Kotlin 委託模式用於 Android 開發

時間  2020-01-16
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委託模式被證實是一種很好的替代繼承的方式，Kotlin 在語言層面對委託模式提供了很是優雅的支持（語法糖）。html

先給你們看看我用 Kotlin 的屬性委託語法糖在 Android 工程裏面作的一件有用工做——SharedPreferences 的讀寫委託。java

文中陳列的全部代碼已彙總成 Demo 傳至 github，點這兒獲取源碼。建議配合 Demo 閱讀本文。git

項目主要文件結構以下：github

│  App.kt
│
├─base
│      SpBase.kt
│
├─delegates
│      SPDelegates.kt
│      SPUtils.kt
│
├─demo
└─ui
        MainActivity.kt
複製代碼

先來看看 delegates 包下的文件。編程

SPUtils 是個讀寫 SharedPreferences(如下簡稱 SP) 存儲項的基礎工具類：設計模式

/** * @author xiaofei_dev * @desc 讀寫 SP 存儲項的基礎工具類 */

object SPUtils {
    val SP by lazy {
        App.instance.getSharedPreferences("default", Context.MODE_PRIVATE)
    }

    //讀 SP 存儲項
    fun <T> getValue(name: String, default: T): T = with(SP) {
        val res: Any = when (default) {
            is Long -> getLong(name, default)
            is String -> getString(name, default) ?: ""
            is Int -> getInt(name, default)
            is Boolean -> getBoolean(name, default)
            is Float -> getFloat(name, default)
            else -> throw java.lang.IllegalArgumentException()
        }
        @Suppress("UNCHECKED_CAST")
        res as T
    }

    //寫 SP 存儲項
    fun <T> putValue(name: String, value: T) = with(SP.edit()) {
        when (value) {
            is Long -> putLong(name, value)
            is String -> putString(name, value)
            is Int -> putInt(name, value)
            is Boolean -> putBoolean(name, value)
            is Float -> putFloat(name, value)
            else -> throw IllegalArgumentException("This type can't be saved into Preferences")
        }.apply()
    }
}
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主要使用泛型實現了完善的 SP 讀寫，總體仍是很是簡潔易懂的。上下文對象使用了自定義的 Application 類實例（見 Demo 中的 App 類）。安全

Kotlin 中的委託屬性

下面重點來看一下 SPDelegates 類的定義：app

/** * @author xiaofei_dev * @desc <p>讀寫 SP 存儲項的輕量級委託類，以下， * 讀 SP 的操做委託給該類對象的 getValue 方法， * 寫 SP 操做委託給該類對象的 setValue 方法， * 注意這兩個方法不用你顯式調用，把一切交給編譯器就行（仍是語法糖） * 具體使用此類定義 SP 存儲項的代碼請參考 SpBase 文件</p> */

class SPDelegates<T>(private val key: String, private val default: T) : ReadWriteProperty<Any?, T> {
    override fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): T {
        return SPUtils.getValue(key, default)
    }
    override fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: T) {
        SPUtils.putValue(key, value)
    }
}
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SPDelegates 類實現了 Kotlin 標準庫中聲明的用於屬性委託的 ReadWriteProperty 接口（SPDelegates 類的用法後面會詳細說到），從名字能夠看出此接口是可讀寫的(適用於 var 聲明的屬性)，除此以外還有個 ReadOnlyProperty （只讀）接口(適用於 val 聲明的屬性)。ide

對於屬性的委託類（以SPDelegates爲例），要求必須提供一個 getValue() 函數（和一個setValue()函數——對於 var 屬性）。其getValue 方法的參數要求以下：函數

  • thisRef —— 必須與 屬性所屬類 的類型（對於擴展屬性——指被擴展的類型）相同或是它的超類型(參見後面 SpBase 單例類中的註釋)；
  • property —— 必須是類型 KProperty<*> （Kotlin 標準庫 kotlin.reflect (反射)包下的一個類）或其超類型。

