【Kotlin】类和对象

1 前言

        Kotlin 是面向对象编程语言，与 Java 语言类似，都有类、对象、属性、构造函数、成员函数，都有封装、继承、多态三大特性，不同点如下。

• Java 有静态（static）代码块，Kotlin 没有；
• Java 有静态（static）函数，Kotlin 没有；
• Java 构造函数名与类名相同，Kotlin 构造函数名为 constructor；
• Kotlin 有初始化代码块（init），Java 没有；
• Kotlin 有主构造函数，Java 没有。

        在包下面右键，依次点击【New → Kotlin Class/File】，输入类名后，创建 Kotlin 类文件。

         如下，创建了一个 Student.kt 文件。

package com.zhyan8.kotlinStudyclass Student {
}

        笔者为简化代码，将定义的类与 main 函数放在同一个文件中了。

2 类的结构

        如下，Student 类是一个自定义的类，里面包含了一个类的基本结构。

fun main() {var stu1 = Student()stu1.study()println("-----------------------------------------")var stu2 = Student("li si", 23)
}class Student {private var name: String = "zhang san" // 属性get() { // name的getter函数return field}set(value) { // name的setter函数field = value}private var age: Int = 18 // 属性init { // 初始化代码块, 在构造函数前执行println("Student init, name=$name, age=$age")}constructor() { // 无参构造函数println("create-1, name=$name, age=$age")}constructor(name: String, age: Int) { // 有参构造函数println("create-2, name=$name, age=$age")this.name = namethis.age = age}fun study() { // 成员函数println("study...")}
}

        说明：init 代码块可以有多个，按照从前往后的顺序执行；上述构造函数都是次要构造函数，第 3 节中会介绍主构造函数。

        运行程序后，打印如下。

Student init, name=zhang san, age=18
create-1, name=zhang san, age=18
study...
-----------------------------------------
Student init, name=zhang san, age=18
create-2, name=li si, age=23

3 主构造函数

        主构造函数是紧接在类名后面的构造函数，次要构造函数是类体内部定义的构造函数，它们的区别如下。

• 主构造函数：主构造函数只能存在一个，只有函数声明，没有函数体，可以在入参中定义类的属性，会自动进行类属性的初始化赋值。
• 次要构造函数：次要构造函数可以存在多个，可以自定义函数体，也可以无函数体，不能在入参中定义类属性，当类有主构造函数时，所有次要构造函数必须直接或间接地调用主构造函数。

3.1 无参主构造函数

fun main() {var stu1 = Student()println("-----------------------------------------")var stu2 = Student("zhang san")
}class Student() { // 等价与: class Student constructor()init { // 初始化代码块, 在构造函数前执行println("init")}constructor(name: String): this() {println("constructor, name=$name")}
}

        运行程序后，打印如下。

init
-----------------------------------------
init
constructor, name=zhang san

        class Student() 等价于 class Student constructor()，如果需要对主构造函数的权限进行控制，可以修改如下。

class Student private constructor() {...
}

3.2 有参主构造函数（普通参数）

fun main() {var stu1 = Student("xiao ming", 23)println("-----------------------------------------")// stu1.name // 编译报错, name不是成员属性var stu2 = Student()
}class Student(name: String, age: Int) {init {println("init, name=$name, age=$age")}constructor(): this("zhang san", 18) {println("constructor")}
}

        运行程序后，打印如下。

init, name=xiao ming, age=23
-----------------------------------------
init, name=zhang san, age=18
constructor

3.3 有参主构造函数（成员属性）

fun main() {var stu1 = Student("xiao ming", 23)println("stu1.name=${stu1.name}, stu1.age=${stu1.age}")println("-----------------------------------------")var stu2 = Student()println("stu2.name=${stu2.name}, stu2.age=${stu2.age}")
}class Student(var name: String, var age: Int) {init {println("init, name=$name, age=$age")}constructor(): this("zhang san", 18) {println("constructor")}
}

        说明：在主构造函数中，通过给入参添加 var（变量）或 val（常量）修饰，使得参数变为成员属性；在次要构造函数中，不能给入参添加 var 或 val 修饰。

        运行程序后，打印如下。

init, name=xiao ming, age=23
stu1.name=xiao ming, stu1.age=23
-----------------------------------------
init, name=zhang san, age=18
constructor
stu2.name=zhang san, stu2.age=18

        如果用户想修改入参属性的权限，可以在 var 或 val 前面添加权限修饰符。

class Student(private val name: String, protected var age: Int) {...
}

4 封装

        封装是指将相关联的属性和函数封装到同一个类中，并且可以控制这些属性和函数的访问权限，它通过隐藏内部细节和提供清晰的接口，提高了代码的安全性、可维护性和可理解性，它是面向对象编程中的重要概念之一。

        在 Kotlin 中，有四种访问权限修饰符：private、protected、internal 和 public。这些修饰符控制了代码中类、函数、属性等成员的可见性和访问权限。

