这是 Kotlin 团队的一个建议:避免将解构声明和数据类一起使用,如果以后往数据类添加新的属性,很容易破坏代码的结构。我们一起来思考一下,为什么 Kotlin 官方会这么说,我先来看一个例子: 数据类和解构声明的使用。
<pre class="code-snippet__js" data-lang="kotlin“>// 数据类
data class People(
val name: String,
val city: String
)
fun main(args: Array<String>) {
// 编译测试
printlnPeople(People("dhl", "beijing"))
}
fun printlnPeople(people: People) {
// 解构声明,获取 name 和 city 并将其输出
val (name, city) = people
println("name: ${name}")
println("city: ${city}")
}
输出结果如下所示:
name: dhl
city: beijing
随着需求的变更,需要给数据类 People 添加一个新的属性 age。
// 数据类,增加了 age
data class People(
val name: String,
val age: Int,
val city: String
)
fun main(args: Array<String>) {
// 编译测试
printlnPeople(People("dhl", 80, "beijing"))
}
此时没有更改解构声明,也不会有任何错误,编译输出结果如下所示:
name: dhl
city: 80
得到的结果并不是我们期望的,此时我们不得不更改解构声明的地方,如果代码中有多处用到了解构声明,因为增加了新的属性,就要去更改所有使用解构声明的地方,这明显是不合理的,很容易破坏代码的结构,所以一定要避免将解构声明和数据类一起使用。当我们使用不规范的时候,编译器也会给出警告,如下图所示。
文件的扩展方法
Kotlin 提供了很多文件扩展方法 Extensions for java.io.Reade:forEachLine、 readLines、readText、useLines 等等,帮助我们简化文件的操作,而且使用完成之后,它们会自动关闭,例如 useLines 方法:
File("dhl.txt").useLines { line ->
println(line)
}
useLines 是 File 的扩展方法,调用 useLines 会返回一个文件中所有行的 Sequence,当文件内容读取完毕之后,它会自动关闭,其源码如下。
public inline fun File.useLines(charset: Charset = Charsets.UTF_8, block: (Sequence<String>) -> T): T =
bufferedReader(charset).use { block(it.lineSequence()) }
那它是如何在读取完毕自动关闭的呢,核心在 use 方法里面,在 useLines 方法内部调用了 use 方法,use 方法也是一个扩展方法,源码如下所示。
public inline fun T.use(block: (T) -> R): R {
var exception: Throwable? = null
try {
return block(this)
} catch (e: Throwable) {
exception = e
throw e
} finally {
when {
apiVersionIsAtLeast(1, 1, 0) -> this.closeFinally(exception)
this == null -> {}
exception == null -> close()
else ->
try {
close()
} catch (closeException: Throwable) {
// cause.addSuppressed(closeException) // ignored here
}
}
}
}
其实很简单,调用 try…catch…finally 最后在 finally 内部进行 close。其实我们也可以根据源码实现一个通用的异常捕获方法。
inline fun T.dowithTry(block: (T) -> R) {
try {
block(this)
} catch (e: Throwable) {
e.printStackTrace()
}
}
// 使用方式
dowithTry {
// 添加会出现异常的代码, 例如
val result = 1 / 0
}
当然这只是一个非常简单的异常捕获方法,在实际项目中还有很多需要去处理的,比如说异常信息需不需要返回给调用者等等。
在上文中提到了调用 useLines 方法返回一个文件中所有行的 Sequence,为什么 Kotlin 会返回 Sequence,而不返回 Iterator?
