Java 和 Kotlin 中的可空性
可空性 (Nullability) 是變數能否儲存 null 值的能力。 當變數包含 null 時，嘗試對該變數進行解參考會導致 NullPointerException (空指標例外)。 有許多方法可以編寫程式碼，以最大程度地降低收到空指標例外的機率。
本指南涵蓋 Java 和 Kotlin 處理可能可空的變數的方法差異。 它將幫助您從 Java 遷移到 Kotlin，並以道地的 Kotlin 風格編寫程式碼。
本指南的第一部分涵蓋最重要的差異——Kotlin 對 可空類型 的明確支援，以及 Kotlin 如何處理 來自 Java 程式碼的類型。第二部分從 檢查函式呼叫的結果 開始，探討了幾個具體案例來解釋某些差異。
可空類型的支援
Kotlin 和 Java 類型系統之間最重要的差異是 Kotlin 對 可空類型 的明確支援。 這是一種指示哪些變數可能持有 null 值的方法。 如果變數可以為 null，則對該變數呼叫方法是不安全的，因為這可能導致 NullPointerException。 Kotlin 在編譯時期禁止此類呼叫，從而防止了許多可能的例外。 在執行時期，可空類型物件和非空類型物件的處理方式相同： 可空類型不是非空類型的包裝器。所有檢查都在編譯時期執行。 這意味著在 Kotlin 中使用可空類型幾乎沒有執行時期開銷。
在 Java 中，如果您不編寫 null 檢查，方法可能會拋出 NullPointerException：
// Java
int stringLength(String a) {
return a.length();
}
void main() {
stringLength(null); // Throws a `NullPointerException`
}此呼叫將產生以下輸出：
java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "String.length()" because "a" is null
at test.java.Nullability.stringLength(Nullability.java:8)
at test.java.Nullability.main(Nullability.java:12)
at java.base/java.util.ArrayList.forEach(ArrayList.java:1511)
at java.base/java.util.ArrayList.forEach(ArrayList.java:1511)在 Kotlin 中，所有常規類型預設都是非空的，除非您明確將其標記為可空。 如果您不期望 a 為 null，請如下宣告 stringLength() 函式：
// Kotlin
fun stringLength(a: String) = a.length參數 a 的類型為 String，這在 Kotlin 中意味著它必須始終包含 String 實例，並且不能包含 null。 Kotlin 中的可空類型用問號 ? 標記，例如 String?。 如果 a 是 String，則在執行時期發生 NullPointerException 的情況是不可能發生的，因為編譯器強制執行 stringLength() 的所有引數都不能為 null 的規則。
嘗試將 null 值傳遞給 stringLength(a: String) 函式將導致編譯時期錯誤： 「Null can not be a value of a non-null type String (null 不能是非 null 類型 String 的值)」。
如果您想將此函式與任何引數（包括 null）一起使用，請在引數類型 String? 後使用問號，並在函式主體內檢查以確保引數的值不是 null：
// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = if (a != null) a.length else 0檢查成功通過後，編譯器會在執行檢查的作用域內將該變數視為非空類型 String。
如果您不執行此檢查，程式碼將無法編譯，並顯示以下訊息： 「Only safe (?.) or non-nullable asserted (!!.) calls are allowed on a nullable receiver of type String? (只有安全呼叫 (?.) 或非空斷言 (!!.) 呼叫才允許在 String? 類型的可空接收器上)」。
您可以更簡潔地編寫相同程式碼——使用 安全呼叫運算子 ?. (If-not-null shorthand)，它允許您將 null 檢查和方法呼叫組合成一個單一操作：
// Kotlin
fun stringLength(a: String?): Int = a?.length ?: 0平台類型
在 Java 中，您可以使用註解 (annotation) 來指示變數是否可以為 null。 此類註解不是標準函式庫的一部分，但您可以單獨添加它們。 例如，您可以使用 JetBrains 的 @Nullable 和 @NotNull 註解 (來自 org.jetbrains.annotations 套件) 或 Eclipse 的註解 (org.eclipse.jdt.annotation)。 當您 從 Kotlin 程式碼呼叫 Java 程式碼 時，Kotlin 可以識別此類註解，並將根據其註解處理類型。
如果您的 Java 程式碼沒有這些註解，那麼 Kotlin 將把 Java 類型視為 平台類型 (platform types)。 但是，由於 Kotlin 沒有此類類型的可空性資訊，其編譯器將允許對它們進行所有操作。 您將需要決定是否執行 null 檢查，因為：
- 就像在 Java 中一樣，如果您嘗試對
null執行操作，將會得到NullPointerException。 - 編譯器不會高亮顯示任何多餘的 null 檢查，而通常在您對非空類型的值執行 null 安全操作時，它會這樣做。
深入瞭解 在空安全和平台類型方面從 Kotlin 呼叫 Java。
明確非空類型的支援
在 Kotlin 中，如果您想覆寫一個包含 @NotNull 作為引數的 Java 方法，您需要 Kotlin 的明確非空類型 (definitely non-nullable types)。
例如，考慮 Java 中的這個 load() 方法：
import org.jetbrains.annotations.*;
public interface Game<T> {
public T save(T x) {}
@NotNull
public T load(@NotNull T x) {}
}要在 Kotlin 中成功覆寫 load() 方法，您需要將 T1 宣告為明確非空 (T1 & Any)：
