Android开发实战班 - Android开发基础之 Kotlin语言基础与特性

Kotlin 是一种现代化的编程语言，由 JetBrains 开发，现已成为 Android 官方支持的开发语言。相比于 Java，Kotlin 提供了更简洁、安全和高效的语法特性，极大地提升了开发效率。本章节将深入讲解 Kotlin 的基础语法和核心特性，帮助学员掌握 Kotlin 在 Android 开发中的应用。

2.1 Kotlin 简介

Kotlin 的历史与发展：
- Kotlin 由 JetBrains 于 2011 年首次发布，2017 年被 Google 宣布为 Android 官方开发语言。
- Kotlin 1.0 于 2016 年发布，目前最新版本为 Kotlin 1.8.x。
- Kotlin 不仅可以用于 Android 开发，还支持服务器端开发、Web 开发等。
Kotlin 的优势：
- 简洁性: 相比 Java，Kotlin 代码更简洁，减少样板代码。
- 安全性: 内置空安全机制，避免空指针异常。
- 互操作性: Kotlin 与 Java 完全兼容，可以无缝调用 Java 代码。
- 函数式编程支持: 支持高阶函数、Lambda 表达式等函数式编程特性。
- 扩展函数: 可以为现有类添加新功能，而无需继承。

2.2 Kotlin 基本语法

2.2.1 数据类型与变量声明

基本数据类型：
- Int: 32 位有符号整数，例如 val age: Int = 25
- Double: 64 位浮点数，例如 val price: Double = 19.99
- Boolean: 布尔类型，true 或 false，例如 val isStudent: Boolean = false
- Char: 单个字符，例如 val grade: Char = 'A'
- String: 字符串，例如 val name: String = "Alice"
变量声明：
- val（不可变变量）：声明后不能重新赋值，类似于 Java 中的 final。
```
val pi: Double = 3.14159
```
- var（可变变量）：声明后可以重新赋值。
```
var count: Int = 0
count = 5
```

2.2.2 控制流

if 表达式：
- Kotlin 中的 if 是一个表达式，可以返回值。
```
val max = if (a > b) a else b
```

when 表达式：

when 类似于 Java 中的 switch，但功能更强大。

when (x) {
    1 -> println("One")
    2 -> println("Two")
    else -> println("Other")
}

for 循环：
- 使用 for 循环遍历集合或范围。
```
for (i in 1..5) {
    println(i)
}
```

while 和 do-while 循环：

与 Java 中的用法类似。

var i = 0
while (i < 5) {
    println(i)
    i++
}

do {
    println(i)
    i++
} while (i < 5)

2.2.3 函数

函数声明：

使用 fun 关键字声明函数。

fun greet(name: String): String {
    return "Hello, $name!"
}

单表达式函数：
- 当函数只有一个表达式时，可以省略大括号和 return 关键字。
```
fun add(a: Int, b: Int) = a + b
```

默认参数和命名参数：

函数参数可以有默认值，调用时可以省略参数。

fun build(title: String, width: Int = 800, height: Int = 600) {
    // 函数体
}

build("My Window", 1024) // width=1024, height=600
build(title = "My Window", height = 768) // width=800, height=768

2.3 Kotlin 面向对象编程

2.3.1 类与对象

类声明：

使用 class 关键字声明类。

class Person(val name: String, var age: Int)

对象创建：
- 使用 val 或 var 声明对象。
```
val person = Person("Alice", 25)
```

2.3.2 继承与多态

继承：

Kotlin 中的类默认是不可继承的，需要使用 open 关键字。

open class Animal(val name: String)

class Dog(name: String) : Animal(name)

方法重写：

使用 override 关键字重写父类方法。

open class Animal(val name: String) {
    open fun makeSound() {
        println("Some sound")
    }
}

class Dog(name: String) : Animal(name) {
    override fun makeSound() {
        println("Woof")
    }
}

2.3.3 接口与抽象类

接口：

使用 interface 关键字声明接口。

interface Drivable {
    fun drive()
}

class Car : Drivable {
    override fun drive() {
        println("Driving a car")
    }
}

抽象类：

使用 abstract 关键字声明抽象类和方法。

abstract class Shape {
    abstract fun area(): Double
}

class Circle(val radius: Double) : Shape() {
    override fun area() = Math.PI * radius * radius
}

2.4 Kotlin 高级特性

2.4.1 Lambda 表达式与高阶函数

Lambda 表达式：

匿名函数，可以作为参数传递给高阶函数。

val sum = { a: Int, b: Int -> a + b }
println(sum(2, 3)) // 输出 5

高阶函数：

接受函数作为参数或返回函数的函数。

fun operate(a: Int, b: Int, operation: (Int, Int) -> Int): Int {
    return operation(a, b)
}

val result = operate(5, 3) { a, b -> a * b }
println(result) // 输出 15

2.4.2 扩展函数

扩展函数：

为现有类添加新功能，而无需继承。

fun String.isPalindrome(): Boolean {
    return this.reversed() == this
}

println("madam".isPalindrome()) // 输出 true

2.4.3 数据类与解构声明

数据类：

使用 data 关键字声明数据类，自动生成 equals(), hashCode(), toString() 等方法。

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

val user = User("Alice", 25)
println(user) // 输出 User(name=Alice, age=25)

解构声明：

可以将数据类对象解构为多个变量。

val (name, age) = user
println("$name is $age years old") // 输出 Alice is 25 years old

2.4.4 空安全机制

可空类型：

使用 ? 标记可空类型。

var name: String? = "Alice"
name = null

安全调用操作符：

使用 ?. 进行安全调用，避免空指针异常。

println(name?.length) // 如果 name 不为 null，则输出 length，否则输出 null

Elvis 操作符：
- 使用 ?: 提供默认值。
```
val length = name?.length ?: 0
```
非空断言操作符：
- 使用 !! 强制解包可空类型，如果为 null 则抛出异常。
```
println(name!!.length) // 如果 name 为 null，则抛出 NullPointerException
```

通过本章节的学习，学员将能够掌握 Kotlin 的基本语法和高级特性，理解 Kotlin 在 Android 开发中的应用，为后续的 Android 应用开发做好充分准备。

作者简介

前腾讯电子签的前端负责人，现 whentimes tech CTO，专注于前端技术的大咖一枚！一路走来，从小屏到大屏，从 Web 到移动，什么前端难题都见过。热衷于用技术打磨产品，带领团队把复杂的事情做到极简，体验做到极致。喜欢探索新技术，也爱分享一些实战经验，帮助大家少走弯路！

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