Prečo Kotlin? Osem funkcií, ktoré môžu vývojárov Java presvedčiť k zmene

Kotlin, ktorý bol oficiálne uvedený v roku 2016, v posledných rokoch priťahoval veľkú pozornosť, najmä preto, že Google oznámil podporu Kotlin ako alternatívy k Jave na platformách Android. S nedávno oznámeným rozhodnutím, aby sa Kotlin stal preferovaným jazykom pre Android, si možno hovoríte, či je čas začať sa učiť nový programovací jazyk. V takom prípade by vám tento článok mohol pomôcť rozhodnúť sa.

História vydania Kotlina

Kotlin bol oznámený v roku 2011, ale prvé stabilné vydanie, verzia 1.0, sa objavilo až v roku 2016. Jazyk je bezplatný a otvorený zdroj, ktorý vyvinula spoločnosť JetBrains s vedúcim jazykovým dizajnérom Andrey Breslav. Kotlin 1.3.40 bol vydaný v júni 2019.

O Kotlinovi

Kotlin je moderný, staticky napísaný programovací jazyk, ktorý obsahuje objektovo aj funkčne konštruované programovanie. Zameriava sa na niekoľko platforiem vrátane JVM a je plne interoperabilný s programom Java. V mnohých ohľadoch je Kotlin to, ako by mohla vyzerať Java, keby bola navrhnutá dnes. V tomto článku predstavujem osem funkcií Kotlinu, o ktorých verím, že ich vývojári Java budú nadšení.

Čistá a kompaktná syntax
Systém jedného typu (takmer)
Nulová bezpečnosť
Funkcie a funkčné programovanie
Dátové triedy
Prípony
Preťaženie obsluhy
Predmety najvyššej úrovne a vzor Singleton

Ahoj, svet! Kotlin verzus Java

Zoznam 1 zobrazuje povinné „Ahoj, svet!“ funkcia napísaná v Kotline.

Zoznam 1. „Ahoj, svet!“ v Kotline

 fun main () {println ("Ahoj, svet!")}

Tento príklad je jednoduchý, takže odhaľuje kľúčové rozdiely od Javy.

hlavný je funkcia najvyššej úrovne; to znamená, že funkcie Kotlin nemusia byť vnorené do triedy.
Nie sú k dispozícii žiadne verejná statická modifikátory. Zatiaľ čo Kotlin má modifikátory viditeľnosti, predvolená hodnota je verejné a možno ich vynechať. Kotlin tiež nepodporuje statický modifikátor, ale v tomto prípade to nie je potrebné, pretože hlavný je funkcia najvyššej úrovne.
Od verzie Kotlin 1.3 je parameter poľa reťazcov pre hlavný sa nevyžaduje a ak sa nepoužíva, môže sa vynechať. V prípade potreby by bol vyhlásený za args: Pole.
Pre funkciu nie je zadaný žiadny návratový typ. Kde sa používa Java neplatný, Používa Kotlin Jednotka, a ak je návratový typ funkcie Jednotka, možno vynechať.
V tejto funkcii nie sú zadané bodkočiarky. V Kotline sú bodkočiarky voliteľné, a preto sú zalomenia riadkov významné.

To je prehľad, ale je potrebné sa dozvedieť oveľa viac o tom, ako sa Kotlin líši od Javy a v mnohých prípadoch ju vylepšuje.

1. Čistšia a kompaktnejšia syntax

Java je často kritizovaná za to, že je príliš podrobná, ale určitá výrečnosť môže byť vaším priateľom, najmä ak robí zdrojový kód zrozumiteľnejším. Výzvou v jazykovom dizajne je znížiť výrečnosť pri zachovaní jasnosti a myslím si, že Kotlin ide dlhou cestou k splneniu tejto výzvy.

Ako ste videli v zozname 1, Kotlin nevyžaduje bodkočiarky a umožňuje vynechať návratový typ pre Jednotka funkcie. Uvažujme o niekoľkých ďalších funkciách, vďaka ktorým je Kotlin čistejšou a kompaktnejšou alternatívou k Jave.