interface ArcadeGame<T1> : Game<T1> {
override fun save(x: T1): T1
// T1 is definitely non-nullable
override fun load(x: T1 & Any): T1 & Any
}深入瞭解 明確非空 的泛型類型。
檢查函式呼叫的結果
最常見的需要檢查 null 的情況之一是從函式呼叫取得結果時。
在以下範例中，有兩個類別 Order 和 Customer。Order 具有對 Customer 實例的參考。 findOrder() 函式回傳 Order 類別的實例，如果找不到訂單則回傳 null。 目標是處理檢索到的訂單的客戶實例。
以下是 Java 中的類別：
//Java
record Order (Customer customer) {}
record Customer (String name) {}在 Java 中，呼叫函式並對結果執行 if-not-null 檢查，以繼續對所需屬性進行解參考：
// Java
Order order = findOrder();
if (order != null) {
processCustomer(order.getCustomer());
}將上述 Java 程式碼直接轉換為 Kotlin 程式碼會產生以下結果：
// Kotlin
data class Order(val customer: Customer)
data class Customer(val name: String)
val order = findOrder()
// Direct conversion
if (order != null){
processCustomer(order.customer)
}結合標準函式庫中的任何 作用域函式 (scope functions)，使用 安全呼叫運算子 ?. (If-not-null shorthand)。 let 函式通常用於此目的：
// Kotlin
val order = findOrder()
order?.let {
processCustomer(it.customer)
}這是相同程式碼的更簡潔版本：
// Kotlin
findOrder()?.customer?.let(::processCustomer)預設值而非 null
檢查 null 通常與在 null 檢查成功時 設定預設值 結合使用。
包含 null 檢查的 Java 程式碼：
// Java
Order order = findOrder();
if (order == null) {
order = new Order(new Customer("Antonio"))
}要在 Kotlin 中表達相同內容，請使用 Elvis 運算子 (If-not-null-else shorthand)：
// Kotlin
val order = findOrder() ?: Order(Customer("Antonio"))回傳值或 null 的函式
在 Java 中，處理列表元素時需要小心。在使用元素之前，您應該始終檢查元素是否在索引處存在：
// Java
var numbers = new ArrayList<Integer>();
numbers.add(1);
numbers.add(2);
System.out.println(numbers.get(0));
//numbers.get(5) // Exception!Kotlin 標準函式庫通常提供名稱指示是否可能回傳 null 值的函式。 這在集合 API 中尤為常見：
fun main() {
// Kotlin
// The same code as in Java:
val numbers = listOf(1, 2)
println(numbers[0]) // Can throw IndexOutOfBoundsException if the collection is empty
//numbers.get(5) // Exception!
// More abilities:
println(numbers.firstOrNull())
println(numbers.getOrNull(5)) // null
}聚合操作
當您需要取得最大元素，或者如果沒有元素則取得 null 時，在 Java 中您會使用 Stream API：
// Java
var numbers = new ArrayList<Integer>();
var max = numbers.stream().max(Comparator.naturalOrder()).orElse(null);
System.out.println("Max: " + max);在 Kotlin 中，使用 聚合操作：
// Kotlin
val numbers = listOf<Int>()
println("Max: ${numbers.maxOrNull()}")深入瞭解 Java 和 Kotlin 中的集合。
安全地轉換類型
當您需要安全地轉換類型時，在 Java 中您會使用 instanceof 運算子，然後檢查它是否運作良好：
// Java
int getStringLength(Object y) {
return y instanceof String x ? x.length() : -1;
}
void main() {
System.out.println(getStringLength(1)); // Prints `-1`
}為了避免 Kotlin 中的例外，請使用 安全轉型運算子 (safe cast operator) as?，它在失敗時回傳 null：
// Kotlin
fun main() {
println(getStringLength(1)) // Prints `-1`
}
fun getStringLength(y: Any): Int {
val x: String? = y as? String // null
return x?.length ?: -1 // Returns -1 because `x` is null
}NOTE
在上面的 Java 範例中，函式 getStringLength() 回傳基本類型 int 的結果。
要使其回傳 null，您可以使用 裝箱 (boxed) 類型 Integer。
然而，讓此類函式回傳負值然後檢查該值更具資源效率——您無論如何都會進行檢查，但這樣不會執行額外的裝箱。
接下來？
- 瀏覽其他 Kotlin 慣用語。
- 瞭解如何使用 Java 到 Kotlin (J2K) 轉換器 將現有的 Java 程式碼轉換為 Kotlin。
- 查看其他遷移指南：
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