Kotlin 1.5 宣布了一个重磅特性 ​​value class​​,这是一个非常实用的特性,提高代码的可读性同时,还可以提高性能,因为编译器会对它进行更深层次的优化,减少对象的创建。

随着 Kotlin 不断的完善,出现了一系列的特性 ​​inner class​​​ 、 ​​data class​​​ 、 ​​sealed class​​​ 、​​sealed interface​​​ 、​​inline class​​​ 、​​value class​​​ 等等,之前写过几篇文章专门分析 ​​sealed class​​​ 和 ​​sealed interface​​,可以点击下方链接前去查看。

而今天这篇文章主要分析 ​​inline class​​​ 和 ​​value class​​。

通过这篇文章你将学习到以下内容:

  • 什么是内联函数?
    • 什么情况下使用内联函数?
  • 什么是 ​​inline class​​ ?
  • 什么是 ​​value class​​ ?
    • ​value class​​ 不能被继承
    • ​value class​​ 可以实现接口
    • 当传递的对象为空时,会失去内联效果
    • ​value class​​​ 禁止使用 ​​===​​​ 可以使用 ​​==​
  • ​inline class​​​ 和 ​​value class​​ 有什么区别?
  • Java 如何调用接受内联类的函数?

内联函数

在 Kotlin 中通过 ​​inline-functions​​​ (内联函数​) 实现函数内联,内联的作用:提升运行效率,调用被 ​​inline​​ 修饰符的函数,会把方法体内的代码放到调用的地方,其主要目的提高性能,减少对象的创建。内联函数代码如下所示。

fun testInline() {
printByteCode()
}

inline fun printByteCode() {
println("printByteCode")
}

// 编译之后
public static final void testInline() {
String var1 = "printByteCode";
System.out.println(var1);
}

​inline​​ 修饰的函数适用于以下情况

  • ​inline​​​ 修饰符适用于把函数作为另一个函数的参数,例如高阶函数​ ​​filter​​​ 、 ​​map​​​ 、 ​​joinToString​​​ 或者一些独立的函数 ​​repeat​
  • ​inline​​​ 操作符适合和 ​​reified​​ 操作符结合在一起使用
  • 如果函数体很短,使用 ​​inline​​ 操作符提高效率

如果使用 ​​inline​​​ 修饰符标记普通函数,Android Studio 会给一个大大大的警告,如下图所示,这是为了防止 ​​inline​​ 操作符滥用而带来的性能损失。

Kotlin 宣布一个重磅特性_Android

但是如果函数体很短,想通过 ​​inline​​​ 操作符提高效率,又想消除掉警告,可以前往查看 为数不多的人知道的 Kotlin 技巧及解析(三) 文章中的 「Kotlin 注解在项目中的使用」。

代码示例仓库地址:https://github.com/hi-dhl/KtKit

内联类

内联类是一个被忽略,非常有用的特性。有时必要的业务逻辑,需要将基本数据类型、String 等等参数封装在一个 Model 中,然后在 Model 中封装一些方法,对这个参数做检查、验证等等操作。

参数被封装之后,需要创建包装对象,对象的创建在堆中进行分配,数据量很大的情况,对性能的损耗也非常大,例如:内存的占用,运行时的效率,频繁创建对象,导致 GC 回收大量对象带来的卡顿问题等等。

基本数据类型、String 等等运行时 JVM 会对它进行优化,但是如果将这些参数封装在一个类中,包装类不会做任何处理,依然会在堆中创建对象。

所以为了减少性能的损耗,避免对象的创建,因此 Kotlin 推出了一个内联类 inline-classes。内联类只能在构造函数中传入一个参数,参数需要用 val 声明,编译之后,会替换为传进去的值,代码如下所示。

inline class User(val name: String)

fun testInline() {
println(User("DHL"))
}

// 编译之后
public static final void testInline() {
System.out.println("DHL");
}

正如你所见,编译后的 Java 代码并没有创建额外的对象,在 Kotlin 中创建的对象被替换为传进去的值。

Java 如何调用接受内联类的函数

在 Kotlin 中声明一个函数,并且将 ​​inline class​​ 作为参数传递,编译成 Java 代码之后,函数名称会被打乱,代码如下所示。

inline class User(val name: String) 

fun login(user: User) {
}

// 编译后的代码
public static final void login_FY_U7ig/* $FF was: login-FY_U7ig*/(@NotNull String user) {
}

编译后的函数名称会被打乱,例如 ​​login-FY_U7ig​​。 但是这样存在一个问题, Java 无法调用接受内联类的函数,代码如下所示。

inline class User(val name: String) 

fun login(user: User) {
}

fun login(passwd: String) {
}

// Kotlin 编译正常
login(User("DHL"))
login("ByteCode")

// Java 编译失败
MainKt.login("DHL");

在 Kotlin 中调用,可以正常编译,因为内联的原因,导致 Java 调用就会失败,如下图所示。

Kotlin 宣布一个重磅特性_java_02

为了能够在 Java 中正常调用,因此添加了注解 ​​@JvmName​​ 更改函数名称,来解决这个问题,代码如下所示。

inline class User(val name: String) 

@JvmName("loginWithName")
fun login(user: User) {
}

fun login(passwd: String) {
}

// Kotlin 编译正常
login(User("DHL"))
login("ByteCode")

// Java 编译正常
MainKt.loginWithName("DHL");

所以无论是 ​​Inline classes​​​ 还是 ​​Value classes​​​ 如果没有添加 ​​@JvmName​​ 注解,都会存在这个问题。将生成的函数名称打乱,是为了防止方法重载冲突,或者 Java 意外调用。

