Kotlin應用開發初體驗

本文 摘自《Kotlin編程權威指南》

本章，你將學習使用IntelliJ IDEA開發首個Kotlin應用。藉此，你將熟悉開發環境，建立Kotlin新項目，編寫並運行Kotlin代碼，以及查看輸出結果。本章建立的是一個沙盒項目，可供你演練代碼，以學習理解本書中的各類新概念。

1.1 安裝IntelliJ IDEA

IntelliJ IDEA是一套Kotlin集成開發環境。JetBrains公司建立了Kotlin語言並打造出了這套開發工具。開始學習前，請先訪問JetBrains公司網站www.jetbrains.com/idea/downlo…，下載IntelliJ IDEA社區開發版軟件（見圖1-1）。

圖1-1 下載IntelliJ IDEA社區開發版軟件

下載完畢後，請參考www.jetbrains.com/help/idea/i…網頁，完成對應平臺IntelliJ IDEA開發工具的安裝與配置。

IntelliJ IDEA簡稱IntelliJ，能幫助開發者編寫風格良好的Kotlin代碼。利用其內建工具，運行、調試、檢查以及重構代碼的整個開發過程能無縫銜接，一鼓作氣。有鑑於此，咱們推薦使用IntelliJ作Kotlin開發。若想進一步瞭解使用IntelliJ作Kotlin開發的理由，請閱讀1.4節。

1.2 第一個Kotlin項目

恭喜你，Kotlin語言及強大的開發環境都有了，接下來只剩一件事要作：學會流暢運用Kotlin語言。做爲首個練手任務，咱們來建立一個Kotlin項目。

啓動IntelliJ。如圖1-2所示，映入眼簾的是IntelliJ IDEA的歡迎界面。

圖1-2 歡迎界面

（若非首次安裝使用，IntelliJ會直接打開上一個項目。要回到歡迎界面，選擇File → Close Project關閉項目便可。）

單擊Create New Project選項，會看到如圖1-3所示的建立新項目對話框。

圖1-3 建立新項目對話框

在建立新項目對話框中，選擇左側的Kotlin選項，而後選擇右邊出現的Kotlin/JVM選項，結果如圖1-4所示。

圖1-4 建立一個Kotlin/JVM項目

除了Kotlin，IntelliJ還支持Java、Python、Scala以及Groovy等其餘編程語言。選擇Kotlin/JVM就是告訴IntelliJ你要用Kotlin編程。更確切地講，就是要編寫面向而且在Java虛擬機上運行的Kotlin代碼。順便提一下，Kotlin還有個優點：內置的工具鏈支持編寫能在不一樣操做系統和平臺上運行的Kotlin代碼。

（從如今起，提到Java虛擬機，本書都以Java開發社區經常使用的JVM來替代。1.5節還會介紹更多有關面向JVM的知識。）

單擊Next按鈕繼續。你會看到新項目設置界面，如圖1-5所示。輸入「Sandbox」做爲項目名稱，IntelliJ會自動給出默認項目路徑。若有須要，能夠單擊右側的…按鈕自定義項目路徑。在Project SDK的下拉框中點選Java 1.8，這樣，新項目就關聯上了JDK 8。

圖1-5 給新項目命名

你可能會問，編寫Kotlin程序爲何須要JDK？答案就是，爲了把Kotlin代碼轉譯爲字節碼（稍後詳述），IntelliJ須要JDK提供JVM和Java工具。理論上講，JDK 6及其後的版本都能用，可是經驗代表，至本書撰稿之時，仍是JDK 8用起來更順暢。

若是在Project SDK下拉框裏看不到Java 1.8，說明你尚未安裝過JDK 8。繼續學習以前，請先訪問www.oracle.com/technetwork…，下載相應平臺的安裝包完成安裝，而後重啓IntelliJ使其生效。最後，按照前述步驟從頭開始建立新項目。

