Kotlin 語言學習(4) - 數據類、類委託 及 object 關鍵字
Kotlin 語言學習(5) - lambda 表達式和成員引用
一、本文概要
二、內聯函數
當我們使用lambda表達式時，它會被正常地編譯成匿名類。這表示每調用一次lambda表達式，一個額外的類就會被創建，並且如果lambda捕捉了某個變量，那麼每次調用的時候都會創建一個新的對象，這會帶來運行時的額外開銷，導致使用lambda比使用一個直接執行相同代碼的函數效率更低。
如果使用inline修飾符標記一個函數，在函數被調用的時候編譯器並不會生成函數調用的代碼，而是 使用函數實現的真實代碼替換每一次的函數調用。
2.1 內聯函數如何運作
當一個函數被聲明爲inline時，它的函數體是內聯的，也就是說，函數體會被直接替換到函數被調用地方，下面我們來看一個簡單的例子，下面是我們定義的一個內聯的函數：
inline fun inlineFunc(prefix : String, action : () -> Unit) {
println("call before $prefix")
action()
println("call after $prefix")
}
我們用如下的方法來使用這個內聯函數：
fun main(args: Array<String>) {
inlineFunc("inlineFunc") {
println("HaHa")
}
}
運行結果爲：
>> call before inlineFunc
>> HaHa
>> call after inlineFunc
最終它會被編譯成下面的字節碼：
fun main(args: Array<String>) {
println("call before inlineFunc")
println("HaHa")
println("call after inlineFunc")
}
lambda表達式和inlineFunc的實現部分都被內聯了，由lambda生成的字節碼成了函數調用者定義的一部分，而不是被包含在一個實現了函數接口的匿名類中。
傳遞函數類型的變量作爲參數
在調用內聯函數的時候，也可以傳遞函數類型的變量作爲參數，還是上面的例子，我們換一種調用方式：
fun main(args: Array<String>) {
val call : () -> Unit = { println("HaHa") }
inlineFunc("inlineFunc", call)
}
那麼此時最終被編譯成的Java字節碼爲：
fun main(args: Array<String>) {
println("call before inlineFunc ")
action()
println("call after inlineFunc")
}
在這種情況，只有inlineFunc的實現部分被內聯了，而lambda的代碼在內聯函數被調用點是不可用的。
在兩個不同的位置使用同一個內聯函數
如果在兩個不同的位置使用同一個內聯函數，但是用的是不同的lambda，那麼內聯函數會在每一個被調用的位置分別內聯，內聯函數的代碼會被拷貝到使用它的兩個不同位置，並把不同的lambda替換到其中。
2.2 內聯函數的限制
鑑於內聯的運作方式，不是所有使用 lambda 的函數都可以被內聯。當函數被內聯的時候，作爲參數的lambda表達式的函數體會被 替換到最終生成的代碼中。
這將限制函數體中的lambda參數的使用：
- 如果
lambda參數 被調用，這樣的代碼能被容易地內聯。 - 如果
lambda參數 在某個地方被保存起來，以便以後繼續使用，lambda表達式的代碼 將不能被內聯，因此必須要 有一個包含這些代碼的對象存在。
一般來說，參數如果 被直接調用或者作爲參數傳遞 給另外一個inline函數，它是可以被內聯的，否則，編譯器會 禁止參數被內聯 並給出錯誤信息Illeagal usage of inline-parameter。
例如，許多作用於序列的函數會返回一些類的實例，這些類代表對應的序列操作並接收lambda作爲構造方法的參數，以下是Sequence.map函數的定義：
fun <T, R> Sequence<T>.map(transform : (T) -> R) : Sequence<R> {
return TransformingSequence(this, transform);
}
map函數沒有直接調用作爲transform參數傳遞進來的函數。而是將這個函數傳遞給一個類的構造方法，構造方法將它保存在一個屬性當中。爲了支持這一點，作爲transform參數傳遞的lambda需要 被編譯成標準的非內聯表示法，即一個實現了函數接口的匿名類。
如果一個函數期望兩個或更多的lambda函數，可以選擇只內聯其中一些參數，因爲一個lambda可能會包含很多代碼或者 以不允許內聯的方式調用，接收這樣的非內聯lambda的參數，可以用noinline修飾符來標記它：
inline fun foo(inlined : () -> Unit, noinline noinlined : () -> Unit) {
}
注意，編譯器完全支持 內聯跨模塊的函數或者第三方庫定義的函數，也可以在 Java 中調用絕大部分內聯函數。
2.3 內聯集合操作
大部分標準庫中的集合函數都帶有lambda參數。例如filter，它被聲明爲內聯函數，這意味着filter函數，以及傳遞給它的lambda字節碼會被內聯到filter被調用的地方，因此我們不用擔心性能問題。
假如我們像下面這樣，連續調用filter和map兩個操作：
println(people.filter{ it.age > 30 }.map(Person :: name))
