Kotlin系列二:面向对象编程(类与对象)

本文主要参考:郭霖《第一行代码》 Kotlin部分学习记录

目录

一  类与对象

二 继承

三 构造函数

3.1 主构造函数

3.2 次构造函数。

四 接口


一  类与对象

Kotlin中用class关键字来声明一个类:

class Person {
    var name = ""
    var age = 0

    fun eat() {
        println(name + " is eating. He is " + age + " years old.")
    }
}

类的实例化:

val p = Person()

main()函数中的使用:

fun main() {
    val p = Person()
    p.name = "Jack"
    p.age = 19
    p.eat()
}

二 继承

定义一个Student类继承Person类,Student子类拓展了学号:sno和年级:grade。

class Student {
    var sno = ""
    var grade = 0
}

在Kotlin中任何一个非抽象类默认都是不可以被继承的,相当于Java中给类声明了final关键字。

Effective Java这本书中明确提到,如果一个类不是专门为继承而设计的,那么就应该主动将它加上final声明,禁止它可以被继承。Kotlin在设计的时候遵循了这条编程规范,默认所有非抽象类都是不可以被继承的。

class前面的open关键字就是在主动告诉Kotlin编译器,这个类是专门为继承而设计的,允许被继承。

为了让Student可以继承Person,在Person类的前面加上open关键字:

open class Person {
    ...
}

要让Student类继承Person类。在Java中继承的关键字是extends,而在Kotlin中变成了一个冒号,写法如下:

class Student : Person() {
    var sno = ""
    var grade = 0
}

为什么Person类的后面要加上一对括号呢?构造函数的原因。


三 构造函数

Kotlin将构造函数分成两种:主构造函数和次构造函数。

3.1 主构造函数

主构造函数是最常用的构造函数:每个类默认都会有一个不带参数的主构造函数,当然你也可以显式地给它指明参数。

主构造函数的特点是没有函数体,直接定义在类名的后面即可。比如下面这种写法:

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
}

这里我们将学号和年级这两个字段都放到了主构造函数当中,这就表明在对Student类进行实例化的时候,必须传入构造函数中要求的所有参数。比如:

val student = Student("a123", 5)

主构造函数没有函数体,如果我想在主构造函数中编写一些逻辑,该怎么办呢?Kotlin给我们提供了一个init结构体,所有主构造函数中的逻辑都可以写在里面:

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
    init {
        println("sno is " + sno)
        println("grade is " + grade)
    }
}

继承特性的规定,子类的构造函数必须调用父类的构造函数。Kotlin在继承的时候通过括号来指定子类的主构造函数调用父类中的哪个构造函数(没有主构造函数就不需要):

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
}

这里,Person类后面的一对空括号表示Student类的主构造函数在初始化的时候会调用Person类的无参数构造函数,即使在无参数的情况下,这对括号也不能省略。

而如果我们将Person改造一下,将姓名和年龄都放到主构造函数当中,如下所示:

open class Person(val name: String, val age: Int) {
    ...
}

此时你的Student类一定会报错,这里出现错误的原因也很明显,Person类后面的空括号表示要去调用Person类中无参的构造函数,但是Person类现在已经没有无参的构造函数了,所以就提示了上述错误。

如果我们想解决这个错误的话,就必须给Person类的构造函数传入name和age字段,可是Student类中也没有这两个字段呀。很简单,没有就加呗。我们可以在Student类的主构造函数中加上name和age这两个参数,再将这两个参数传给Person类的构造函数,代码如下所示:

class Student(val sno: String, val grade: Int, name: String, age: Int) : 
Person(name, age) {
    ...
}

注意,我们在Student类的主构造函数中增加name和age这两个字段时,不能再将它们声明成val,因为在主构造函数中声明成val或者var的参数将自动成为该类的字段,这就会导致和父类中同名的name和age字段造成冲突。因此,这里的name和age参数前面我们不用加任何关键字,让它的作用域仅限定在主构造函数当中即可。

现在就可以通过如下代码来创建一个Student类的实例:

val student = Student("a123", 5, "Jack", 19)

3.2 次构造函数。

次构造函数几乎用不到,Kotlin提供了一个给函数设定参数默认值的功能,基本上可以替代次构造函数的作用。

一个类只能有一个主构造函数,但是可以有多个次构造函数。次构造函数也可以用于实例化一个类,这一点和主构造函数没有什么不同,只不过它是有函数体的。

Kotlin规定,当一个类既有主构造函数又有次构造函数时,所有的次构造函数都必须调用主构造函数(包括间接调用)。这里我通过一个具体的例子就能简单阐明,代码如下:

class Student(val sno: String, val grade: Int, name: String, age: Int) : 
         Person(name, age) { 
    constructor(name: String, age: Int) : this("", 0, name, age) {
    }

    constructor() : this("", 0) {
    }
}

次构造函数是通过constructor关键字来定义的,这里我们定义了两个次构造函数:第一个次构造函数接收name和age参数,然后它又通过this关键字调用了主构造函数,并将sno和grade这两个参数赋值成初始值;第二个次构造函数不接收任何参数,它通过this关键字调用了我们刚才定义的第一个次构造函数,并将name和age参数也赋值成初始值,由于第二个次构造函数间接调用了主构造函数,因此这仍然是合法的。

