Kotlin入门(13)类成员的众生相

上一篇文章介绍了类的简单定义及其构造方式，当时为了方便观察演示结果，在示例代码的构造函数中直接调用toast提示方法，但实际开发是不能这么干的。合理的做法是外部访问类的成员属性或者成员方法，从而获得处理之后的返回值，然后外部再根据返回信息判断对应的处理方式。有鉴于此，本篇文章就来谈谈Kotlin如何声明成员属性和成员方法，以及外部如何访问类成员。

接上篇文章动物类的例子，每只动物都有名称和性别两个属性，所以必然要输入这两个参数，对应的类代码如下所示：

class WildAnimal (name:String, sex:Int = 0) {}

有了输入参数，还得声明对应的属性字段，用来保存入参的数值。按照Java和C++的思路，Kotlin给Animal类添加两个属性后的代码应该是下面这样的：

class WildAnimal (name:String, sex:Int = 0) {    var name:String //var表示动物名称可以修改    val sex:Int //val表示动物性别不可修改    init {        this.name = name        this.sex = sex    }}

用惯了主流语言，可能觉得上面的写法理所当然，没有什么地方不妥。但你是否想过，以上代码至少有两个冗余之处？
1、属性字段跟构造函数的入参，不但名称一样，并且变量类型也是一样的；
2、初始化函数中给属性字段赋值，为了区别同名的属性与入参，特意给属性字段添加了前缀“this.”；
你一拍脑袋，嘀咕道：说的也是。啰嗦是啰嗦了一些，可大家都这么写，难不成Kotlin还有更短的写法？正所谓细微处见差别，这种看似平常的代码，无意中给程序员带来了不少的重复劳动。其实此处的代码逻辑很简单，仅仅是把构造函数的输入参数保存到类的属性中，不管输入参数有几个，该类都依样画瓢声明同样数量的属性字段并加以赋值。既然属性字段和构造函数的入参存在一一对应关系，那么可以通过某种机制让编译器自动对其命名与赋值，Kotlin正是遵循了类似的设计思路，且看Kotlin代码是怎样实现的：

class WildAnimal (var name:String, val sex:Int = 0) {}

看到Kotlin的属性声明代码，会不会觉得很不可思议？与本文开头的类代码相比，只有两个改动之处：其一是给名称参数前面增加了关键字“var”，表示同时声明与该参数同名的可变属性并赋值；其二是给性别参数前面增加了关键字“val”，表示同时声明与该参数同名的不可变属性并赋值。而改动后的代码，其运行结果和手工添加属性声明并赋值的代码是一样的。比如下面的演示代码，只要声明了WildAnimal类的对象实例，即可直接访问该对象的名称和性别字段：

    btn_member_default.setOnClickListener {        setAnimalInfo()        var animal = when (count%2) {            0 -> WildAnimal(animalName)            else -> WildAnimal(animalName, animalSex)        }        tv_class_member.text = "这只${animal.name}是${if (animal.sex==0) "公" else "母"}的"    }

倘若WildAnimal使用Java实现，按常规还得补充get***的属性获取方法，以及set***的属性设置方法，对应的Java完整实现代码如下所示：

public class WildAnimal {    private String name;    private int sex;        public WildAnimal(String name, int sex) {        this.name = namme;        this.sex = sex;    }        public String getName() {        return this.name;    }        public void setName(String name) {        this.name = name;    }        public int getSex() {        return this.sex;    }        public void setSex(int sex) {        this.sex = sex;    }}

不比不知道，比一比才发现原来Kotlin精简了大幅代码，包括：
1、冗余的同名属性声明；
2、冗余的同名属性赋值；
3、冗余的属性获取方法与设置方法；
看到这里，还有什么理由不掌握Kotlin呢？它既为程序员避免了大量的重复劳动，还有效增强了代码的可读性。

如果某个字段并非入参的同名属性，则需在类内部显示声明该属性字段。例如，前面WildAnimal类的性别只是个整型的类型字段，而界面上展示的是性别的中文名称，所以应当给该类补充一个性别名称的属性声明，这样每次访问sexName字段即可获得动物的展示性别。下面是补充了新属性之后的类代码：

class WildAnimalMember (var name:String, val sex:Int = 0) {    //非空的成员属性必须在声明时赋值或者在构造函数中赋值    //否则编译器会报错“Property must be initialized or be abstract”    var sexName:String    init {        sexName = if(sex==0) "公" else "母"    }}

现在外部的调用代码可以直接访问字段animal.sexName了，对应的调用代码如下所示：

    btn_member_custom.setOnClickListener {        setAnimalInfo()        var animal = when (count%2) {            0 -> WildAnimalMember(animalName)            else -> WildAnimalMember(animalName, animalSex)        }        tv_class_member.text = "这只${animal.name}是${animal.sexName}的"    }

在类内部定义成员方法，就是前几篇文章提到的定义普通函数，具体参见《Kotlin入门(9)函数的基本用法》和《Kotlin入门(10)七十二变的输入参数》，这里不再赘述。下面给出一个在动物类中定义成员方法的代码例子：

class WildAnimalFunction (var name:String, val sex:Int = 0) {    var sexName:String    init {        sexName = if(sex==0) "公" else "母"    }    fun getDesc(tag:String):String {        return "欢迎来到$tag：这只${name}是${sexName}的。"    }}