這個例子使用了一個lambda表達式和一個成員引用，filter和map函數都被聲明爲inline函數，所以不會額外產生類或者對象，但是上面的代碼會創建一箇中間集合來保存列表過濾的結果。
2.4 決定何時將函數聲明成內聯
對於普通函數的調用，JVM已經提供了強大的內聯支持。它會分析代碼的執行，並在任何通過內聯能夠帶來好處的時候將函數調用內聯。
帶有lambda參數的函數內聯能帶來好處：
- 節約了函數調用的開銷，節約了爲
lambda創建匿名類，以及創建lambda實例對象的開銷。 JVM目前並沒有聰明到總是能夠將函數調用內聯。- 內聯使得我們可以使用一些不可能被普通
lambda使用的特性，例如 非局部返回。
但是在使用inline關鍵字的時候，還是應該注意代碼的長度，如果你要內聯的函數很大，將它的字節碼拷貝到每一個調用點將會極大地增加字節碼的長度。在這種情況下，你應該將那些與lambda參數無關的代碼抽取到一個獨立的非內聯函數中。
三、高階函數中的控制流
當你使用lambda去替換像循環這樣的命令式代碼結構時，很快就會遇到return表達式的問題，把一個return語句放在循環的中間是很簡單的事。但是如果將循環替換成一個類似filter的函數呢？
3.1 lambda 中的返回語句：從一個封閉的函數返回
下面，我們通過一個例子來演示，在集合當中尋找名爲Alice的人，找到了就直接返回：
data class Person(val name: String, val age: Int)
val people = listOf(Person("Alice", 29), Person("Bob", 31))
fun lookForAlice(people: List<Person>) {
people.forEach {
if (it.name == "Alice") {
println("Found!")
return
}
}
println("Alice is not found")
}
fun main(args: Array<String>) {
lookForAlice(people)
}
運行結果爲：
>> Found !
如果在lambda中使用return關鍵字，它會 從調用 lambda 的函數 中返回，並不只是 從 lambda 中返回，這樣的return語句叫做 非局部返回，因爲它從一個比包含return的代碼塊更大的代碼塊中返回了。
需要注意的是，只有 以 lambda 作爲參數的函數是內聯函數 的時候才能從更外層的函數返回。在一個非內聯的lambda中使用return表達式是不允許的，一個非內聯函數可以把它的lambda保存在變量中，以便在函數返回以後可以繼續使用，這個時候lambda想要去影響函數的返回已經太晚了。
3.2 從 lambda 中返回：使用標籤返回
也可以在lambda表達式中使用局部返回，類似於for循環中的break表達式，它會終止lambda的執行，並接着從調用lambda的代碼處執行。
要區分局部返回和非局部返回，要用到標籤。想從一個lambda表達式處返回你可以標記它，然後在return關鍵字後面引用這個標籤。
data class Person(val name: String, val age: Int)
val people = listOf(Person("Alice", 29), Person("Bob", 31))
fun lookForAlice(people: List<Person>) {
people.forEach label@{
if (it.name == "Alice") return@label
}
println("Alice might be somewhere")
}
fun main(args: Array<String>) {
lookForAlice(people)
}
運行結果爲：
>> Alice might be somewhere
另一種選擇是，使用lambda作爲參數的函數的函數名可以作爲標籤，也就是上面的forEach，如果你顯示地指定了lambda表達式的標籤，再使用函數名作爲標籤沒有任何效果。
3.3 匿名函數：默認使用局部返回
匿名函數是一種不同的用於編寫傳遞給函數的代碼塊的方式，先來看一個示例：
data class Person(val name: String, val age: Int)
val people = listOf(Person("Alice", 29), Person("Bob", 31))
fun lookForAlice(people: List<Person>) {
people.forEach(fun (person) {
if (person.name == "Alice") return
println("${person.name} is not Alice")
})
}
fun main(args: Array<String>) {
lookForAlice(people)
}
運行結果爲：
>> Bob is not Alice
匿名函數和普通函數有相同的指定返回值類型的規則，代碼塊匿名函數 需要顯示地指定返回類型，如果使用 表達式函數體，就可以省略返回類型。
在匿名函數中，不帶return表達式會從匿名函數返回，而不是從包含匿名函數的函數返回，這條規則很簡單：return從最近的使用fun關鍵字聲明的函數返回。
lambda表達式沒有使用fun關鍵字，所以lambda中的return從最外層的函數返回。- 匿名函數使用了
fun，因此return表達式從匿名函數返回。
儘管匿名函數看起來和普通函數很相似，但它其實是lambda表達式的另一種語法形式而已。關於lambda表達式如何實現，以及在內聯函數中如何被內聯的討論同樣適用於匿名函數。