言歸正傳，確認新項目設置如圖1-5所示，而後單擊Finish按鈕。

如圖1-6所示，IntelliJ隨即建立一個名爲Sandbox的新項目，並在默認的雙面板視圖裏顯示出來。反映在硬盤上，IntelliJ會在項目指定路徑建立一個文件夾、一系列子文件夾以及對應的項目文件。

圖1-6 默認的雙面板視圖

圖1-6中，左面板顯示的是項目工具窗口。右面板如今空着。待會你會看到，這裏會顯示編輯器窗口，供你查看和編輯Kotlin代碼文件。先來看左邊的項目工具窗口。單擊項目名稱Sandbox左側的展開箭頭，能夠展示項目包含的文件，如圖1-7所示。

圖1-7 項目視圖

在IntelliJ中，項目既包含咱們應用的全部源代碼，也包含有相關的依賴和配置信息。項目能夠分紅一個或多個相似於子項目的模塊。新建項目默認含有一個模塊，對於簡單的Kotlin項目來講，一個就夠了。

如圖1-7所示，Sandbox.iml文件包含項目模塊的配置信息。.idea文件夾存放整個項目的設置文件，以及用戶在IDE中和項目交互相關的設置文件（例如，當前編輯器打開了哪一個文件）。上述文件都是系統自動生成的，如今不用管它們。

External Libraries項包含項目依賴庫的信息。單擊展開該項，能夠看到，IntelliJ已自動爲項目添加了Java 1.8以及KotlinJavaRuntime依賴庫。

（想了解更多有關IntelliJ項目結構的知識，請訪問JetBrains文檔網址：www.jetbrains.org/intellij/sd…。）

src文件夾用來存放爲Sandbox項目建立的全部Kotlin代碼文件。好了，是時候來建立並編輯首個Kotlin代碼文件了。

1.2.1 建立首個Kotlin文件

在項目工具窗口中，右擊src文件夾。如圖1-8所示，在彈出的菜單中，依次選擇New和Kotlin File/Class菜單項。

圖1-8 新建一個Kotlin文件

在New Kotlin File/Class對話框中，在Name處輸入文件名「Hello」，保持Kind處的File選項不變（見圖1-9）。

圖1-9 給Kotlin文件命名

單擊OK按鈕確認。如圖1-10所示，IntelliJ隨即新建了src/Hello.kt這樣一個項目文件，同時在IntelliJ右邊窗口的編輯器裏打開該文件。咱們知道，.java後綴用於Java文件，.py後綴用於Python文件，一樣，.kt後綴說明新建文件存放着Kotlin代碼。

圖1-10 編輯器中的Hello.kt空文件

如今，能夠開始編寫Kotlin代碼了。在Hello.kt編輯器中，動動手，輸入代碼清單1-1所示的代碼。（注意，本書中全部須要讀者輸入的代碼都顯示爲粗體。）

代碼清單1-1 「Hello,World!」Kotlin語言版（Hello.kt）

fun main(args: Array<String>) {
    println("Hello, world!")
}

不太明白剛剛輸入的代碼？不要擔憂，學完本書，你必定能天然、流利地讀寫Kotlin代碼。如今只要大體知道是輸出「Hello,World!」字符串就能夠了。

代碼清單1-1中的代碼定義了一個main新函數。函數實際就是一組能夠稍後運行的代碼指令。咱們將在第4章中具體學習如何定義並使用函數。

對於Kotlin語言來說，main函數有特別的意義。它是應用程序開始啓動的地方，又稱爲應用程序入口點。Sandbox或任何應用程序要能運行，都必須定義這樣的入口點。本書編寫的全部應用程序都從main函數開始啓動。

上述代碼中的main函數僅包含一條指令（也叫語句）：println("Hello, world!")。println()也是個函數，內置於Kotlin標準庫中。Sandbox應用程序一旦運行，println("Hello, world!")就會執行，IntelliJ隨即在屏幕上輸出圓括號中的Hello, world!字符串。