Sequence 和 Iterator 不同之处
为什么 Kotlin 会返回 Sequence,而不返回 Iterator?其实这个核心原因由于 Sequence 和 Iterator 实现不同导致内存和性能有很大的差异。
接下来我们围绕这两个方面来分析它们的性能,Sequences (序列) 和 Iterator (迭代器) 都是一个比较大的概念,本文的目的不是去分析它们,所以在这里不会去详细分析 Sequence 和 Iterator,只会围绕着内存和性能两个方面去分析它们的区别,让我们有一个直观的印象。更多信息可以查看国外一位大神写的文章。
Sequence 和 Iterator 从代码结构上来看,它们非常的相似如下所示:
interface Iterable<out T> {
operator fun iterator(): Iterator
}
interface Sequence<out T> {
operator fun iterator(): Iterator
}
除了代码结构之外,Sequences (序列) 和 Iterator (迭代器) 它们的实现完全不一样。
Sequences (序列)
Sequences 是属于懒加载操作类型,在 Sequences 处理过程中,每一个中间操作不会进行任何计算,它们只会返回一个新的 Sequence,经过一系列中间操作之后,会在末端操作 toList 或 count 等等方法中进行最终的求值运算,如下图所示。
在 Sequences 处理过程中,会对单个元素进行一系列操作,然后在对下一个元素进行一系列操作,直到所有元素处理完毕。
val data = (1..3).asSequence()
.filter { print("F$it, "); it % 2 == 1 }
.map { print("M$it, "); it * 2 }
.forEach { print("E$it, ") }
println(data)
// 输出 F1, M1, E2, F2, F3, M3, E6
如上所示:在 Sequences 处理过程中,对 1 进行一系列操作输出 F1, M1, E2, 然后对 2 进行一系列操作,依次类推,直到所有元素处理完毕javasubstring截取字符串用法,输出结果为 F1, M1, E2, F2, F3, M3, E6。
在 Sequences 处理过程中,每一个中间操作 (map、filter 等等) 不进行任何计算,只有在末端操作 (toList、count、forEach 等等方法) 进行求值运算,如何区分是中间操作还是末端操作,看方法的返回类型,中间操作返回的是Sequence,末端操作返回的是一个具体的类型 (List、int、Unit 等等) 源码如下所示。
// 中间操作 map ,返回的是 Sequence
public fun Sequence.map(transform: (T) -> R): Sequence {
return TransformingSequence(this, transform)
}
// 末端操作 toList 返回的是一个具体的类型(List)
public fun Sequence.toList(): List {
return this.toMutableList().optimizeReadOnlyList()
}
// 末端操作 forEachIndexed 返回的是一个具体的类型(Unit)
public inline fun Sequence.forEachIndexed(action: (index: Int, T) -> Unit): Unit {
var index = 0
for (item in this) action(checkIndexOverflow(index++), item)
}
Iterator (迭代器)
在 Iterator 处理过程中,每一次的操作都是对整个数据进行操作,需要开辟新的内存来存储中间结果,将结果传递给下一个操作,代码如下所示:
val data = (1..3).asIterable()
.filter { print("F$it, "); it % 2 == 1 }
.map { print("M$it, "); it * 2 }
.forEach { print("E$it, ") }
println(data)
// 输出 F1, F2, F3, M1, M3, E2, E6
如上所示:在 Iterator 处理过程中,调用 filter 方法对整个数据进行操作输出 F1, F2, F3,将结果存储到 List 中, 然后将结果传递给下一个操作 (map)输出 M1, M3 将新的结果在存储的 List 中, 直到所有操作处理完毕。
// 每次操作都会开辟一块新的空间,存储计算的结果
public inline fun Iterable.filter(predicate: (T) -> Boolean): List {
return filterTo(ArrayList(), predicate)
}
// 每次操作都会开辟一块新的空间,存储计算的结果
public inline fun Iterable.map(transform: (T) -> R): List {
return mapTo(ArrayList(collectionSizeOrDefault(10)), transform)
}
对于每次操作都会开辟一块新的空间,存储计算的结果,这是对内存极大的浪费,我们往往只关心最后的结果,而不是中间的过程。
了解完 Sequences 和 Iterator 不同之处,接下来我们从性能和内存两个方面来分析 Sequences 和 Iterator。
Sequences 和 Iterator 性能对比
分别使用 Sequences 和 Iterator 调用它们各自的 filter、map 方法,处理相同的数据的情况下,比较它们的执行时间。
使用 Sequences:
val time = measureTimeMillis {
(1..10000000 * 10).asSequence()
.filter { it % 2 == 1 }
.map { it * 2 }
.count()
}
println(time) // 1197
使用 Iterator:
val time2 = measureTimeMillis {
(1..10000000 * 10).asIterable()
.filter { it % 2 == 1 }
.map { it * 2 }
.count()
}
println(time2) // 23641
Sequences 和 Iterator 处理时间如下所示:
Sequences
Iterator
1197
23641
