Kotlin与Java互操作

互操作就是在Kotlin中可以调用其他编程语言的接口，只要它们开放了接口，Kotlin就可以调用其成员属性和成员方法，这是其他编程语言所无法比拟的。同时，在进行Java编程时也可以调用Kotlin中的API接口。

Kotlin调用Java

Kotlin在设计时就考虑了与Java的互操作性。可以从Kotlin中自然地调用现有的Java代码，在Java代码中也可以很顺利地调用Kotlin代码。例如，在Kotlin中调用Java的Util的list库。

基本的互操作行为如下：

属性读写

Kotlin可以自动识别Java中的getter/setter函数，而在Java中可以过getter/setter操作Kotlin属性。

循Java约定的getter和setter方法（名称以get开头的无参数方法和以set开头的单参数方法）在Kotlin中表示为属性。如果Java类只有一个setter，那么它在Kotlin中不会作为属性可见，因为Kotlin目前不支持只写（set-only）属性。

空安全类型

Kotlin的空安全类型的原理是，Kotlin在编译过程中会增加一个函数调用，对参数类型或者返回类型进行控制，开发者可以在开发时通过注解@Nullable和@NotNull方式来限制Java中空值异常。

Java中的任何引用都可能是null，这使得Kotlin对来自Java的对象进行严格的空安全检查是不现实的。Java声明的类型在Kotlin中称为平台类型，并会被特别对待。对这种类型的空检查要求会放宽，因此对它们的安全保证与在Java中相同。

当调用平台类型变量的方法时，Kotlin不会在编译时报告可空性错误，但是在运行时调用可能会失败，因为空指针异常。

平台类型是不可标识的，这意味着不能在代码中明确地标识它们。当把一个平台值赋给一个Kotlin变量时，可以依赖类型推断（该变量会具有所推断出的平台类型，如上例中item所具有的类型），或者选择我们所期望的类型（可空的或非空类型均可）。

如果选择非空类型，编译器会在赋值时触发一个断言，这样可以防止Kotlin的非空变量保存空值。当把平台值传递给期待非空值等的Kotlin函数时，也会触发一个断言。总的来说，编译器尽力阻止空值的传播（由于泛型的原因，有时这不可能完全消除）。

平台类型标识法

如上所述，平台类型不能在程序中显式表述，因此在语言中没有相应语法。 然而，编译器和 IDE 有时需要（在错误信息中、参数信息中等）显示他们，Koltin提供助记符来表示他们：

• T! 表示“T 或者 T?”；

  
  

• (Mutable)Collection! 表示“可以可变或不可变、可空或不可空的 T 的 Java 集合”；

• Array<(out) T>! 表示“可空或者不可空的 T（或 T 的子类型）的 Java 数组”。

可空注解

由于泛型的原因，Kotlin在编译时可能出现空异常，而使用空注解可以有效的解决这一情况。编译器支持多种可空性注解：

• JetBrains：org.jetbrains.annotations 包中的 

@Nullable 和 @NotNull；

• Android：com.android.annotations 和 android.support.annotations；

• JSR-305：javax.annotation；

• FindBugs：edu.umd.cs.findbugs.annotations；

• Eclipse：org.eclipse.jdt.annotation；

• Lombok：lombok.NonNull；

JSR-305 支持

在JSR-305中，定义的 @Nonnull 注解来表示 Java 类型的可空性。

如果 @Nonnull(when = ...) 值为 When.ALWAYS，那么该注解类型会被视为非空；When.MAYBE 与 When.NEVER 表示可空类型；而 When.UNKNOWN 强制类型为平台类型。

可针对 JSR-305 注解编译库，但不需要为库的消费者将注解构件（如 jsr305.jar）指定为编译依赖。Kotlin 编译器可以从库中读取 JSR-305 注解，并不需要该注解出现在类路径中。

自 Kotlin 1.1.50 起， 也支持自定义可空限定符（KEEP-79）

类型限定符

如果一个注解类型同时标注有 @TypeQualifierNickname 与 JSR-305 @Nonnull（或者它的其他别称，如 @CheckForNull），那么该注解类型自身将用于 检索精确的可空性，且具有与该可空性注解相同的含义。

类型限定符默认值

@TypeQualifierDefault 引入应用时在所标注元素的作用域内定义默认可空性的注解。这些注解类型应自身同时标注有 @Nonnull（或其别称）与 @TypeQualifierDefault(...) 注解， 后者带有一到多个 ElementType 值。