那么现在我们就拥有了3种方式来对Student类进行实体化,分别是通过不带参数的构造函数、通过带两个参数的构造函数和通过带4个参数的构造函数,对应代码如下所示:

val student1 = Student()
val student2 = Student("Jack", 19)
val student3 = Student("a123", 5, "Jack", 19)

这样我们就将次构造函数的用法掌握得差不多了,但是到目前为止,继承时的括号问题还没有进一步延伸,暂时和之前学过的场景是一样的。

那么接下来我们就再来看一种非常特殊的情况:类中只有次构造函数,没有主构造函数。这种情况真的十分少见,但在Kotlin中是允许的。当一个类没有显式地定义主构造函数且定义了次构造函数时,它就是没有主构造函数的。我们结合代码来看一下:

class Student : Person {
    constructor(name: String, age: Int) : super(name, age) {
    }
}

注意这里的代码变化,首先Student类的后面没有显式地定义主构造函数,同时又因为定义了次构造函数,所以现在Student类是没有主构造函数的。那么既然没有主构造函数,继承Person类的时候也就不需要再加上括号了。其实原因就是这么简单,只是很多人在刚开始学习Kotlin的时候没能理解这对括号的意义和规则,因此总感觉继承的写法有时候要加上括号,有时候又不要加,搞得晕头转向的,而在你真正理解了规则之后,就会发现其实还是很好懂的。

另外,由于没有主构造函数,次构造函数只能直接调用父类的构造函数,上述代码也是将this关键字换成了super关键字,这部分就很好理解了,和Java比较像。


四 接口

Kotlin中的接口部分和Java几乎是完全一致的。接口是用于实现多态编程的重要组成部分。

然后在Study接口中添加几个学习相关的函数,注意接口中的函数不要求有函数体,代码如下所示:

interface Study {
    fun readBooks()
    fun doHomework()
}

接下来就可以让Student类去实现Study接口了,这里我将Student类原有的代码调整了一下,以突出继承父类和实现接口的区别:

class Student(name: String, age: Int) : Person(name, age), Study {
    override fun readBooks() {
        println(name + " is reading.")
    }

    override fun doHomework() {
        println(name + " is doing homework.")
    }
}

Java中继承使用的关键字是extends,实现接口使用的关键字是implements,而Kotlin中统一使用冒号,中间用逗号进行分隔;

上述代码表示Student类继承了Person类,同时还实现了Study接口,另外接口的后面不用加上括号,因为它没有构造函数可以去调用;

Study接口中定义了readBooks()和doHomework()这两个待实现函数,因此Student类必须实现这两个函数。Kotlin中使用override关键字来重写父类或者实现接口中的函数,这里我们只是简单地在实现的函数中打印了一行日志。

现在我们可以在main()函数中编写如下代码来调用这两个接口中的函数:

fun main() {
    val student = Student("Jack", 19)
    doStudy(student)
}

fun doStudy(study: Study) {
    study.readBooks()
    study.doHomework()
}

这里为了演示一下多态编程的特性,故意将代码写得复杂了一点:

首先创建了一个Student类的实例,本来是可以直接调用该实例的readBooks()和doHomework()函数的,但是没有这么做,而是将它传入到了doStudy()函数中。doStudy()函数接收一个Study类型的参数,由于Student类实现了Study接口,因此Student类的实例是可以传递给doStudy()函数的,接下来我们调用了Study接口的readBooks()和doHomework()函数,这种就叫作面向接口编程,也可以称为多态

这样我们就将Kotlin中接口的用法基本学完了,是不是很简单?不过为了让接口的功能更加灵活,Kotlin还增加了一个额外的功能:允许对接口中定义的函数进行默认实现。其实Java在JDK 1.8之后也开始支持这个功能了,因此总体来说,Kotlin和Java在接口方面的功能仍然是一模一样的。

下面我们学习一下如何对接口中的函数进行默认实现,修改Study接口中的代码,如下所示:

interface Study {
    fun readBooks()

    fun doHomework() {
        println("do homework default implementation.")
    }
}

可以看到,我们给doHomework()函数加上了函数体,并且在里面打印了一行日志。如果接口中的一个函数拥有了函数体,这个函数体中的内容就是它的默认实现。现在当一个类去实现Study接口时,只会强制要求实现readBooks()函数,而doHomework()函数则可以自由选择实现或者不实现,不实现时就会自动使用默认的实现逻辑。

现在回到Student类当中,你会发现如果我们删除了doHomework()函数,代码是不会提示错误的,而删除readBooks()函数则不行。

 

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