對於其 setValue 方法，前兩個參數同 getValue。第三個參數value 必須與屬性同類型或是它的子類型。

以上概念暫時看不懂沒關係，下面經過委託屬性的具體應用來加深理解。

接着是具體使用到委託屬性的 SpBase 單例類：

/** * @author xiaofei_dev * @desc 定義的 SP 存儲項 */
object SpBase{
    //SP 存儲項的鍵
    private const val CONTENT_SOMETHING = "CONTENT_SOMETHING"


    // 這就定義了一個 SP 存儲項
    // 把 SP 的讀寫操做委託給 SPDelegates 類的一個實例（使用 by 關鍵字，by 是 Kotlin 語言層面的一個原語），
    // 此時訪問 SpBase 的 contentSomething (你能夠簡單把其當作 Java 裏的一個靜態變量)屬性便是在讀取 SP 的存儲項，
    // 給 contentSomething 屬性賦值便是寫 SP 的操做，就這麼簡單
    // 這裏用到的 SPDelegates 對象的 getValue 方法的 thisRef（見上文） 參數的類型正是外層的 SpBase
    var contentSomething: String by SPDelegates(CONTENT_SOMETHING, "我是一個 SP 存儲項，點擊編輯我")
}
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上面代碼中，單例 SpBase 的屬性 contentSomething 就是一個定義好的 SP 存儲項。得益於語言級別的強大語法糖支持，寫出來的代碼能夠如此簡潔而優雅。讀寫 SP 存儲項的請求經過屬性委託給了一個 SPDelegates 對象，委託屬性的語法爲

val/var <屬性名>: <類型> by <表達式>

其最後會被編譯器解釋成下面這樣的代碼(大體上)：

object SpBase{
    private const val CONTENT_SOMETHING = "CONTENT_SOMETHING"
    
    private val propDelegate = SPDelegates(CONTENT_SOMETHING, "我是一個 SP 存儲項，點擊編輯我")
    var contentSomething: String
        get() = propDelegate.getValue(this, this::contentSomething)//讀SP
        set(value) = propDelegate.setValue(this, this::contentSomething, value)//寫SP
}
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仍是比較容易理解的。下面演示下這個定義好的 SP 存儲項如何使用，見 Demo 的 MainActivity 類文件：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        initView()
    }

    private fun initView(){
        //讀取 SP 內容顯示到界面上
        editContent.setText(SpBase.contentSomething)
        btnSave.setOnClickListener {
            //保存 SP 項
            SpBase.contentSomething = "${editContent.text}"
            Toast.makeText(this, R.string.main_save_success, Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }
}
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總體比較簡單，就是個讀寫 SP 存儲項的過程。你們能夠實際運行下 Demo 看下具體效果。

從零實現一個屬性的委託類

上文述及的 SPDelegates 類實現了 Kotlin 標準庫提供的 ReadWriteProperty 接口，咱們固然也能夠不借助任何接口來實現一個屬性委託類，只要其提供一個getValue() 函數（和一個setValue()函數——對於 var 屬性）而且符合咱們上面討論的參數要求就行。下面來定義一個平凡的屬性委託類 Delegate （見 Demo 的 demo 包下 Example 文件）：

/** * @author xiaofei_dev * @desc 不用實現任何接口的平凡屬性委託類 */

class Delegate<T> {
    private var value: T? = null

    operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): T? {
        println("$thisRef, thank you for delegating '${property.name}' to me! The value is $value")
        return value
    }

    operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: T?) {
        this.value = value
        println("$value has been assigned to '${property.name}' in $thisRef.")
    }
}
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使用方式依舊：

class Example {
    //委託屬性
    var p: String? by Delegate()
}

fun main(args: Array<String>) {
    val e = Example()
    e.p = "hehe"
    println(e.p)
}
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控制檯輸出以下：

hehe has been assigned to 'p' in com.xiaofeidev.delegatedemo.demo.Example@1fb3ebeb.
com.xiaofeidev.delegatedemo.demo.Example@1fb3ebeb, thank you for delegating 'p' to me! The value is hehe
hehe
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你能夠本身跑下試試~