这个结果是很让人吃惊的,Sequences 比 Iterator 快 19 倍,如果数据量越大,它们的时间差距会越来越大,当我们在读取文件的时候,可能会进行一系列的数据操作 drop、filter 等等,所以 Kotlin 库函数 useLines 等等方法会返回 Sequences,因为它们更加的高效。
Sequences 和 Iterator 内存对比
这里使用了 Prefer Sequence for big collections with more than one processing step 文章的一个例子。
有 1.53 GB 犯罪分子的数据存储在文件中,从文件中找出有多少犯罪分子携带大麻,分别使用 Sequences 和 Iterator,我们先来看一下如果使用 Iterator 处理会怎么样 (这里调用 readLines 函返回 List)
File("ChicagoCrimes.csv").readLines()
.drop(1) // Drop descriptions of the columns
.mapNotNull { it.split(",").getOrNull(6) }
// Find description
.filter { "CANNABIS" in it }
.count()
.let(::println)
运行完之后,您将会得到一个意想不到的结果 OutOfMemoryError
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
调用 readLines 函返回一个集合,有 3 个中间操作,每一个中间操作都需要一块空间存储 1.53 GB 的数据,它们需要占用超过 4.59 GB 的空间,每次操作都开辟了一块新的空间,这是对内存巨大浪费。如果我们使用序列 Sequences 会怎么样呢? (调用 useLines 方法返回的是一个 Sequences)。
File("ChicagoCrimes.csv").useLines { lines ->
// The type of `lines` is Sequence
lines
.drop(1) // Drop descriptions of the columns
.mapNotNull { it.split(",").getOrNull(6) }
// Find description
.filter { "CANNABIS" in it }
.count()
.let { println(it) } // 318185
没有出现 OutOfMemoryError 异常,共耗时 8.3s,由此可见对于文件操作使用序列不仅能提高性能,还能减少内存的使用,从性能和内存这两方面也解释了为什么 Kotlin 库的扩展方法 useLines 等等,读取文件的时候使用 Sequences 而不使用 Iterator。
便捷的 joinToString 方法的使用
joinToString 方法提供了一组丰富的可选择项 (分隔符,前缀,后缀,数量限制等等) 可用于将可迭代对象转换为字符串。
val data = listOf("Java", "Kotlin", "C++", "Python")
.joinToString(
separator = " | ",
prefix = "{",
postfix = "}"
) {
it.toUpperCase()
}
println(data) // {JAVA | KOTLIN | C++ | PYTHON}
这是很常见的用法,将集合转换成字符串,高效利用便捷的 joinToString 方法,开发的时候事半功倍javasubstring截取字符串用法,既然可以添加前缀,后缀,那么可以移除它们吗? 可以的,Kotlin 库函数提供了一些方法,帮助我们实现,如下代码所示。
var data = "**hi dhl**"
// 移除前缀
println(data.removePrefix("**")) // hi dhl**
// 移除后缀
println(data.removeSuffix("**")) // **hi dhl
// 移除前缀和后缀
println(data.removeSurrounding("**")) // hi dhl
// 返回第一次出现分隔符后的字符串
println(data.substringAfter("**")) // hi dhl**
// 如果没有找到,返回原始字符串
println(data.substringAfter("--")) // **hi dhl**
// 如果没有找到,返回默认字符串 "no match"
println(data.substringAfter("--","no match")) // no match
data = "{JAVA | KOTLIN | C++ | PYTHON}"
// 移除前缀和后缀
println(data.removeSurrounding("{", "}")) // JAVA | KOTLIN | C++ | PYTHON
有了这些 Kotlin 库函数,我们就不需要在做 startsWith() 和 endsWith() 的检查了,如果让我们自己来实现上面的功能,我们需要花多少行代码去实现呢,一起来看一下 Kotlin 源码是如何实现的,上面的操作符最终都会调用以下代码,进行字符串的检查和截取。
public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
if (beginIndex < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
}
if (endIndex > value.length) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
}
int subLen = endIndex - beginIndex;
if (subLen < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
}
return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
: new String(value, beginIndex, subLen);
}
参考源码的实现,如果以后遇到类似的需求,但是 Kotlin 库函数又无法满足我们,我们可以以源码为基础进行扩展。
全文到这里就结束了,Kotlin 的强大不止于此,后面还会分享更多的技巧,在 Kotlin 的道路上还有很多实用的技巧等着我们一起来探索。
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