Kotlin 真香之类型系统

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在学习 Kotlin 的过程中，对 Kotlin 的类型系统产生了好奇，Kotlin 是否存在类似于 Java 中 Object 的公共基类？Kotlin 中是否也有类似于 Java 基础类型这样的单独分支？在研究一番过后，博主发现相较于 Java，Kotlin 交出了更为满意的答案，而且出乎意外地简单，只需要遵循简单的规则，便能理解整个类型系统。

Any

Any 等同于 Java 中的 Object 的概念，Any 在注释中这么写到:

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The root of the Kotlin class hierarchy. Every Kotlin class has [Any] as a superclass.

我们来简单验证下 Any 是一切的基类。

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class Fruit
fun main(args: Array<String>) {
    println(Fruit() is Any)
}

在上面的代码中，我们新建了一个类，然后构造它的实例，看它是否为 Any，答案显而易见地为 true。

我们在看一些 kotlin 中的基础类型，也就是 Int、Double、Float、Byte 等等的父类是否也是 Any。

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println(3.233F is Any)
println(2 is Any)

答案也是true。这里额外地解释下，Kotlin 并没有 Java 中基础类型和封装类型差异化处理，也没有拆箱和装箱的处理。基础类型就是基础类型，但它们也以Any作为父类。

Unit

再来看看 Unit 这个 Kotlin 中的特殊东西。

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/**
 * The type with only one value: the `Unit` object. 
 * This type corresponds to the `void` type in Java.
 */
public object Unit {
    override fun toString() = "kotlin.Unit"
}

在 kotlin 中每个函数一定是有返回值的。

这里说明一下概念，也将会在后续的章节里面再次提到。kotlin 为了这个一定有返回值这个概念，做了很多工作，但好处是非常明显的，我们能够以统一的视角来看待 kotlin 的函数。

Unit 这个概念表征着什么都不做，但什么都不做确实也是一种返回值。如果我们不做任何声明，函数的返回值就是 Unit，表明我返回了一个什么都没做的东西。

我们来验证一下，声明一个空函数，然后打印它。(在 Java 中会编译不过)

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fun justReturn() {
}

fun main(args: Array<String>) {
    print(justReturn())
}

结果输出了kotlin.Unit，证明了返回值就是 Unit。

那么这里有一个疑问，就是 Unit 和 Any 什么关系？我们通过 is 关键字来看看。

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fun main(args: Array<String>) {
    print(justReturn() is Any)
}

恩恩，Unit 也是 Any 的子类！

Nothing

我们继续延展下kotlin 中每个函数一定是有返回值的这个概念。前面我们看的是正常返回的情况，那如果程序发生异常，也会有返回值吗？kotlin 对于这种情况，也是延续了一定有返回值这种概念。这个返回值叫做 - Nothing!

Nothing 意味着不可达，程序实际运行时不会产生任何一个 Nothing 类型对象，啥？！这怎么理解。kotlin 一旦发现返回了 Nothing，会保证后面的代码不再执行。

所以 Nothing 常用于 throw 这样异常退出的情况，这样后续的代码就不会被执行。我们看看 kotlin 中自身的例子。

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/**
 * Terminates the currently running process.
 *
 * @param status serves as a status code; by convention,
 * a nonzero status code indicates abnormal termination.
 *
 * @return This method never returns normally.
 */
@kotlin.internal.InlineOnly
public inline fun exitProcess(status: Int): Nothing {
    System.exit(status)
    throw RuntimeException("System.exit returned normally, while it was supposed to halt JVM.")
}

注意啦，我们再看看 Nothing 在类型系统中的位置。Nothing 与 Any 相反，是一切类型的子类！也就是说 Nothing，是 Fruit、是 School、是 Money、也是 Any。Nothing 意味着不可达的状态，每一种类型都包含这种不可达的状态，因而这种状态 Nothing，是这些的子类。

kotlin nothing

注意上图中 Nothing 所处的位置。

Nullable

kotlin 的一大杀手锏就是这个可空类型，一种类型后面加上?，这种类型就可以为空了。我们来看看引入可空类型过后，类型系统是怎样的。

  1. 首先看看普通类和可空类型之间的关系。
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    class Fruit
    fun main(args: Array<String>) {
        print(Fruit() is Fruit?)
    }

答案是true，这里很好理解，两者之间的区别在于是否可以为空，可以为空的自然而然是基类，不可为空的是可以为空下的一种派生。

  1. Any 是否有可空类型
    kotlin 最让人欣赏的地方在于一个概念贯彻到底。Any 在 kotlin 中也是有可空类型的。感官上 Any? 是 Any 的父类，Any 是不可空类型的父类，所以 Any? 也是不可空类型的父类吗？答案就是这样的，我们来验证下。
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class Fruit
fun main(args: Array<String>) {
    print(Fruit() is Any?)
}

  1. Unit 是否有可空类型
    是的，Unit 也有空类型 Unit?。但这是一个难理解的概念，其本身包含了两个值 Unit 和 null。这是 kotlin 为了延续统一的概念，很少会有场景使用到，但咱们得清楚。

  2. Nothing 是否有可空类型
    Nothing 当然也有可空类型 Nothing?，其本身有且仅有一个值 null，也就是说其就是 null。Nothing 本身不可达，不会有任何一个实例，那就只能是 null 了。

我们来验证一下

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fun main(args: Array<String>) {
	println(null is Nothing)
	println(null is Nothing?)
	println(null is Any)
	println(null is Any?)
}

分别是 false、true、false 和 true。

总结

这里借用下 natpryce 的图，大家看一下这张图，这就是 kotlin 的类型系统。
kotlin class hierachy

咱们只需要理解一下几点，就完全弄明白 kotlin 类型系统。

  1. Any 和 Nothing 分别是所有对象的基类和子类。
  2. 可空类型是不可空类型的父类。

当我们不清楚类型时，对照上面两个概念就能明白。

参考

  1. Mistaeks I Hav Made: A Whirlwind Tour of the Kotlin Type Hierarchy
  2. https://proandroiddev.com/nothing-else-matters-in-kotlin-994a9ef106fc

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