1.2.2 運行Kotlin文件

如圖1-11所示，一旦輸入完代碼清單1-1中的代碼，在第一行代碼左側，會出現一個綠色的運行按鈕 。（若是綠色運行按鈕沒出現，或者Hello.kt文件名或某段代碼下方被打上了紅色波浪線，則說明代碼有誤，請對照代碼清單1-1仔細覈對修改。另外，若是看到Kotlin的紅藍K標誌也沒問題，它至關於運行按鈕。）

圖1-11 運行按鈕

代碼無誤的話，Hello, world!應用程序就能夠運行了。如圖1-12所示，單擊運行按鈕，選擇Run ‘HelloKt’菜單項。這至關於告訴IntelliJ，你想看着應用程序運行起來。

圖1-12 運行Hello.kt文件

應用程序運行時，IntelliJ就一行一行執行花括號（{}）裏的代碼，同時在IDE界面底部顯示兩個新工具窗口，如圖1-13所示。

圖1-13 運行和事件日誌工具窗口

圖1-13中，左邊是運行工具窗口，又叫控制檯（後續都這樣稱呼）。控制檯顯示IntelliJ執行應用程序時產生的各類信息，也包括應用程序自己的輸出。就本例來講，你會看到控制檯顯示Hello, world!字符串，還會看到標誌應用程序成功執行的語句：Process finished with exit code 0。這條語句會出如今控制檯各類輸出信息的最後。你知道就好，本書後續截圖將再也不包括此信息。

（macOS用戶可能會看到紅色的錯誤文本，指出JavaLauncherHelper有問題，如圖1-13所示。不要擔憂。這是在macOS上安裝Java運行時環境的方式所帶來的反作用。要想移除它得費一番工夫，不過這個問題並無什麼影響，因此你大可忽略它，繼續操做。）

圖1-13中，右邊是事件日誌工具窗口。該窗口顯示IntelliJ爲應用程序執行所作工做的相關信息。顯然，控制檯纔是咱們要關心的地方，因此事件日誌窗口後續不會再提起。（同理，你也不用管事件日誌窗口在應用程序運行時是否打開。）要關閉事件日誌窗口，單擊右上角的隱藏按鈕 便可。

編譯並運行Kotlin代碼

從點選Run ‘HelloKt’菜單項至控制檯輸出Hello, World!結果只需很短的時間，但後臺實際已忙活了很多事。

首先，IntelliJ使用kotlinc-jvm編譯器編譯Kotlin代碼。具體來說，就是把Kotlin代碼轉換爲JVM語言：字節碼。轉換過程當中，若有問題，kotlinc-jvm會報錯並給出排錯提示；一切順利的話，IntelliJ就進入執行階段。

在執行階段，kotlinc-jvm生成的字節碼會在JVM上執行。控制檯隨後會打印程序輸出，例如，在JVM一條條執行指令時，調用println()函數會輸出傳入其中的文字。

字節碼指令執行完畢後，JVM隨即終止。IntelliJ在控制檯顯示終止狀態，告訴用戶執行成功完成或是有錯並給出錯誤碼。

第2章會深刻探討字節碼的相關知識，不過，這裏要說的是，即便不能徹底理解Kotlin的編譯過程，也不妨礙你閱讀本書。

1.3 Kotlin REPL

就像拿張稿紙就某個計算一步步演算那樣，有時候，你可能須要測試一小段Kotlin代碼，看看運行結果如何。這在學習Kotlin語言時很是有用。幸運的是，IntelliJ就提供了這種工具，可以實現無須建立文件就快速測試代碼。該工具叫做Kotlin REPL。稍後會解釋REPL的含義，如今先打開它，看看能用它作些什麼。

如圖1-14所示，在IntelliJ中，選擇Tools → Kotlin → Kotlin REPL打開Kotlin REPL工具窗口。

圖1-14 打開Kotlin REPL工具窗口

如圖1-15所示，IntelliJ會在底部顯示REPL窗口。

圖1-15 Kotlin REPL工具窗口

你能夠在裏面輸入代碼，就像使用代碼編輯器同樣，但有一點不一樣：REPL不用編譯整個項目，就能當即給出結果。

在REPL中輸入代碼清單1-2所示的代碼。

代碼清單1-2 「Hello, Kotlin!」（REPL）

println("Hello, Kotlin!")