• private：最严格的访问权限，只在声明它的类或文件内可见。
• protected：与 Java 中的 protected 类似，不同之处在于 Kotlin 中 protected 修饰的成员仅对其子类可见，但不一定在同一个文件中可见。另外，protected 在 Kotlin 中不能直接应用于顶层函数和属性（直接定义在文件中的函数和属性，而不是在类中定义的）。
• internal：模块内可见（模块是编译在一起的一组 Kotlin 文件），internal 修饰的成员对于同一模块中的任何其他代码都是可见的，但对于其他模块中的代码是不可见的。
• public：最宽松的访问权限，public 成员可以被任何地方的代码访问，如果没有指定访问修饰符，默认为 public。

5 继承

        继承是指一个类（称为子类或派生类）基于另一个类（称为父类或基类）创建新类，子类继承了父类的属性和函数，并且可以在此基础上进行扩展或修改，它是面向对象编程中的重要概念之一。在 Kotlin 中，继承使用冒号（:）来表示，Any 类是所有类的基类。

        类的初始化顺序如下。

1. 父类主构造函数
2. 父类 init 代码块
3. 父类次要构造函数
4. 子类主构造函数
5. 子类 init 代码块
6. 子类次要构造函数

5.1 子类无主构造函数

fun main() {var stu = Student("zhang san", 23, 1001)
}open class People(var name: String) {init {println("People init, name=$name") // 1}constructor(name: String, age: Int): this(name) {println("People constructor, name=$name, age=$age") // 2}
}class Student : People {init {println("Student init, name=$name") // 3 (此处不能访问age和id)}constructor(name: String, age: Int, id: Int) : super(name, age) {println("Student constructor, name=$name, age=$age, id=$id") // 4}
}

        说明：子类必须直接或间接调用一下父类的一个构造函数，否则编译报错。

        运行程序后，打印如下。

People init, name=zhang san
People constructor, name=zhang san, age=23
Student init, name=zhang san
Student constructor, name=zhang san, age=23, id=1001

5.2 子类有主构造函数

fun main() {var stu = Student("zhang san", 23, 1001)
}open class People(var name: String) {init {println("People init, name=$name") // 1}constructor(name: String, age: Int): this(name) {println("People constructor, name=$name, age=$age") // 2}
}class Student(name: String, var age: Int) : People(name, age) {init {println("Student init, name=$name, age=$age") // 3 (此处不能访问id)}constructor(name: String, age: Int, id: Int): this(name, age) {println("Student constructor, name=$name, age=$age, id=$id") // 4}
}

        说明：子类必须直接或间接调用一下父类的一个构造函数，否则编译报错；当子类中有主构造函数时，子类中的次要构造函数。  

        运行程序后，打印如下。

People init, name=zhang san
People constructor, name=zhang san, age=23
Student init, name=zhang san, age=23
Student constructor, name=zhang san, age=23, id=1001

6 多态

        多态是指同一个函数可以在不同的对象上表现出不同的行为，这种行为通常通过继承和接口来实现。多态使得代码更加灵活和可扩展，是面向对象编程中的重要概念之一。

6.1 覆盖函数

fun main() {var peo: People = Student("li si", 25, 1002)peo.say()
}open class People(var name: String, var age: Int) {init {println("People init, name=$name, age=$age")}open fun say() {println("People say")}
}class Student(name: String, age: Int, var id: Int) : People(name, age) {init {println("Student init, name=$name, age=$age, id=$id")}override fun say() {println("Student say")}
}

         运行程序后，打印如下。

People init, name=li si, age=25
Student init, name=li si, age=25, id=1002
Student say

6.2 覆盖属性

fun main() {var peo : People = Student()peo.doSomething()
}open class People {open var name: String = "zhang san"fun doSomething() {println("doSomething, name=$name")}
}class Student : People() {override var name: String = "li si"
}

        运行程序后，打印如下。

doSomething, name=li si

6.3 类型智能转换

fun main() {var peo: People = Student()// peo.study() // 编译报错if (peo is Student) {peo.study() // 智能转换为Student}
}open class People {
}class Student : People() {fun study() {println("study...")}
}

        说明：Java 没有智能转换特性，需要进行强制类型转换。

7 抽象类

        使用 abstract 修饰的类称为抽象类，抽象类中可以有抽象属性和函数，这些属性和函数被添加了 abstract 修饰符，父类不能实现，子类必须重写实现（子类如果也是抽象类除外）。抽象类不能被实例化，只能实例化其具化子类，抽象类中允许有具化的属性和函数。

fun main() {// var peo = People() // 编译报错, 抽象类不能被实例化var stu = Student()stu.say()
}abstract class People {abstract var name: Stringabstract fun say()
}class Student : People() {override var name: String = "xiao min"override fun say() {println("$name: Hello")}
}

        说明：Java 中只有抽象函数，没有抽象属性。 

        运行程序后，打印如下。

xiao min: Hello

8 接口

        接口与抽象类有些类似，接口里只有抽象属性和函数（函数允许有默认实现，属性不能），Kotlin 中允许一个类实现多个接口，但最多只能继承一个类。

fun main() {var c = C("xxx", "yyy")c.aFun()c.bFun()
}interface A {var x: Stringfun aFun()
}interface B {var y: Stringfun bFun()
}class C(override var x: String, override var y: String) : A, B {override fun aFun() {println("aFun, x=$x")}override fun bFun() {println("bFun, y=$y")}
}

        运行程序后，打印如下。

aFun, x=xxx
bFun, y=yyy