• ElementType.METHOD 用于方法的返回值；

• ElementType.PARAMETER 用于值参数；

• ElementType.FIELD 用于字段；

• ElementType.TYPE_USE（自 1.1.60 起）适用于任何类型，包括类型参数、类型参数的上界与通配符类型。

  
  

当类型并未标注可空性注解时使用默认可空性，并且该默认值是由最内层标注有带有与所用类型相匹配的 ElementType 的类型限定符默认注解的元素确定。

也支持包级的默认可空性：

@UnderMigration 注解

库的维护者可以使用 @UnderMigration 注解（在单独的构件 kotlin-annotations-jvm 中提供）来定义可为空性类型限定符的迁移状态。

@UnderMigration(status = ...) 中的状态值指定了编译器如何处理 Kotlin 中注解类型的不当用法（例如，使用 @MyNullable 标注的类型值作为非空值）：

• MigrationStatus.STRICT 使注解像任何纯可空性注解一样工作，即对不当用法报错并影响注解声明内的类型在 Kotlin中的呈现；

• 对于 MigrationStatus.WARN，不当用法报为警告而不是错误； 但注解声明内的类型仍是平台类型；

• MigrationStatus.IGNORE 则使编译器完全忽略可空性注解。

库的维护者还可以将 @UnderMigration 状态添加到类型限定符别称与类型限定符默认值中。例如：

注意：可空性注解的迁移状态并不会从其类型限定符别称继承，而是适用于默认类型限定符的用法。如果默认类型限定符使用类型限定符别称，并且它们都标注有 @UnderMigration，那么使用默认类型限定符的状态。

返回void的方法

如果在Java中返回void，那么Kotlin返回的就是Unit。如果在调用时返回void，那么Kotlin会事先识别该返回值为void。

注解的使用

@JvmField是Kotlin和Java互相操作属性经常遇到的注解；@JvmStatic是将对象方法编译成Java静态方法；@JvmOverloads主要是Kotlin定义默认参数生成重载方法；@file:JvmName指定Kotlin文件编译之后生成的类名。

NoArg和AllOpen

数据类本身属性没有默认的无参数的构造方法，因此Kotlin提供一个NoArg插件，支持JPA注解，如@Entity。AllOpen是为所标注的类去掉final，目的是为了使该类允许被继承，且支持Spring注解，如@Componet；支持自定义注解类型，如@Poko。

泛型

Kotlin 的泛型与 Java 有点不同，读者可以具体参考泛型章节。Kotlin中的通配符“”代替Java中的“？”；协变和逆变由Java中的extends和super变成了out和in，如ArrayList；在Kotlin中没有Raw类型，如Java中的List对应于Kotlin就是List<>。

与Java一样，Kotlin在运行时不保留泛型，也就是对象不携带传递到它们的构造器中的类型参数的实际类型，即ArrayList()和ArrayList()是不能区分的。这使得执行is检查不可能照顾到泛型，Kotlin只允许is检查星投影的泛型类型。

Java数组

与 Java 不同，Kotlin 中的数组是不型变的。这意味着 Kotlin 不允许我们把一个 Array 赋值给一个 Array， 从而避免了可能的运行时故障。Kotlin 也禁止我们把一个子类的数组当做超类的数组传递给 Kotlin 的方法， 但是对于 Java 方法，这是允许的（通过 Array<(out) String>! 这种形式的平台类型）。

Java 平台上，数组会使用原生数据类型以避免装箱/拆箱操作的开销。 由于 Kotlin 隐藏了这些实现细节，因此需要一个变通方法来与 Java 代码进行交互。 对于每种原生类型的数组都有一个特化的类（IntArray、 DoubleArray、 CharArray 等等）来处理这种情况。 它们与 Array 类无关，并且会编译成 Java 原生类型数组以获得最佳性能。

例如，假设有一个接受 int 数组索引的 Java 方法。

在 Kotlin 中调用该方法时，你可以这样传递一个原生类型的数组。

当编译为 JVM 字节代码时，编译器会优化对数组的访问，这样就不会引入任何开销。

即使当我们使用索引定位时，也不会引入任何开销：

最后，in-检测也没有额外开销：

Java 可变参数

Java 类有时声明一个具有可变数量参数（varargs）的方法来使用索引。

在这种情况下，你需要使用展开运算符 * 来传递 IntArray。

目前，无法传递 null 给一个声明为可变参数的方法。

SAM转换

就像Java 8一样，Kotlin支持SAM转换，这意味着Kotlin函数字面值可以被自动转换成只有一个非默认方法的Java接口的实现，只要这个方法的参数类型能够与这个Kotlin函数的参数类型相匹配就行。