Odvodzovanie typu

V Kotline môžete deklarovať premennú ako var x: Int = 5, alebo môžete použiť kratšiu, ale rovnako prehľadnú verziu var x = 5. (Zatiaľ čo Java teraz podporuje var deklarácie, táto funkcia sa objavila až v Jave 10, dlho potom, čo sa táto funkcia objavila v Kotline.)

Kotlin tiež má val vyhlásenia pre premenné iba na čítanie, ktoré sú analogické s premennými Javy, ktoré boli deklarované ako konečné, čo znamená, že premennú nemožno priradiť znova. Výpis 2 uvádza príklad.

Výpis 2. Premenné iba na čítanie v Kotline

 val x = 5 ... x = 6 // CHYBA: NESPRACUJE SA

Vlastnosti verzus polia

Tam, kde má Java polia, má Kotlin vlastnosti. Vlastnosti sú deklarované a pristupuje sa k nim podobným spôsobom ako k verejným poliam v Jave, ale Kotlin poskytuje predvolené implementácie funkcií prístupového / mutačného nástroja pre vlastnosti; to znamená, že poskytuje Kotlin dostať () funkcie pre val vlastnosti a oboje dostať () a sada () funkcie pre var vlastnosti. Prispôsobené verzie servera dostať () a sada () môžu byť implementované v prípade potreby.

Väčšina nehnuteľností v Kotline bude mať podporné polia, ale je možné definovať a vypočítaná vlastnosť, čo je v podstate a dostať () funkcia bez podporného poľa. Napríklad trieda predstavujúca osobu môže mať vlastníctvo pre dátum narodenia a vypočítaná vlastnosť pre Vek.

Predvolené verzus explicitné importy

Java implicitne importuje triedy definované v balíku java.lang, ale všetky ostatné triedy musia byť explicitne importované. Výsledkom je, že veľa zdrojových súborov Java začína importom tried kolekcie z java.util, I / O triedy z java.ioa tak ďalej. Štandardne Kotlin implicitne importuje kotlin. *, čo je zhruba obdoba importu Java java.lang. *, ale Kotlin aj dováža kotlin.io. *, kotlin.collections. *a triedy z niekoľkých ďalších balíkov. Z tohto dôvodu zdrojové súbory Kotlin zvyčajne vyžadujú menej explicitných importov ako zdrojové súbory Java, najmä pre triedy, ktoré používajú kolekcie a / alebo štandardné I / O.

Pre konštruktérov nie je potrebné volať „nové“

V Kotline kľúčové slovo Nový nie je potrebný na vytvorenie nového objektu. Ak chcete zavolať konštruktéra, stačí použiť názov triedy so zátvorkami. Kód Java

 Študent s = nový Študent (...); // alebo var s = new Student (...);

by sa dal v Kotline napísať takto:

 var s = Študent (...)

Šnúrkové šablóny

Struny môžu obsahovať šablónové výrazy, čo sú výrazy, ktoré sa vyhodnocujú s výsledkami vloženými do reťazca. Výraz šablóny sa začína znakom dolára ($) a skladá sa buď z jednoduchého názvu, alebo z ľubovoľného výrazu v zložených zátvorkách. Šablóny reťazcov môžu skrátiť výrazy reťazcov znížením potreby explicitného zreťazenia reťazcov. Napríklad nasledujúci kód Java

 println ("Meno:" + meno + ", Oddelenie:" + odd.);

by sa dal nahradiť kratším, ale ekvivalentným Kotlinovým kódom.

 println ("Meno: $ meno, Oddelenie: $ odd")

Rozširuje a implementuje

Programátori Java vedia, že trieda môže predĺžiť iná trieda a realizovať jedno alebo viac rozhraní. V Kotline neexistuje žiadny syntaktický rozdiel medzi týmito dvoma podobnými konceptmi; Kotlin pre oba používa dvojbodku. Napríklad kód Java

 verejná trieda Študent rozširuje Osobné náradie Porovnateľné

by bolo jednoduchšie napísané v Kotline takto:

 trieda Študent: Osoba, porovnateľný

Žiadne začiarknuté výnimky

Kotlin podporuje výnimky podobným spôsobom ako Java s jedným veľkým rozdielom - Kotlin nemá skontrolované výnimky. Aj keď boli dobre zamýšľané, kontrolované výnimky Java boli všeobecne kritizované. Stále môžeš hodiť a chytiť výnimky, ale kompilátor Kotlin vás nenúti chytiť ani jednu z nich.

