kotlin类与对象——>委托、委托属性

1.委托

　　1.1 委托的实现

　　　　委托模式已经证明是实现继承的一个很好的替代方式，而 Kotlin 可以零样板代码地原生支持它。 Derived 类可以通过将其所有公有成员都委托给指定对象来实现一个接口 Base :

interface Base {
    fun print()
}

class BaseImpl(val x: Int) : Base {
    override fun print() {
        print(x)
    }
}

// by-子句表示 b 将会在 Derived 中内部存储，并且编译器将生成转发给 b 的所有 Base 的方法。
class Derived(b: Base) : Base by b

fun main() {
    val b = BaseImpl(10) 
    Derived (b).print()
}

　　1.2 覆盖由委托实现的接口成员

　　　　覆盖符合预期:编译器会使用 override 覆盖的实现而不是委托对象中的。如果将 override fun printMessage() { print("abc") } 添加到 Derived，那么当调用 printMessage 时程序会输出“abc”而不是“10”:

interface Base {
    fun printMessage()
    fun printMessageLine()
}

class BaseImpl(val x: Int) : Base {
    override fun printMessage() {
        print(x)
    }

    override fun printMessageLine() {
        println(x)
    }
}

class Derived(b: Base) : Base by b {
    override fun printMessage() {
        print("abc")
    }
}

fun main() {
    val b = BaseImpl(10) 
    Derived (b).printMessage()
    Derived (b).printMessageLine()
}

　　　　请注意，以这种方式重写的成员不会在委托对象的成员中调用，委托对象的成员只能访问其自身对接口成员实现

interface Base {
    val message: String
    fun print()
}

class BaseImpl(val x: Int) : Base {
    override val message = "BaseImpl: x = $x" override fun print() {
        println(message)
    }
}

class Derived(b: Base) : Base by b {
    // 在 b 的 `print` 实现中不会访问到这个属性 
    override val message = "Message of Derived"
}

fun main() {
    val b = BaseImpl(10)
    val derived = Derived(b) 
    derived.print() 
    println (derived.message)
}

　　　　注意：在 JVM 平台:当使用带有 default 方法的接口(包括带有 @JvmDefault 注解的 Kotlin 接口)进行委托时，即使实际的委托类型提供了其自身的实现也会调用默认实现。详细信息请参⻅在 Java 中调用 Kotlin。

2.委托属性

　　有一些常⻅的属性类型，虽然我们可以在每次需要的时候手动实现它们，但是如果能够为大家把他们只实现一次并放入一个库会更好。例如包括:

— 延迟属性(lazyproperties):其值只在首次访问时计算;
— 可观察属性(observableproperties):监听器会收到有关此属性变更的通知; 
— 把多个属性储存在一个映射(map)中，而不是每个存在单独的字段中。

　　为了涵盖这些(以及其他)情况，Kotlin 支持委托属性:

class Example {
    var p: String by Delegate()
}

语法是:val/var <属性名>: <类型> by <表达式>。在by后面的表达式是该委托，因为属性对应 的 get()(与 set())会被委托给它的 getValue() 与 setValue() 方法。属性的委托不必实现 任何的接口，但是需要提供一个 getValue() 函数(与 setValue() ⸺对于 var 属性)

　　例如：

import kotlin.reflect.KProperty

class Delegate {
    operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): String {
        return "$thisRef, thank you for delegating '${property.name}' to me!"
    }

    operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: String) {
        println("$value has been assigned to '${property.name}' in $thisRef.")
    }
}

　　当我们从委托到一个 Delegate 实例的 p 读取时，将调用 Delegate 中的 getValue() 函数，所以它第一个参数是读出 p 的对象、第二个参数保存了对 p 自身的描述(例如你可以取它的名字)。例如

val e = Example() 
println(e.p)

输出结果：
Example@33a17727, thank you for delegating ‘p’ to me!

　　类似地，当我们给 p 赋值时，将调用 setValue() 函数。前两个参数相同，第三个参数保存将要被赋予的值

e.p = "NEW"

输出结果:
NEW has been assigned to ‘p’ in Example@33a17727.