首先使用Java创建一个SAMInJava类，然后通过Kotlin调用Java中的接口。

然后在Kotlin中调用该Java接口。

运行结果为：

如果Java类有多个接受函数式接口的方法，那么可以通过使用将Lambda表达式转换为特定的SAM类型的适配器函数来选择需要调用的方法。

注意：SAM转换只适用于接口，而不适用于抽象类，即使这些抽象类只有一个抽象方法。此功能只适用于Java互操作；因为Kotlin具有合适的函数类型，所以不需要将函数自动转换为Kotlin接口的实现，因此不受支持。

除此之外，Kotlin调用Java还有很多的内容，读者可以通过下面的链接来了解：Kotlin调用Java

Java调用Kotlin

Java 可以轻松调用 Kotlin 代码。

属性

Kotlin属性会被编译成以下Java元素：

• getter方法，其名称通过加前缀get得到；

• setter方法，其名称通过加前缀set得到（只适用于var属性）；

• 私有字段，与属性名称相同（仅适用于具有幕后字段的属性）。

  
  

例如，将Kotlin变量编译成Java中的变量声明。

如果属性名称是以is开头的，则使用不同的名称映射规则：getter的名称与属性名称相同，并且setter的名称是通过将is替换成set获得的。例如，对于属性isOpen，其getter会称作isOpen()，而其setter会称作setOpen()。这一规则适用于任何类型的属性，并不仅限于Boolean。

包级函数

例如，在org.foo.bar 包内的 example.kt 文件中声明的所有的函数和属性，包括扩展函数， 该 类会编译成一个名为 org.foo.bar.ExampleKt 的 Java 类的静态方法。

首先，新建一个ExampleKt.kt的文件，并新建一个bar函数：

然后，在Java中调用这个函数。

当然，可以使用@JvmName注解修改所生成的Java类的类名。例如：

那么在Java调用时就需要修改类名。例如：

在多个文件中生成相同的Java类名（包名相同并且类名相同或者有相同的@JvmName注解）通常是错误的。然而，编译器能够生成一个单一的Java外观类，它具有指定的名称且包含来自于所有文件中具有该名称的所有声明。要生成这样的外观，请在所有的相关文件中使用@JvmMultifileClass注解。

实例字段

如果需要在Java中将Kotlin属性作为字段暴露，那么就需要使用@JvmField注解对其进行标注。使用@JvmField注解标注后，该字段将具有与底层属性相同的可见性。如果一个属性有幕后字段（Backing Field）、非私有的、没有open/override或者const修饰符，并且不是被委托的属性，那么可以使用@JvmField注解该属性。

首先，新建一个kt类，并添加如下代码。

然后在Java中调用该代码，

延迟初始化的属性（在Java中）也会暴露为字段， 该字段的可见性与 lateinit 属性的 setter 相同。

静态字段

在命名对象或伴生对象时，声明的 Kotlin 属性会在该命名对象或包含伴生对象的类中包含静态幕后字段。通常这些字段是私有的，但可以通过以下方式之一暴露出来。

• @JvmField 注解；

• lateinit 修饰符；

• const 修饰符。

使用 @JvmField 标注的属性，可以使其成为与属性本身具有相同可见性的静态字段。例如：

然后，在Java代码中调用属性。

在命名对象或者伴生对象中的一个延迟初始化的属性具有与属性 setter 相同可见性的静态幕后字段。

然后，在Java中使用该字段的属性。

用 const 标注的（在类中以及在顶层的）属性在 Java 中会成为静态字段，首先新建一个kt文件。

然后，在Java中可以直接调用该属性即可。

静态方法

Kotlin将包级函数表示为静态方法。如果对这些函数使用@JvmStatic进行标注，那么Kotlin还可以为在命名对象或伴生对象中定义的函数生成静态方法。如果使用该注解，那么编译器既会在相应对象的类中生成静态方法，也会在对象自身中生成实例方法。例如：

现在，foo()在Java中是静态的，而bar()不是静态的。

对于命名对象，也存在同样的规律。

在 Java 中使用。

@JvmStatic　注解也可以应用于对象或伴生对象的属性， 使其 getter 和 setter 方法在该对象或包含该伴生对象的类中是静态成员。

可见性

Kotlin的可见性以下列方式映射到Java代码中。

• private 成员编译成 private 成员；

• private 的顶层声明编译成包级局部声明；

• protected 保持 protected（注意 Java 允许访问同一个包中其他类的受保护成员， 而 Kotlin 不能，所以Java 类会访问更广泛的代码）；

