Kotlin（七）元编程

2020-12-30 本文已影响0人 zcwfeng

回顾一下反射

很多框架和工具中，在Java领域你会看到很多反射的影子，Java的反射只是元编程的一种方式。

看一个问题，将data class 转换成Map的例子：

// data class 转换 Map
data class User(val name:String,val age:Int)

object UserToMap{
    fun toMap(a:User):Map<String,Any>{
        return hashMapOf("name" to a.name,"age" to a.age)
    }
    
}

这样，如果加入一个新的类型，就需要我们重新复现toMap函数，每个类拥有的属性不一样。

违背DRY(do not repeat yourself)原则
很容一些错属性名

用反射试一下

object Mapper {
    fun <A : Any> toMap(a: A): Map<String, Any?> {
        return a::class.memberProperties
            .map { m ->
                val p = m as KProperty<*>
                p.name to p.call(a)
            }.toMap()
    }
}

fun main() {
    val map = Mapper.toMap(User("David", 18))
    println(map)
}

适用所有data class
不再需要手动创建map。KClass 对象获取减少了使用的错误

7.1 程序和数据，什么是元编程

a::class 可以看成描述User类型的数据，这样描述数据的数据称之为元数据。
操作元数据的编程，叫做元编程
「程序就是数据，数据就是程序」

访问描述程序的数据---如通过反射获取类型信息
将这些数据转化成对应的程序---代码生成

仔细思考，元编程就像高阶函数一样，是一种高阶抽象，高阶函数将函数作为输入输出，元编程将程序本身作为输入输出

常见元编程

运行时通过API暴露程序信息。反射就是这个实现思路
动态执行代码。比较代表性的是JavaScript的eval函数。
通过外部程序实现。如编译器，源文件解析成AST，针对AST做各种转化。也就是我们说的语法糖。编译器将语法糖AST转换成相应等加的AST，这样叫做解语法糖。

反射，也叫做自反。（描述程序的数据结构和要描述的语言）
宏，C语言编译器的预处理。 Kotlin 暂时不支持
模板元变成。C++ 招牌菜，Kotlin无关
路径依赖类型。Haskell，Scala有涉及。Kotlin 无关

7.2 Kotlin的反射

Kotlin和Java对比

2020-12-30 15.16.10.png

Kotlin 的KClass和Java的Class，可以看做同一个含义的类型，并且可以通估.kotlin和.java 方法在KClass和Class之间转化
Kotlin 的KCallable 和 Java的AccessiableObject 都可以理解为可调用的元素。java构造方法为一个独立类型，Kotlin统一作废KFunction处理
Kotlin的KProperty 和 Java的Field 有点不同。Kotlin的KProperty通常指Getter和Setter，整体作为KProperty。Java Field就是某个字段

Java 反射

public static <A> Map<String,Object> toMap(A a){
        Field[] fs = a.getClass().getDeclaredFields();
        Map<String,Object> kvs = new HashMap<>();
        Arrays.stream(fs).forEach(f ->{
          f.setAccessible(true);
            try {
                kvs.put(f.getName(),f.get(a));
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        return kvs;
    }

相对Kotlin更直观简洁，java例子多了很多额为元素，创建一个Map，Stream的forEach遍历，处理可能的异常
Java直接强制访问字段设置访问权限。Kotlin的call实际上是直接调用Getter

KClass 特别的属性

属性或者函数名	含义
declaredMemberExtensionProperties	本类及超雷扩展属性
declaredMemberExtensionFunctions	本类及超类扩展函数
memberExtensionProperties	扩展属性
memberExtensionFunctions	扩展函数
isCompanion	是否是半生对象
isData	是否数据类
isSealed	是否密封类
objectInstance	object实例（如果是object)
starProjectedType	泛型统配类型

declaredMemberExtensionFunctions 获取的是类中声明的方法，无法获取类外所有的扩展

Kotlin的KCallable

官网API

有时候我们不只有想获取类的属性，还要更改他的值。Java通过Field.set(...) Kotlin中不是所有的属性都是可以更改的。因此我们只能通过更改可变的属性进行修改操作。KMutableProperty是KProperty的一个子类，如何区分KMutableProperty和KProperty，使用when表达式

fun KMutablePropertyShow(){
    val p = Person2("David",8,"HangZhou")
    val props = p::class.memberProperties
    for (prop in props){
        when(prop){
            is KMutableProperty<*> -> prop.setter.call(p,"Beijng")
            else -> prop.call(p)
        }
    }
    println(p.address)
}