调用成员方法的过程，一样是先在外部声明该类的实例，然后通过“实例名称.方法名称(输入参数)”的形式进行调用，这跟Java没什么区别。具体的方法调用代码如下所示：

    btn_member_function.setOnClickListener {        setAnimalInfo()        var animal = when (count%2) {            0 -> WildAnimalFunction(animalName)            else -> WildAnimalFunction(animalName, animalSex)        }        tv_class_member.text = animal.getDesc("动物园")    }

上面介绍了Kotlin对成员属性和成员方法的处理方式，外部不管访问成员属性还是访问成员方法，都得先声明类的实例，再通过实例访问类的成员。可是Java还有静态成员的概念，静态成员使用关键字static来修饰，且外部是通过“类名.静态成员名称”的形式访问静态成员（包括静态属性和静态方法）。
然而Kotlin取消了关键字static，也就无法运用静态成员的相关手段。为了弥补这方面的功能缺陷，Kotlin引入了伴生对象的概念，可以把它理解为“影子”，伴生对象之于它所在的类，仿佛是如影随形。打个比方，类的实例犹如这个类的儿子，一个类可以拥有很多个儿子；而影子只有一个，并且儿子需要繁衍而来，但影子天生就有、无需繁衍。利用伴生对象的技术，即可间接实现静态成员的功能，前面有个代码从性别类型获得性别名称，反过来也可以从性别名称获得性别类型，这个功能便可以在伴生对象中定义一个judgeSex方法判断性别类型。下面列出定义好的代码例子：

class WildAnimalCompanion (var name:String, val sex:Int = 0) {    var sexName:String    init {        sexName = if(sex==0) "公" else "母"    }    fun getDesc(tag:String):String {        return "欢迎来到$tag：这只${name}是${sexName}的。"    }    //在类加载时就运行伴生对象的代码块，其作用相当于Java里面的static { ... }代码块    //关键字companion表示伴随，object表示对象，WildAnimal表示伴生对象的名称    companion object WildAnimal{        fun judgeSex(sexName:String):Int {            var sex:Int = when (sexName) {                "公","雄" -> 0                "母","雌" -> 1                else -> -1            }            return sex        }    }}

以上代码的judgeSex方法，在输入“公”或者“雄”时，将返回0；输入“母”或者“雌”时，将返回1。外部若要调用该方法，则可使用“WildAnimalCompanion.WildAnimal.judgeSex(名称)”，也可使用简化后的“WildAnimalCompanion.judgeSex(名称)”，后一种方式看起来就等同于Java的静态方法。以下是具体的示例调用代码：

    val sexArray:Array<String> = arrayOf("公","母","雄","雌")    btn_companion_object.setOnClickListener {        var sexName:String = sexArray[count++%4]        //伴生对象的WildAnimal名称可以省略掉        //tv_class_member.text = "\"$sexName\"对应的类型是${WildAnimalCompanion.WildAnimal.judgeSex(sexName)}"        tv_class_member.text = "\"$sexName\"对应的类型是${WildAnimalCompanion.judgeSex(sexName)}"    }

以此类推，既然伴生对象能够实现静态函数，也能实现静态属性，只要在伴生对象内部声明几个变量就行。譬如judgeSex方法通过数字0表示雄性，通过数字1表示雌性，但是光光一个0或1，压根没法联想到是雄性还是雌性，只能凭开发者脑袋的记忆，不过记忆往往也会搞混掉。像这种特定含义的类型数值，更好的办法是采取有实际意义的常量名称，在Android中便存在Color.RED、Color.GREEN、Color.BLUE等等颜色常量，从它们的名称能够直接对应到颜色数值。所以这里表示雄性/雌性的0和1，也可通过静态常量的形式来表达，比如用整型常量MALE表示雄性的0，用FEMALE表示雌性的1。具体到编码上面，即是在伴生对象中增加这几个常量定义，代码示例如下所示：

class WildAnimalConstant(var name:String, val sex:Int = MALE) {    var sexName:String    init {        sexName = if(sex==MALE) "公" else "母"    }    fun getDesc(tag:String):String {        return "欢迎来到$tag：这只${name}是${sexName}的。"    }    companion object WildAnimal{        //静态常量的值是不可变的，所以要使用关键字val修饰        val MALE = 0        val FEMALE = 1        val UNKNOWN = -1        fun judgeSex(sexName:String):Int {            var sex:Int = when (sexName) {                "公","雄" -> MALE                "母","雌" -> FEMALE                else -> UNKNOWN            }            return sex        }    }}

从上述代码看到，表示性别的数值0都被MALE代替，数值1被FEMALE代替，从而提高了代码的可读性。外部若想进行动物性别判断的话，就可以使用WildAnimalConstant.MALE表示雄性，使用WildAnimalConstant.FEMALE表示雌性了。

总结一下，Kotlin的类成员分为实例成员与静态成员两种，实例成员包括普通成员属性和成员方法，其中与入参同名的成员属性可以在构造函数中直接声明，外部必须通过类的实例才能调用实例成员。静态成员包括静态常量与静态方法，它们都在类的伴生对象中定义，外部可以通过类名直接使用静态成员。


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