• internal 声明会成为 Java 中的 public。internal 类的成员会通过名字修饰，使其更难以在 Java 中意外使用到，并且根据 Kotlin 规则使其允许重载相同签名的成员而互不可见；

• public 保持 public。

KClass

有时你需要调用有 KClass 类型参数的 Kotlin 方法。 因为没有从 Class 到 KClass 的自动转换，所以你必须通过调用 Class.kotlin 扩展属性的等价形式来手动进行转换。例如：

签名冲突

有时我们想让一个 Kotlin 中的命名函数在字节码中有另外一个 JVM 名称，最突出的例子是由于类型擦除引发的。

这两个函数不能同时定义在一个类中，因为它们的 JVM 签名是一样的。如果我们真的希望它们在 Kotlin 中使用相同的名称，可以使用 @JvmName 去标注其中的一个（或两个），并指定不同的名称作为参数。例如：

在 Kotlin 中它们可以用相同的名称 filterValid 来访问，而在 Java 中，它们分别是 filterValid 和 filterValidInt。同样的技巧也适用于属性中。例如：

生成重载

通常，如果你写一个有默认参数值的 Kotlin 函数，在 Java 中只会有一个所有参数都存在的完整参数签名的方法可见，如果希望向 Java 调用者暴露多个重载，可以使用 @JvmOverloads 注解。该注解可以用于构造函数、静态方法中，但不能用于抽象方法和在接口中定义的方法。

对于每一个有默认值的参数，都会生成一个额外的重载，这个重载会把这个参数和它右边的所有参数都移除掉。在上例中，会生成以下代码 。

请注意，如次构造函数中所述，如果一个类的所有构造函数参数都有默认值，那么会为其生成一个公有的无参构造函数，此时就算没有 @JvmOverloads 注解也有效。

受检异常

如上所述，Kotlin 没有受检异常。 所以，通常 Kotlin 函数的 Java 签名不会声明抛出异常， 于是如果我们有一个这样的 Kotlin 函数。首先，新建一个kt文件。

然后，在 Java 中调用它的时候，需要使用try{}catch{}来捕捉这个异常。

因为 foo() 没有声明 IOException，我们从 Java 编译器得到了一个报错消息。 为了解决这个问题，要在 Kotlin 中使用 @Throws 注解。

空安全性

当从Java中调用Kotlin函数时，没有任何方法可以阻止Kotlin中的空值传入。Kotlin在JVM虚拟机中运行时会检查所有的公共函数，可以检查非空值，这时候就可以通过NullPointerException得到Java中的非空值代码。

型变的泛型

当 Kotlin 的类使用了声明处型变时，可以通过两种方式从Java代码中看到它们的用法。让我们假设我们有以下类和两个使用它的函数：

将这两个函数转换成Java代码如下：

问题是，在 Kotlin 中我们可以这样写 unboxBase(boxDerived("s"))，但是在 Java 中是行不通的，因为在 Java 中类 Box 在其泛型参数 T 上是不型变的，于是 Box 并不是 Box 的子类。 要使其在 Java 中工作，我们按以下这样定义 unboxBase。

这里我们使用 Java 的通配符类型（? extends Base）来通过使用处型变来模拟声明处型变，因为在 Java 中只能这样。

当它作为参数出现时，为了让 Kotlin 的 API 在 Java 中工作，对于协变定义的 Box 我们生成 Box 作为 Box<? extends Super> （或者对于逆变定义的 Foo 生成 Foo<? super Bar>）。当它是一个返回值时， 我们不生成通配符，因为否则 Java 客户端将必须处理它们（并且它违反常用 Java 编码风格）。因此，我们的示例中的对应函数实际上翻译如下：

注意：当参数类型是 final 时，生成通配符通常没有意义，所以无论在什么地方 Box 始终转换为 Box。如果我们在默认不生成通配符的地方需要通配符，我们可以使用 @JvmWildcard 注解：

另一方面，如果我们根本不需要默认的通配符转换，我们可以使用@JvmSuppressWildcards。

注意：@JvmSuppressWildcards 不仅可用于单个类型参数，还可用于整个声明（如函数或类），从而抑制其中的所有通配符。

Nothing 类型

类型 Nothing 是特殊的，因为它在 Java 中没有自然的对应。确实，每个 Java 引用类型，包括 java.lang.Void 都可以接受 null 值，但是 Nothing 不行，以为这种类型不能在 Java 中被准确表示。这就是为什么在使用 Nothing 参数的地方 Kotlin 生成一个原始类型：

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