获取参数信息KParameter，KType，KTypeParameter

fun KParameterShow(){
    val p = Person2("David",8,"HangZhou")
    for (c in p::class.members){
        println("${c.name}->")
        for (p in c.parameters){
            print("${p.type} -- ")
        }
        println()
    }

}

KType

API	描述
arguments:List<KTypeProjection>	该类型的类型参数
classfier:KClassfier?	该类型在类声明层的类型，如该类型List<String>,那么通过classfier获取结果List(忽略类型参数)
isMarkedNullable	该类型是否标记为可空类型

data class Person2(val name:String,val age:Int,var address:String){
    fun friendName():List<String>{
        return listOf("zhangsan","lisi")
    }
}
Person2::class.members.forEach {
        println("${it.name} -> ${it.returnType.classifier}")
    }

>>>>>输出
address -> class kotlin.String
age -> class kotlin.Int
name -> class kotlin.String
component1 -> class kotlin.String
component2 -> class kotlin.Int
component3 -> class kotlin.String
copy -> class top.zcwfeng.kt.base.Person2
equals -> class kotlin.Boolean
friendName -> class kotlin.collections.List
hashCode -> class kotlin.Int
toString -> class kotlin.String

KTypeParameter

data class Person2(val name:String,val age:Int,var address:String){
    fun friendName():List<String>{
        return listOf("zhangsan","lisi")
    }

    fun <A> get(a:A):A{
        return a
    }
}
fun  KTypeParameterShow(){
    for (c in Person2::class.members){
        if(c.name.equals("get")){
            println(c.typeParameters)
        }
    }

    val list = listOf("How")
    println(list::class.typeParameters)
}

>>>>>>

[A]
[E]

7.3 Kotlin 注解

Kotlin 创建注解非常简单在class 前面添加annotation关键字

annotation class FooAnnotation(val bar:String)

Kotlin	Java
kotlin.annotation.Retention	java.lang.annotation.RetentionPolicy
kotlin.annotation.Target	java.lang.annotation.Target
kotlin.annotation.Documented	java.lang.annotation.Documented
kotlin.annotation.Repeatable	java.lang.annotation.Repeatable

看一个例子

annotation class Cache(val namespace:String,val expires:Int)
annotation class CacheKey(val keyName:String,val buckets:IntArray)
data class Hero(
    @CacheKey(keyName = "heroName",buckets = intArrayOf(1,2,3))
    val name:String,
    val attack:Int,
    val defense:Int,
    val initHp:Int
)

精确注解控制

@Cache(namespace = "hero",expires = 3600)
data class Hero2(
    @property:CacheKey(keyName = "heroName",buckets = intArrayOf(1,2,3))
    val name:String,
    @field:CacheKey(keyName = "atk",buckets = intArrayOf(1,2,3))
    val attack:Int,
    @get:CacheKey(keyName = "def",buckets = intArrayOf(1,2,3))
    val defense:Int,
    val initHp:Int
)

获取信息

    val cacheAnnotation = Hero2::class.annotations.find {
        it is Cache
    }as Cache?
    println("namespaces ${cacheAnnotation?.namespace}")
    println("expires ${cacheAnnotation?.expires}")

注解处理器

编译器工作

2020-12-30 17.01.09.png

注解处理器使用方法和java一样
1）添加注解处理器信息。需要在classpath里包含META-INFO/services/javax.annotation.processing.Processor文件，并经注解处理器的包名类名写入该文件
2）使用kapt插件，如果是gradle工程可以用过apply plugin：‘kotlin-kapt’添加注解处理器支持

目前仅有的代码生成方案将字符串形式写入新的文件
还有一种方式借助第三方，kapt poet

参照github kapt poet