　　自 Kotlin 1.1 起你可以在函数或代码块中声明一个委托属性，因此它不一定是类的成员

3.标准委托，Kotlin 标准库为几种有用的委托提供了工厂方法。

4.延迟属性 Lazy

　　lazy() 是接受一个 lambda 并返回一个 Lazy <T> 实例的函数，返回的实例可以作为实现延迟属性的委托:第一次调用 get() 会执行已传递给 lazy() 的 lambda 表达式并记录结果，后续调用get() 只是返回记录的结果。

val lazyValue: String by lazy {
    println("computed!")
    "Hello"
}

fun main() {
    println(lazyValue) 
    println (lazyValue)//只输出Hello
}

　　默认情况下，对于 lazy 属性的求值是同步锁的(synchronized):该值只在一个线程中计算，并且所有线程会看到相同的值。如果初始化委托的同步锁不是必需的，这样多个线程可以同时执行，那么将

　　LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION 作为参数传递给 lazy() 函数。而如果你确定初始化将总是发生在与属性使用位于相同的线程，那么可以使用 LazyThreadSafetyMode.NONE 模式:它不会有任何线程安全的保证以及相关的开销。

5.可观察属性 Observable

　　Delegates.observable() 接受两个参数:初始值与修改时处理程序(handler)。每当我们给属性赋值时会调用该处理程序(在赋值后执行)。它有三个参数:被赋值的属性、旧值与新值

import kotlin.properties.Delegates
class User {
    var name: String by Delegates.observable("<no name>") {
        prop, old, new ->
        println("$old -> $new")
    }
}
fun main() {
    val user = User()
    user.name = "first"
    user.name = "second"
}
//如果你想截获赋值并“否决”它们，那么使用 vetoable() 取代observable() 。在属性被赋新值生 效之前会调用传递给 vetoable 的处理程序

6.把属性储存在映射中

　　一个常⻅的用例是在一个映射(map)里存储属性的值。这经常出现在像解析JSON或者做其他“ 动态”事情的应用中。在这种情况下，你可以使用映射实例自身作为委托来实现委托属性

class User(val map: Map<String, Any?>) {
    val name: String by map
    val age: Int by map
}

在这个例子中，构造函数接受一个映射参数:

 val user = User(mapOf(
            "name" to "John Doe",
            "age" to 25
 ))

委托属性会从这个映射中取值(通过字符串键⸺属性的名称):

println(user.name) // Prints "John Doe" 
println(user.age) // Prints 25

这也适用于 var 属性，如果把只读的 Map 换成 MutableMap 的话:

class MutableUser(val map: MutableMap<String, Any?>) {
    var name: String by map
    var age: Int by map
}

7.局部委托属性(自1.1起)

　　你可以将局部变量声明为委托属性。例如，你可以使一个局部变量惰性初始化

fun example(computeFoo: () -> Foo) {
    val memoizedFoo by lazy(computeFoo)
    if (someCondition && memoizedFoo.isValid()) {
        memoizedFoo.doSomething()
    }
}

//memoizedFoo变量只会在第一次访问时计算。如果someCondition失败，那么该变量根本不会计算。

8.属性委托要求

　　这里我们总结了委托对象的要求。

　　8.1 对于一个只读属性(即val声明的)，委托必须提供一个操作符函数 getValue()，该函数具有以下参数

//— thisRef ⸺ 必须与 属性所有者 类型(对于扩展属性⸺指被扩展的类型)相同或者是其超类型。
//— property ⸺ 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型。
//getValue() 必须返回与属性相同的类型(或其子类型)。

class Resource
class Owner {
    val valResource: Resource by ResourceDelegate()
}

class ResourceDelegate {
    operator fun getValue(thisRef: Owner, property: KProperty<*>): Resource {
        return Resource()
    }
}

　　8.2 对于一个可变属性(即var声明的)，委托必须额外提供一个操作符函数 setValue()，该函数具有以下参数:

//— thisRef ⸺ 必须与 属性所有者 类型(对于扩展属性⸺指被扩展的类型)相同或者是其超类型。
//— property ⸺ 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型。
//— value — 必须与属性类型相同(或者是其超类型)。

class Resource
class Owner {
    var varResource: Resource by ResourceDelegate()
}

class ResourceDelegate(private var resource: Resource = Resource()) {
    operator fun getValue(thisRef: Owner, property: KProperty<*>): Resource {
        return resource
    }

    operator fun setValue(thisRef: Owner, property: KProperty<*>, value: Any?) {
        if (value is Resource) {
            resource = value
        }
    }
}

　　getValue() 或/与 setValue() 函数可以通过委托类的成员函数提供或者由扩展函数提供。当你需要委托属性到原本未提供的这些函数的对象时后者会更便利。两函数都需要用 operator 关键字来进行标记

