Kotlin难点解析:extension和this指针

扩展(extension)是Kotlin语言中使用非常简单的一个特性。这篇文章并不是要讲解扩展的基本用法,而是解决在一些复杂场景中,扩展容易让人产生迷惑的一些问题。除了扩展,本篇文章还将讲解this指针在Kotlin语言中的基础用法。

扩展函数难点解析

大多数场景下,你都能轻松搞定Kotlin扩展。可是,看看下面这个题目,你还能脱口而出,告诉我答案是什么吗?

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open class E {

}

open class E1: E() {

}

open class A {

open fun E.f() {
println("E.f in A")
}

open fun E1.f() {
println("E1.f in A")
}

fun call(e: E) {
e.f()
}
}

class A1: A() {

override fun E.f() {
println("E.f in A1")
}

override fun E1.f() {
println("E1.f in A1")
}
}

fun main(args: Array<String>) {
// a)
A().call(E())

// b)
A1().call(E())

// c)
A().call(E())

// d)
A().call(E1())
}

问题:请告诉a,b,c,d位置代码执行的输出结果是什么?

对于这个问题,恐怕你在纸上写写画画半天也不一定能给出正确答案吧。关于这个问题,其实我之前的一篇文章 [Kotlin] Lambda and Extension 中有提到过。可是,我认为这篇文章关于这部分的解释不够清晰,有必要再详细阐述一次。

Ok,let’s started。

为了解决这个问题,官方提出了两个新的概念:dispatch receiverextension receiver

  • dispatch receiver:中文翻译为分发接收者。所谓的分发接收者,就是声明这个扩展方法所在的类。即:在哪个类中声明,那个类就是你的分发接收者。
  • extension receiver:中文翻译为扩展接收者。所谓的扩展接收者,就是你实际扩展的那个类。举个例子:你针对Int类扩展了一个方法add,这个add方法的扩展接收者就是Int类实例。

为了简化,这里我们将dispatch receiver简称为DR,将extension receiver简称为ER

还记得多态的概念吗?多态是一种运行时概念,即对象的类型要等到运行时才能最终确定。因此,一些语言中也将多态叫做类型延迟加载。解决上面这个问题我们需要关注就是扩展函数是否会产生多态行为。

这里我们将产生多态行为的技术叫做动态解析,与之相反的行为称之为静态解析

为了解决上面的问题,你需要记住下面这个规则:

  • DR类型是动态解析的
  • 与之相反,ER类型是静态解析的

先看上面例子的a、b部分,很显然:

  • a代码中f函数的DR是类A,ER是类E
  • b代码中f函数的DR是类A1,ER是类E

参照上面的规则,由于DR类型是动态解析的。在A1类中我们重写了E的扩展函数f,运行时最终会执行A1类中扩展的f方法。a部分很明显会输出A类中扩展的f方法。因此,最终的输出结果如下:

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E.f in A
E.f in A1

继续看c、d部分,c、d部分的DR都是A,而对于ER,c、d分别是E、E1。参照上面的规则,ER是静态解析的。在call方法声明的地方,我们传入的对象类型是E,这就决定了无论扩展方法是来自E还是其子类,将始终执行E类的扩展方法。因此,c、d部分将输出同样的结果:

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E.f in A
E.f in A

由此可见,如果你牢记上述两条规则,解决问题将变得非常容易。为了加强你的记忆,我用一个表格总结上面的知识点:

- DR ER
概念 扩展方法声明所在的类 声明扩展方法的类
解析方式 动态解析 静态解析

PS:由于新版本Kotlin中针对扩展函数也加入了override关键字,这非常有助于DR和ER的理解。如果你在使用Kotlin,强烈建议你更新到最新版本。

不太一样的this指针

在Java语言中,如果你在内部类中需要外部类的引用可以将this写在类名后面。可是,试试看Kotlin,果断不行。

为了获得外部类的引用,Kotlin语言引入了@符号。举个例子:

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class Outer {
inner class Inner {
fun f() {
println(this@Outer)
}
}
}

可以看到,为了获取外部类的引用,只需要在@后面接外部类的名称即可。

如果对应一个扩展函数,this引用指向是什么呢?先说答案,扩展函数中的this指针指向ER,即实际扩展的那个类对象。

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fun Outer.foo() {
println(this)
}

这里的this指向foo函数的接收者Outer类实例。

this指针还有一种场景是用在lambda表达式中,这是一种比较特殊的使用场景。lambda表达式本身没有任何接收者,如果是在全局声明一个lambda表达式,将不能使用this指针。而如果是在某个类或者扩展方法中使用this指针,将指向实际所在类或者扩展方法的接收者。

如果你习惯了Kotlin语言的这种表达方式,this指针的指向就不再是一个问题了。在你习惯这种用法之前,我用一个表格简单总结一下this指针的用法:

位置 指向
类中 默认指向当前类实例,使用@操作符指向具体外部类实例
扩展函数 默认指向扩展函数的接收者
lambda表达式 默认指向实际所在类实例或所在扩展函数的接收者

总结

关于扩展,大多数情况下,你不会遇到文章开头那种复杂的情况。如果遇到了这种情况,只要清楚地区分DR和ER,并牢记DR和ER的解析方式,就能轻松应对了。对于this指针,与Java语言不一样的地方是,为了引用具体类的实例,Kotlin语言使用@符号。个人认为,这种表述方式更自然。如果遇到某些比较复杂的情况,只需要弄清楚接收者,问题就引刃而解了。

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