Deštrukturalizácia

Rozmýšľať o deštruktívne ako jednoduchý spôsob rozbitia objektu na jeho základné časti. Deklarácia deštrukcie vytvorí viac premenných naraz. Zoznam 3 uvedený nižšie poskytuje niekoľko príkladov. V prvom príklade predpokladajme túto premennú študent je inštancia triedy Študent, ktorý je definovaný v zozname 12 nižšie. Druhý príklad je prevzatý priamo z dokumentácie Kotlin.

Zoznam 3. Príklady deštrukturalizácie

 val (_, lName, fName) = študent // extrahovať meno a priezvisko zo študentského objektu // podčiarkovník znamená, že nepotrebujeme student.id pre ((kľúč, hodnota) v mape) {// urob niečo s kľúčom a hodnota}

výroky a výrazy „ak“

V Kotline ak možno použiť na riadiaci tok ako v prostredí Java, ale dá sa použiť aj ako výraz. Tajomný ternárny operátor Java (?:) je nahradený jasnejším, ale o niečo dlhším ak výraz. Napríklad kód Java

 dvojnásobok max = x> = y? x: y

bude napísané v Kotline takto:

val max = if (x> = y), potom x else y

Kotlin je v tomto prípade o niečo podrobnejší ako Java, ale syntax je pravdepodobne čitateľnejšia.

„keď“ nahradí „prepínač“

Moja najmenej obľúbená štruktúra riadenia v jazykoch podobných jazyku C je prepínač vyhlásenie. Kotlin nahrádza prepínač vyhlásenie s a kedy vyhlásenie. Výpis 4 je prevzatý priamo z dokumentácie Kotlin. Všimni si prestávka vyhlásenia nie sú povinné a môžete ľahko zahrnúť rozsahy hodnôt.

Výpis 4. Výrok „keď“ v Kotline

 when (x) {in 1..10 -> print ("x is in the range") in validNumbers -> print ("x is valid")! in 10..20 -> print ("x is outside the range ") else -> print (" nič z vyššie uvedeného ")}

Skúste zoznam 4 prepísať ako tradičný jazyk C / Java prepínač vyhlásenie, a získate predstavu o tom, ako lepšie sa máme s Kotlinovou lepšie kedy vyhlásenie. Tiež, podobné ak, kedy možno použiť ako výraz. V takom prípade sa hodnota spokojnej vetvy stane hodnotou celkového výrazu.

Prepínanie výrazov v prostredí Java

Java 12 predstavila výrazy prepínačov. Podobne ako u Kotlina kedy„Prepínacie výrazy Java nevyžadujú prestávka výroky a môžu sa použiť ako výroky alebo výrazy. Viac informácií o výrazoch prepínania v jazyku Java nájdete v časti „Opakovanie, prepínanie alebo prestávka? Rozhodovanie a opakovanie pomocou príkazov“.

2. Systém jedného typu (takmer)

Java má dva samostatné systémy typov, primitívne typy a referenčné typy (alias objekty, objekty). Existuje veľa dôvodov, prečo Java obsahuje dva systémy samostatného typu. To vlastne nie je pravda. Ako je uvedené v mojom článku Prípad zachovania primitívov v Jave, pre primitívne typy existuje skutočne jediný dôvod - výkon. Podobne ako Scala, Kotlin má iba jeden typový systém v tom, že v podstate nie je žiadny rozdiel medzi primitívnymi typmi a referenčnými typmi v Kotline. Kotlin používa primitívne typy, pokiaľ je to možné, ale v prípade potreby použije objekty.

