Kotlin 是如何避免空指针问题的

在谈Kotlin的优势的时候，大家都会想到空指针安全这一点，那么Kotlin又是如何避免这些问题的呢？下面从Kotlin的一些语法规则上给出介绍。

可空类型

默认声明的变量是不能为 null 的，如果要使变量能为 null， 需要添加 ?操作符。例如：

val name: String = null // 编译错误

var name = "harry"
name = null // 编译错误

// 正确的写法
var name: String? = null

var name: String? = "harry"
name = null

同样， 方法的返回值，如果可能返回空，也要加 ?。

fun test(): String? = if ... else null

安全空访问

智能类型转换是一个相当好的特点，可以安全访问可空变量。例如：

var name: String? = "harry"

if (name != null) {
println(name.length)
}

但是，考虑到多个 null 检测，代码的可读性就变差。例如：

class Country(val name: String)
class City(val name: String, val country: Country?)
class Persion(val name: String, val city: City?)t

fun getCountryName(persion: Persion?): String? {
    var countryName: String? = null
    if (persion != null) {
        val city = persion.city
        if (city != null) {
            val country = city.conutry
            if (country != null) {
                countryName = country.name
            }
        }
    }
    return countryName
}

嵌套的 null 检测， 代码可读性较差， Kotlin提供了简明的写法 ?。例如：

fun getCountryName(persion: Persion?) = persion?.city?.country?.name

非空断言

有时候，要将可空的变量转成非空的， 常见于Java， 我们知道变量是不可能为 null 的， 可以用非空断言 !!。例如：

val nullableString: String? = "hello world"
val string: String = nullableString!!

var name: String? = null
name = "jason"
val len = name!!.length

Elvis操作

Java里面， 有个三元操作?:， 实现 if … else … 的赋值。Kotlin 也有这个操作符， 但是用法不一样，例如：

val nullableName: String? = ...
val name: String = nullableName ?: "default_name"

如上代码意思了， 如果 nullableName 为 null， 就赋值 “default_name”。?:主要用于如果变量为 null就设置默认值。

安全类型转换

如果想安全地进行类型转换， 当转换失败时结果 null， 这种情况可用 as?。

val location: Any = "London"
val safeString: String? = location as? String
val safeInt: Int? = location as? Int

原理

为了更好的理解Kotlin空指针的原理。下面来看一下Kotlin是如何利用工具给开发者在编译前给出提示的。
以下面的Java判断空值方法为例：

public void foo(Bar bar) { /*…*/ }

对于这样一个典型的方法，如果传入的参数为null，那么通常的处理方式是检查输入：

public void foo(Bar bar) { 
  if (bar == null) 
    throw IllegalArgumentException(); /*…*/
}

如果调用该方法时传入了null，那么它会抛出异常，并提供有用的信息。但这要到运行的时候才能看到。如果方法定义本身就能明确表达不接受null参数的意图就好了。于是，上述代码可以进一步改进为：

public void foo(@NotNull Bar bar) { 
  if (bar == null) 
    throw IllegalArgumentException() /*…*/
}

如此一来，像IntelliJ IDEA这样的工具在检测到调用者可能传入null时就会提醒开发者。这样的代码没错，但就是有点啰嗦。
Kotlin采用了一种不同的null处理方式。它对可空类型和不可空类型作了区分，可空的类型后面会跟一个问号，比如Bar？，而Bar类型的变量则不可为空。于是，在Kotlin中，上述Java代码就变成了下面这样：

public fun foo(bar : Bar) { /*…*/ }

Kotlin非常简洁且富有表现力。这从上面的例子可见一斑。