Kotlin - 空安全

1.Kotlin空安全介绍

Kotlin空安全可消除来自代码空引用的危险。

2.什么是空引用？

• 许多编程语言（包括 Java）中最常见的陷阱之一是访问空引用的成员，导致空引用异常。在 Java 中， 这等同于 NullPointerException 或简称 NPE。
• NullPointerException概述
  • NPE是java.lang.NullPointerException的简称，是Java语言中的一个异常类，位于java.lang包中，父类是java.lang.RuntimeException，该异常在源程序中可以不进行捕获和处理。
  • 什么情况下会出现空引用异常？
    • 调用 null 对象的实例方法。
    • 访问或修改 null 对象的字段。
    • 如果一个数组为null，试图用属性length获得其长度时。
    • 如果一个数组为null，试图访问或修改其中某个元素时。
    • 在需要抛出一个异常对象，而该对象为 null 时。
    • 应用程序将会抛出NullPointerException类的实例，表明其他对 null 对象的非法使用。

3.Kotlin空安全的使用

在 Kotlin 中，定义变量时可以决定该变量是否可以接受null（空引用）

下面定义一个不接受空引用的变量

    var temp: String = "fish_leong"
    var length=temp.length//因为temp不接受空引用，所以它不会出现NPE，可以放心的各种. . .
    temp = null//会立刻被IDE检测出语法错误
    /***
     * Null can not be a value of a non-null type String，
     * 如果用Java写，IDE不会报错，编译也可以通过，由于代码没有进行空引用判断，最后执行必会抛出NullPointerException
     */
     println(temp.toString())

以上可以看出，写代码的时候难免会有疏漏，而Kotlin在IDE中对空引用进行了检查，避免了运行时出现NPE的情况。

下面定义一个可接受空引用的变量

• 在定义变量类型时，在类型的后面加问号?即可，比如String?，Any?

    var temp: String? = "fish_leong"//定义一个可接受空引用的变量
    val length = temp.length
    /**
     *  对上一行代码的解释
     *  这样IDE语法检查报错"Only safe(?.) or non-null assered (!!.)calls are allowed on a nullable receiver of type String?"
     *  因为temp不是空安全变量，所以不能像上面那样调用，要写成
     *  val length=temp!!.length //!! 操作符
     *  或
     *  val length=temp?.length//? 安全调用
     *  以上这两种写法的区别，在下面代码中会提到
     */
    println("temp的长度length$length")//此行输出"temp的长度length=10"

    // ?. 安全调用示例
    temp = null //temp可接受空引用
    val length2 = temp?.length
    /***
     * 对上一行代码的解释
     * 虽然temp是null，但这里用到了安全调用，
     * 此时temp?.length会返回一个null给length2
     */
    println("temp的长度length2=$length2")//会输出"temp的长度length2=null"

    println(temp?.toString())//此行输出 "null"

    println(temp.toString())//此行输出 "null"
    /**
     * 发现了没，上面这行代码，temp没有用空安全引用，也通过了IDE语法检查，这个在以后的文章再谈
     */
    println(temp!!.toString())//此行抛出"Exception in thread "main" kotlin.KotlinNullPointerException"异常，并终止，所以下面的代码是不能够被执行的

    println(temp.toString())//此行代码是将不会执行（在IDE中，也可以看到这行代码的颜色异常，它是Unreachable code（无法执行到的代码）），因为上一行代码使用了"!!"操作符，而temp又是null，所以抛出NPE终止

4.总结

1. Kotlin定义变量时，通过给变量的类型后增加?操作符，可以设置该变量是否可以接受空引用（即可赋值为null）。

      var  a:String?=null//可接受空引用
      var  b:String="fish_leong"//不可接受空引用

2.不接受空引用的变量，在IDE中编写代码阶段，IDE通过语法检查帮助我们检查出NPE错误，对该类型的变量也不需要再做null判断，相对减少了不必要的代码，同时也减少了苦逼的debug、打log的排查错误的时间，提高了效率。

3.可接受空引用的变量的两种操作方式

• 安全调用（Safe Calls）
  如果该变量时可接受空引用的变量，在调用它的成员属性或成员方法时，要使用?安全调用，这样即便变量是null，也不会抛出异常，只会返回null

  var strB:String?=null
  var numA = strB?.toInt()// numA=null
  

• Elvis 操作符的使用
  如果 ?: 左侧表达式非空，elvis 操作符就返回其左侧表达式，否则返回右侧表达式。 请注意，当且仅当左侧是空（null）时，才会对右侧表达式求值。

  //例1
  var strB: String? =null
  var numA = strB?.toInt()// numA=null
  println(numA)//输出 null
  numA = if (strB != null) strB?.toInt() else 1//可写作   numA = strB?.toInt() ?: 1
  println(numA)//输出 1
  

  throw 、 return、break（官方文档没写break，但在循环中使用是可以的） 在 Kotlin 中都是表达式，所以它们也可以用在 elvis 操作符右侧。

  //例2
  val arrays = arrayListOf<String?>("1", "2", null, "3")
  for (element in arrays) {
      element ?: break
      println("case one:$element")
  }
  try {
      for (element in arrays) {
          element ?: throw Exception("NPE")
          println("case two:$element")
      }
  } catch (ex: Exception) {
      println("case two exception:$ex.message")
  }
  for (element in arrays) {
      element ?: return
      println("case three:$element")
  }
  //这里就不多解释了，看输出就懂了
  

  输出

  case one:1
  case one:2
  case two:1
  case two:2
  case two exception:NPE
  case three:1
  case three:2
  

• !!操作符（The !! Operator）

  • 也没个飘准的英文或者中文名字，看官方文档叫它"The !! Operator"，!!是什么鬼，My name is !!，手动滑稽。
  • 对于需要NPE的人，就要用到这个操作符了，当一个变量使用!!时，如果该变量是null，则会抛出NPE。

    val temp: String = "fish_leong";
    temp!!.length//这时编译器会提示 Unnecessary noo-null assertion(!!) on a non-null receiver of type String，因为temp声明时不接收空引用，所以在此使用!!也是多余的
  
    var temp1: String? = temp;//定义一个可接收空引用的temp1
    println("第1次$temp1!!")//使用!!，此时temp1不为null
    println("第2次$temp1")//不使用!!，此时temp1不为null
    temp1 = null
    println("第3次$temp1")//不使用!!，此时temp1为null
    println("第4次$temp1!!")//使用!!，此时temp1为null，将会抛出NPE
  

  输出

  第1次fish_leong
  第2次fish_leong
  第3次null
  Exception in thread "main" kotlin.KotlinNullPointerException
    at HelloKt.main(Hello.kt:29)
  

参考文档：
[1]空安全 - Kotlin 语言中文站
[2]Null Safety - Kotlin Programming Language
[3]NullPointerException - 百度百科