.length // 运行时抛 NPE

只有当确定非空的时候才使用，否则优先用?.、?:、requireNotNull。

requireNotNull、checkNotNull

会抛出不同的异常。

fun process(name: String?) {
    val n = requireNotNull(name) { "name is null" } // 抛 IllegalArgumentException
    val m = checkNotNull(name) { "name is null" }   // 抛 IllegalStateException
}

对比 !! 可以自定义异常信息。

安全的类型转换 as?

当类型不匹配转换失败时，直接返回 null，如果直接用 as，则会抛异常。

可空类型扩展函数

给可空类型定义扩展函数时，可以在函数对 null 进行处理，比如：

fun String?.orEmpty(): String = this ?: ""

val s: String? = null
println(s.orEmpty()) // ""

let、run、also、apply 处理可空

调用时加一个安全操作符?

val name: String? = "Alice"

// let：非空时执行
name?.let { println(it.length) }

// run：非空时执行并返回结果
val length = name?.run { this.length } ?: 0

// also：非空时执行副作用
name?.also { println("name: $it") }

when表达式

when 表达式可以直接判断 null，而不是像 Java 中的 switch 一样抛出异常。

fun describe(name: String?): String = when (name) {
    null -> "no name"
    else -> "name: $name"
}

平台类型 T! 和 Java 的互操作

Java 中的类型在 Kotlin 中无法确定是否可空，用 T! 表示。比较安全的做法是，对没有 NonNull 注解的类型，都当做可空类型来处理。

智能转换

Kotlin 中在类型已经明确为不为空时，可以将可空类型智能转换非空类型：

fun process(name: String?) {
    if (name != null) {
        println(name.length) // String? 智能转换为 String
    }
}

支持：

if (x != null)
x?.let { }
when (x) { is Type -> }
requireNotNull(x)

不支持：

var 属性（可能被其他线程修改）。
自定义 getter 属性。

集合与可空元素

集合中的泛型可以是非空类型也可以是可空类型，可以用 list.filterNotNull() 将集合处理成元素都是非空的。

List<String?>: 集合非空，集合中的元素可空
List<String>?: 集合可空，集合中的元素非空
List<String?>?: 集合可空，集合中的元素可空

泛型中的空安全

fun <T> List<T>.firstOrNull(): T? = if (isEmpty()) null else this[0]

泛型中的 T 默认非空，T? 是可空。

反射中的空安全

val kClass = String::class
println(kClass.isMarkedNullable) // false
val nullableClass = String::class.createType(nullable = true)
println(nullableClass.isMarkedNullable) // true

参考

空安全.Kotlin 官方文档中文版