　　8.3 委托类可以实现包含所需 operator 方法的 ReadOnlyProperty 或 ReadWriteProperty 接口之一。这俩接口是在 Kotlin 标准库中声明的:

interface ReadOnlyProperty<in R, out T> {
    operator fun getValue(thisRef: R, property: KProperty<*>): T
}

interface ReadWriteProperty<in R, T> {
    operator fun getValue(thisRef: R, property: KProperty<*>): T
    operator fun setValue(thisRef: R, property: KProperty<*>, value: T)
}

9.翻译规则

　　在每个委托属性的实现的背后，Kotlin编译器都会生成辅助属性并委托给它。例如，对于属性 prop，生成隐藏属性 prop$delegate，而访问器的代码只是简单地委托给这个附加属性

class C {
    var prop: Type by MyDelegate()
}

// 这段是由编译器生成的相应代码:
class C {
    private val prop$delegate = MyDelegate()
    var prop: Type
        get() = prop$delegate.getValue(this, this::prop)
        set(value: Type) = prop$delegate.setValue(this, this::prop, value)
}

　　Kotlin 编译器在参数中提供了关于 prop 的所有必要信息:第一个参数 this 引用到外部类 C 的实例而 this::prop 是 KProperty 类型的反射对象，该对象描述 prop 自身。

　　请注意，直接在代码中引用绑定的可调用引用的语法 this::prop 自 Kotlin 1.1 起才可用。

10. 提供委托(自1.1 起)

　　通过定义 provideDelegate 操作符，可以扩展创建属性实现所委托对象的逻辑。如果 by 右侧所使用的对象将 provideDelegate 定义为成员或扩展函数，那么会调用该函数来创建属性委托实例。

　　provideDelegate 的一个可能的使用场景是在创建属性时(而不仅在其 getter 或 setter 中)检测属性一致性。　　

　　例如，如果要在绑定之前检测属性名称，可以这样写：

class ResourceDelegate<T> : ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
    override fun getValue(thisRef: MyUI, property: KProperty<*>): T {
        ...
    }
}

class ResourceLoader<T>(id: ResourceID<T>) {
    operator fun provideDelegate(
            thisRef: MyUI,
            prop: KProperty<*>
    ): ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
        checkProperty(thisRef, prop.name)
        // 创建委托
        return ResourceDelegate()
    }

    private fun checkProperty(thisRef: MyUI, name: String) {
        ......
    }
}

class MyUI {
    fun <T> bindResource(id: ResourceID<T>): ResourceLoader<T> {
        ......
    }

    val image by bindResource(ResourceID.image_id)
    val text by bindResource(ResourceID.text_id)
}

//provideDelegate 的参数与 getValue 相同:
//— thisRef —— 必须与 属性所有者 类型(对于扩展属性⸺指被扩展的类型)相同或者是它的超类 型;
//— property —— 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型。
//在创建 MyUI 实例期间，为每个属性调用 provideDelegate 方法，并立即执行必要的验证

　　如果没有这种拦截属性与其委托之间的绑定的能力，为了实现相同的功能，你必须显式传递属性名，这不是很方便:

// 检测属性名称而不使用“provideDelegate”功能 
class MyUI {
    val image by bindResource(ResourceID.image_id, "image")
    val text by bindResource(ResourceID.text_id, "text")
}

fun <T> MyUI.bindResource(
        id: ResourceID<T>,
        propertyName: String
): ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
    checkProperty(this, propertyName) 
    // 创建委托
}

　　在生成的代码中，会调用 provideDelegate 方法来初始化辅助的 prop$delegate 属性。比较对于属性声明 val prop: Type by MyDelegate() 生成的代码与上面(当 provideDelegate 方法不存在时)生成的代码

class C {
    var prop: Type by MyDelegate()
}
// 这段代码是当“provideDelegate”功能可用时
// 由编译器生成的代码:
class C {
    // 调用“provideDelegate”来创建额外的“delegate”属性
    private val prop$delegate = MyDelegate().provideDelegate(this, this::prop)
    var prop: Type
        get() = prop$delegate.getValue(this, this::prop)
        set(value: Type) = prop$delegate.setValue(this, this::prop, value)
    //请注意，provideDelegate 方法只影响辅助属性的创建，并不会影响为getter或setter生成的代码。
}

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