關於委託模式

有必要單獨花篇幅解釋下何爲委託模式。

簡而言之，在委託模式中，有兩個對象共同處理同一個請求，接受請求的對象將請求委託給另外一個對象來處理。

委託模式最簡單的例子：

//委託類，墨水能用來打印文字(￣▽￣)"
class Ink {
    fun print() {
        print("This message comes from the delegate class,Not Printer.")
    }
}

class Printer {
    //委託對象
    var ink = Ink()

    fun print() {
        //Printer 的實例會將請求委託給另外一個對象（DelegateNormal 的對象）來處理
        ink.print()//調用委託對象的方法
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val printer = Printer()
    printer.print()
}
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控制檯輸出以下：

This message comes from the delegate class,Not Printer.
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委託模式使咱們能夠用聚合來代替繼承，是許多其餘設計模式（如狀態模式、策略模式、訪問者模式）的基礎。

Kotlin 的委託模式

Kotlin 能夠作到零樣板代碼實現委託模式（而不是像上面展現的那樣還須要樣板代碼）！

好比咱們如今有以下接口和類：

interface Base {
    fun print()
}

class BaseImpl(val x: Int) : Base {
    override fun print() { print(x) }
}
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Base 接口想作的就是在控制檯打印些什麼東西。這沒啥問題，咱們已經在 BaseImpl 類上完整實現了 Base 接口。

此時咱們想再給 Base 接口寫一個實現時能夠這麼作：

class Derived(b: Base) : Base by b
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這其實跟下面的寫法是等價的（編譯器實際生成的）：

class Derived(val delegate: Base) : Base {
    override fun print() {
        delegate.print()
    }
}
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注意不是下面這種：

class Derived(val delegate: Base){
    fun print() {
        delegate.print()
    }
}
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Kotlin 經過編譯器的黑魔法將許多樣板代碼封印在了 by 這樣一個語言級別的原語中（又是語法糖）。使用方式：

fun main(args: Array<String>) {
    val b = BaseImpl(10)
    Derived(b).print()
}
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控制檯輸出以下：

10
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Kotlin 標準庫中其餘屬性委託

說回屬性委託，Kotlin 的標準庫爲一些經常使用的委託寫好了工廠方法，下面一一列舉。

延遲屬性 Lazy

fun main(args: Array<String>) {
    //延遲計算屬性的值，lazy 後面 lambda 表達式中的邏輯只會執行一次(且是線程安全的)並記錄結果，後續調用屬性的 get() 方法只是返回記錄的結果
    val lazyValue: String by lazy {
        println("computed!")
        "Hello"
    }
    println(lazyValue)
    println(lazyValue)
}
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控制檯輸出以下：

computed!
Hello
Hello
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可觀察屬性 Observable

Delegates.observable()接受兩個參數：初始值與修改時處理程序。 每次給屬性賦值時就會調用該處理程序（在賦值後執行）。處理程序有三個參數：被賦值屬性的 KProperty 對象、舊值與新值：

class User {
    var name: String by Delegates.observable("<no name>") {
            prop, old, new ->
        println("$old -> $new")
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val user = User()
    user.name = "first"
    user.name = "second"
}
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控制檯輸出以下：

<no name> -> first
first -> second
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把屬性儲存在映射中

你甚至能夠在一個映射（map）中存儲屬性的值。 這種狀況下，你能夠直接將屬性委託給映射實例：

class Student(val map: Map<String, Any?>) {
    val name: String by map
    val age: Int     by map
}

fun main(args: Array<String>) {
    val student = Student(mapOf(
        "name" to "xiaofei",
        "age"  to 25
    ))

    println(student.name)
    println(student.age)
}
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固然這種應用必須確保屬性的名字和 map中的鍵對應起來，否則你可能會收穫一個 NoSuchElementException 運行時異常，大概像這樣：

java.util.NoSuchElementException: Key XXXX is missing in the map.
複製代碼

言止於此，未完待續。

參考文獻

  1. 《設計模式：可複用面向對象軟件的基礎》
  2. 《Kotlin for Android Developers》
  3. 《Kotlin 極簡教程》
  4. 《Kotlin 核心編程》
  5. 維基百科 委託模式 詞條
  6. Kotlin 官方文檔
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