空安全

可空类型与非空类型

Kotlin 的类型系统旨在消除来自代码空引用的危险，也称为《十亿美元的错误》。

许多编程语言（包括 Java）中最常见的陷阱之一，就是访问空引用的成员会导致空引用异常。在 Java 中，这等同于 NullPointerException 或简称 NPE。

Kotlin 的类型系统旨在从我们的代码中消除 NullPointerException。NPE 的唯一可能的原因可能是：

  • 显式调用 throw NullPointerException()；
  • 使用了下文描述的 !! 操作符；
  • 有些数据在初始化时不一致，例如当：
  • Java 互操作：
    • 企图访问平台类型的 null 引用的成员；
    • 用于具有错误可空性的 Java 互操作的泛型类型，例如一段 Java 代码可能会向 Kotlin 的 MutableList 中加入 null，这意味着应该使用 MutableList 来处理它；
    • 由外部 Java 代码引发的其他问题。
      在 Kotlin 中，类型系统区分一个引用可以容纳 null （可空引用）还是不能容纳（非空引用）。例如，String 类型的常规变量不能容纳 null：
  1. fun main(args: Array<String>) {
  2. //sampleStart
  3.     var a: String = "abc"
  4.     a = null // 编译错误
  5. //sampleEnd
  6. }

如果要允许为空，我们可以声明一个变量为可空字符串，写作 String?：

  1. fun main(args: Array<String>) {
  2. //sampleStart
  3.     var b: String? = "abc"
  4.     b = null // ok
  5.     print(b)
  6. //sampleEnd
  7. }

现在，如果你调用 a 的方法或者访问它的属性，它保证不会导致 NPE，这样你就可以放心地使用：

  1. val l = a.length

但是如果你想访问 b 的同一个属性，那么这是不安全的，并且编译器会报告一个错误：

  1. val l = b.length // 错误：变量“b”可能为空

但是我们还是需要访问该属性，对吧？有几种方式可以做到。

在条件中检查 null

首先，你可以显式检查 b 是否为 null，并分别处理两种可能：

  1. val l = if (b != null) b.length else -1

编译器会跟踪所执行检查的信息，并允许你在 if 内部调用 length。同时，也支持更复杂（更智能）的条件：

  1. fun main(args: Array<String>) {
  2. //sampleStart
  3.     val b = "Kotlin"
  4.     if (b != null && b.length > 0) {
  5.         print("String of length ${b.length}")
  6.     } else {
  7.         print("Empty string")
  8.     }
  9. //sampleEnd
  10. }

请注意，这只适用于 b 是不可变的情况（即在检查和使用之间没有修改过的局部变量，或者不可覆盖并且有幕后字段的 val 成员），因为否则可能会发生在检查之后 b 又变为 null 的情况。

安全的调用

你的第二个选择是安全调用操作符，写作 ?.：

  1. fun main(args: Array<String>) {
  2. //sampleStart
  3.     val a = "Kotlin"
  4.     val b: String? = null
  5.     println(b?.length)
  6.     println(a?.length)
  7. //sampleEnd
  8. }

如果 b 非空，就返回 b.length，否则返回 null，这个表达式的类型是 Int?。

安全调用在链式调用中很有用。例如，如果一个员工 Bob 可能会（或者不会）分配给一个部门，并且可能有另外一个员工是该部门的负责人，那么获取 Bob 所在部门负责人（如果有的话）的名字，我们写作：

  1. bob?.department?.head?.name

如果任意一个属性（环节）为空，这个链式调用就会返回 null。

如果要只对非空值执行某个操作，安全调用操作符可以与 let 一起使用：

  1. fun main(args: Array<String>) {
  2. //sampleStart
  3.     val listWithNulls: List<String?> = listOf("Kotlin", null)
  4.     for (item in listWithNulls) {
  5.          item?.let { println(it) } // 输出 A 并忽略 null
  6.     }
  7. //sampleEnd
  8. }

安全调用也可以出现在赋值的左侧。这样，如果调用链中的任何一个接收者为空都会跳过赋值，而右侧的表达式根本不会求值：

  1. // 如果 `person` 或者 `person.department` 其中之一为空，都不会调用该函数：
  2. person?.department?.head = managersPool.getManager()

Elvis 操作符

当我们有一个可空的引用 r 时，我们可以说“如果 r 非空，我使用它；否则使用某个非空的值 x”：

  1. val l: Int = if (b != null) b.length else -1

除了完整的 if-表达式，这还可以通过 Elvis 操作符表达，写作 ?:：

  1. val l = b?.length ?: -1

如果 ?: 左侧表达式非空，elvis 操作符就返回其左侧表达式，否则返回右侧表达式。请注意，当且仅当左侧为空时，才会对右侧表达式求值。

请注意，因为 throw 和 return 在 Kotlin 中都是表达式，所以它们也可以用在 elvis 操作符右侧。这可能会非常方便，例如，检查函数参数：

  1. fun foo(node: Node): String? {
  2.     val parent = node.getParent() ?: return null
  3.     val name = node.getName() ?: throw IllegalArgumentException("name expected")
  4.     // ……
  5. }

!! 操作符

第三种选择是为 NPE 爱好者准备的：非空断言运算符（!!）将任何值转换为非空类型，若该值为空则抛出异常。我们可以写 b!! ，这会返回一个非空的 b 值（例如：在我们例子中的 String）或者如果 b 为空，就会抛出一个 NPE 异常：

  1. val l = b!!.length

因此，如果你想要一个 NPE，你可以得到它，但是你必须显式要求它，否则它不会不期而至。

安全的类型转换

如果对象不是目标类型，那么常规类型转换可能会导致 ClassCastException。另一个选择是使用安全的类型转换，如果尝试转换不成功则返回 null：

  1. val aInt: Int? = a as? Int

可空类型的集合

如果你有一个可空类型元素的集合，并且想要过滤非空元素，你可以使用 filterNotNull 来实现：

  1. val nullableList: List<Int?> = listOf(1, 2, null, 4)
  2. val intList: List<Int> = nullableList.filterNotNull()

原文: https://hltj.gitbooks.io/kotlin-reference-chinese/content/txt/null-safety.html