輸入完成後，按Command-Return（Ctrl-Return）組合鍵在REPL中執行代碼。如圖1-16所示，很快，你就會在下面看到Hello, Kotlin!輸出結果。

圖1-16 執行代碼

REPL是英文單詞read（讀取）、evaluate（求值）、print（輸出）和loop（循環）的首字母縮寫。整個運轉流程以下：在提示符下輸入一段代碼，而後單擊REPL左側的綠色運行按鈕或按Command-Return（Ctrl-Return）組合鍵提交。REPL讀取代碼，代碼求值（運行代碼），輸出結果或反作用結果。運行完畢，REPL交回控制權，循環再次開始。

Kotlin之旅已然啓航！你在本章學了很多內容，已爲進一步掌握Kotlin編程打下基礎。下一章，你將開始探索Kotlin語言的細節，學習如何使用變量、常量以及各類數據類型。

1.4 深刻學習：爲何要用IntelliJ

任何文本編輯器均可以用來編寫Kotlin代碼，不過，咱們推薦使用IntelliJ，尤爲是在學習這門語言的時候。如同憑藉文字處理軟件的拼寫和語法檢查功能，能更輕鬆地寫出規範的文章同樣，IntelliJ也更便於編寫規範的Kotlin代碼。這主要體如今如下幾個方面。

• 藉助語法高亮、內容提示和代碼自動補全等功能，你能夠編寫出語法和語義正確的代碼。
• 藉助應用程序運行時的斷點調試和實時代碼步進，你能夠邊運行邊調試代碼。
• 藉助重構快捷命令（如重命名、導出常量）以及清理縮進和空行的代碼格式化功能，你能夠重構現有代碼。

並且，因爲Kotlin和IntelliJ都出自JetBrains公司，它們之間的集成設計更爲細緻周全，爲用戶帶來了愉快的開發體驗。另外，Android Studio基於IntelliJ開發，因此使用IntelliJ時學會的快捷操做和工具均可以直接運用。

1.5 深刻學習：面向JVM

JVM本質上是個軟件，它知道如何執行字節碼指令。「面向JVM」就是把Kotlin代碼編譯或轉譯成Java字節碼，以實如今JVM上運行，如圖1-17所示。

圖1-17 編譯和執行流程

Windows平臺也好，macOS平臺也罷，它們都有各自的指令集。JVM搭起了字節碼與不一樣軟硬件平臺間的橋樑，讀取字節碼並調用平臺特有的與之匹配的指令。顯然，不一樣軟硬件平臺有不一樣版本的JVM。這樣一來，Kotlin開發人員就能夠編寫平臺獨立的程序代碼，不管什麼系統平臺，均可實現一次編寫，而後編譯成字節碼，在不一樣設備上執行。

既然能轉換成JVM能夠執行的字節碼，Kotlin也就是JVM語言。做爲首門JVM語言，Java最爲知名。在後來者，如Scala和Kotlin語言中，開發人員揚長避短，已消除了「前輩」Java的一些弊端。

不過，Kotlin並未侷限於JVM。本書撰寫之際，Kotlin已能編譯成JavaScript，甚至能脫離虛擬機層，直接編譯成能夠在Windows、Linux和macOS平臺上運行的原生二進制代碼。

1.6 挑戰練習：使用REPL研究Kotlin中的算數運算符

本書不少章最後都配有挑戰練習。請獨立完成它們，以加深對Kotlin語言的理解，積累更多經驗。

使用REPL研究Kotlin中的+、-、*、/以及%這些算數運算符是如何工做的。例如，在REPL中，嘗試輸入(9+12)*2。結果符合預期嗎？

還想深刻研究的話，能夠看看kotlinlang.org/api/latest/…網頁列出的Kotlin標準庫裏的數學函數，在REPL裏作作演練。例如，試試minOf (94, -99)，求出最小值。