​Inline classes​​​ 是在 Kotlin 1.3 引入的 ,在 Kotlin 1.5 时进入了稳定版本,废弃了 ​​inline​​​ 修饰符,引入了 ​​Value classes​​。

什么是 Value classes

​Inline classes​​​ 是 ​​Value classes​​​ 的子集, ​​Value classes​​​ 比 ​​Inline classes​​​ 会得到更多优化,现阶段 ​​Value classes​​​ 和 ​​Inline classes​​​ 一样,只能在构造函数中传入一个参数,参数需要用 ​​val​​​ 声明,将来可以在构造函数中添加多个参数,但是每个参数都需要用 ​​val​​ 声明,官方说明如下图所示。

Kotlin 宣布一个重磅特性_Android Jetpack_03

将来如果支持添加多个参数,那么它的使用范围会越来越广的。

升级到 Kotlin 1.5 之后,​​Inline classes​​ 将被弃用,如下图所示,编译器将会给出警告。

Kotlin 宣布一个重磅特性_Android_04

根据提示目前唯一需要改变的是语法 ​​inline​​​ 替换为 ​​value​​​, 然后在添加 ​​@JvmInline​​ 注解即可。

@JvmInlinevalue class User(val name: String)复制代码

编译后的效果和 ​​Inline classes​​​ 是一样的,因此后面的案例将会使用 ​​Value classes​​。

Value classes 不能被继承

因为 ​​value class​​​ 编译后将会添加 ​​fianl​​ 修饰符,因此不能被继承,同样也不能继承其他的类,如下图所示。

Kotlin 宣布一个重磅特性_java_05

Kotlin 宣布一个重磅特性_java_06

Value classes 可以实现接口

虽然 ​​value class​​ 不能继承其他的类,但是可以实现接口,代码如下所示。

interface LoginInterface

@JvmInline
value class User(val name: String) : LoginInterface

fun testInline() {
println(User("DHL"))
}


// 编译后的代码
public static final void testInline() {
User var0 = User.box-impl(User.constructor-impl("DHL"));
System.out.println(var0);
}

public static final User box_impl/* $FF was: box-impl*/(String v) {
return new User(v);
}

正如代码所示,当 ​​value class​​​ 实现接口时,失去了内联效果,依然会在堆中创建 ​​User​​ 对象,除了实现接口的时候,没有内联效果,当对象为空的时候,也会失去了内联效果。

当传递的对象为空的时候,会失去内联效果

当构造函数的参数为基本数据类型,且传递的参数 ​​value class​​ 的对象为空时,将失去内联效果,代码如下所示。

@JvmInline
value class User(val age: Int)

fun login(user: User?): Int = user?.age ?: 0

fun testInline() {
println(login(User(10)))
}

// 编译后的代码
public static final int login_js0Jwf8/* $FF was: login-js0Jwf8*/(@Nullable User user) {
return user != null ? user.unbox-impl() : 0;
}

public static final void testInline() {
int var0 = login-js0Jwf8(User.box-impl(10));
System.out.println(var0);
}

public static final User box_impl/* $FF was: box-impl*/(int v) {
return new User(v);
}

正如你所见,依然会在堆中创建 ​​User​​​ 对象,失去了内联效果,这是因为 ​​Int​​​ 不能直接转换为 ​​null​​。

当构造函数的参数为 ​​String​​​,且传递的参数 ​​value class​​ 的对象为空时,内联效果不会受到影响,代码如下所示。

@JvmInline
value class User(val name: String)

fun login(user: User?): String = user?.name ?: ""

fun testInline() {
println(login(User("DHL")))
}

// 编译后的代码
public static final String login_js0Jwf8/* $FF was: login-js0Jwf8*/(@Nullable String user) {
// ......
return var10000;
}

public static final void testInline() {
String var0 = login-js0Jwf8("DHL");
System.out.println(var0);
}

编译后的 Java 代码并没有创建对象,传递给方法 ​​login​​​ 的参数 ​​User​​​ 被替换为传进去的值 ​​String​​。

Value class 禁止使用 === 可以使用 ==

Kotlin 中的操作符 ​​==​​​ 和 ​​===​​​ 的区别,以及它们分别在什么场景下使用,更多信息可以前往查看 揭秘 Kotlin 中的 == 和 ===,这里简单介绍一下。

Kotlin 提供了两种方式用于对象的比较。

  • 比较对象的结构是否相等( ​​==​​ 或者 ​​equals​​ )
    Kotlin 中的操作符 ​​==​​ 等价于 ​​equals​​ 用于比较对象的结构是否相等, 很多情况下使用的是 ​​==​​,因为对于浮点类型 Float 和 Double,其实现方法 ​​equals​​ 不遵循 IEEE 754 浮点运算标准。
  • 比较对象的引用是否相等 ( ​​===​​ )
    Kotlin 中的操作符 ​​===​​ 用于比较对象的引用是否指向同一个对象,运行时如果是基本数据类型 ​​===​​ 等价于 ​​==​​。

其中 ​​value class​​​ 比较特殊,禁止使用操作符 ​​===​​,如下图所示,编译器将会给出警告。

Kotlin 宣布一个重磅特性_操作符_07

因为操作符 ​​===​​ 用于比较对象的引用是否相等,因为内联的原因,最终会替换为传进去的值。

但是操作符 ​​==​​​ 是不受影响的,操作符 ​​==​​ 用于比较对象的结构是否相等,代码如下所示。

fun testInline() {
val u1 = User("DHL")
val u2 = User("DHL")
println(u1 == u2)
}

// 编译后的代码
public static final void testInline() {
String u1 = "DHL";
String u2 = "DHL";
boolean var2 = User.equals-impl0(u1, u2);
System.out.println(var2);
}