Prečo je teda výhrada „takmer“? Pretože Kotlin má aj špecializované triedy, ktoré reprezentujú polia primitívnych typov bez réžie autoboxingu: IntArray, DoubleArraya tak ďalej. Na JVM DoubleArray je implementovaný ako dvojitý []. Má pomocou DoubleArray naozaj urobiť rozdiel? Pozrime sa.

Benchmark 1: Násobenie matíc

Pri príprave prípadu pre primitívy Java som ukázal niekoľko porovnávacích výsledkov porovnávajúcich primitívy Java, triedy Java wrapper a podobný kód v iných jazykoch. Jedným z benchmarkov bolo jednoduché násobenie matíc. Pre porovnanie výkonu Kotlin s Javou som vytvoril pre Kotlin dve implementácie násobenia matíc, jednu s použitím Pole a jeden pomocou Pole. Výpis 5 zobrazuje implementáciu Kotlin pomocou Pole.

Výpis 5. Násobenie matíc v Kotline

 zábavné násobenie (a: Array, b: Array): Array {if (! checkArgs (a, b)) throw Exception ("Matice nie sú kompatibilné s násobením") val nRows = a.size val nCols = b [0]. size val result = Array (nRows, {_ -> DoubleArray (nCols, {_ -> 0,0})}) for (rowNum in 0 until nRows) {for (colNum in 0 until nCols) {var sum = 0.0 for (i v 0 do a [0] .size) sum + = a [rowNum] [i] * b [i] [colNum] výsledok [rowNum] [colNum] = sum}} návratový výsledok}

Ďalej som porovnal výkon dvoch verzií Kotlin s výkonom v Java dvojitý a Java s Dvojitý, prevádzkujúci všetky štyri štandardy na mojom súčasnom notebooku. Pretože pri spustení každého benchmarku existuje malé množstvo „šumu“, spustil som všetky verzie trikrát a spriemeroval som výsledky, ktoré sú zhrnuté v tabuľke 1.

Tabuľka 1. Runtime výkon porovnávacieho testu násobenia matíc

Časované výsledky (v sekundách)

Java

(dvojitý)

Java

(Dvojitý)

Kotlin

(DoubleArray)

Kotlin

(Pole)

7.30 29.83 6.81 15.82

Tieto výsledky ma trochu prekvapili a nakreslím si dva stánky so sebou. Po prvé, výkon Kotlin pomocou DoubleArray je jednoznačne lepší ako výkon Kotlina Pole, čo je jednoznačne lepšie ako v prípade Java pomocou triedy wrapper Dvojitý. A za druhé, výkon Kotlin pomocou DoubleArray je porovnateľný s - a v tomto príklade o niečo lepším ako - výkonom Java pomocou primitívneho typu dvojitý.

Je zrejmé, že Kotlin odviedol skvelú prácu pri optimalizácii potreby systémov samostatného typu - s výnimkou potreby používať triedy ako DoubleArray namiesto Pole.

Benchmark 2: SciMark 2.0

Môj článok o primitívnych prostriedkoch obsahoval aj druhý, vedeckejší benchmark známy ako SciMark 2.0, čo je benchmark Java pre vedecké a numerické výpočty dostupný od Národného ústavu pre štandardy a technológiu (NIST). Benchmark SciMark meria výkon niekoľkých výpočtových rutín a približné hlási zložené skóre Mflops (milióny operácií s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu). Pre túto referenčnú hodnotu sú teda lepšie väčšie čísla.

S pomocou IntelliJ IDEA som konvertoval Java verziu benchmarku SciMark na Kotlin. IntelliJ IDEA sa automaticky prevedie dvojitý [] a int [] v Jave do DoubleArray a IntArray v Kotline. Potom som porovnal verziu Java pomocou primitívov s verziou Kotlin pomocou DoubleArray a IntArray. Rovnako ako predtým som obe verzie spustil trikrát a spriemeroval som výsledky, ktoré sú zhrnuté v tabuľke 2. Tabuľka opäť ukazuje zhruba porovnateľné výsledky.