2. Kotlin扩展函数是怎么实现的

扩展函数的调用看起来就像是原生方法一样自然，使用起来也非常顺手，但是这样的方法会不会带来性能方面的掣肘呢？有必要探究一下Kotlin是如何实现扩展函数的，直接分析Kotlin源码难度还是挺大，还好Android Studio提供了一些工具，我们可以通过Kotlin ByteCode指令，查看Kotlin语言转换的字节码文件，仍以MutableList<Int>,swap为例，转换为字节码之后的文件如下：

// ================com/example/glensun/demo/extension/MutableListDemoKt.class =================
// class version 50.0 (50)
// access flags 0x31

public final class com/example/glensun/demo/extension/MutableListDemoKt {

// access flags 0x19
// signature (Ljava/util/List<Ljava/lang/Integer;>;II)V
// declaration: void swap(java.util.List<java.lang.Integer>, int, int)
public final static swap(Ljava/util/List;II)V
@Lorg/jetbrains/annotations/NotNull;() // invisible, parameter 0
L0
ALOAD 0
LDC “$receiver”
INVOKESTATIC kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkParameterIsNotNull (Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V
L1
LINENUMBER 8 L1
ALOAD 0
ILOAD 1
INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object;
CHECKCAST java/lang/Number
INVOKEVIRTUAL java/lang/Number.intValue ()I
ISTORE 3
L2
LINENUMBER 9 L2
ALOAD 0
ILOAD 1
ALOAD 0
ILOAD 2
INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object;
INVOKEINTERFACE java/util/List.set (ILjava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
POP
L3
LINENUMBER 10 L3
ALOAD 0
ILOAD 2
ILOAD 3
INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
INVOKEINTERFACE java/util/List.set (ILjava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
POP
L4
LINENUMBER 11 L4
RETURN
L5
LOCALVARIABLE tmp I L2 L5 3
LOCALVARIABLE $receiver Ljava/util/List; L0 L5 0
LOCALVARIABLE index1 I L0 L5 1
LOCALVARIABLE index2 I L0 L5 2
MAXSTACK = 4
MAXLOCALS = 4

@Lkotlin/Metadata;(mv={1, 1, 7}, bv={1, 0, 2}, k=2, d1={“\u0000\u0012\n\u0000\n\u0002\u0010\u0002\n\u0002\u0010!\n\u0002\u0010\u0008\n\u0002\u0008\u0003\u001a \u0010\u0000\u001a\u00020\u0001*\u0008\u0012\u0004\u0012\u00020\u00030\u00022\u0006\u0010\u0004\u001a\u00020\u00032\u0006\u0010\u0005\u001a\u00020\u0003\u00a8\u0006\u0006”}, d2={“swap”, “”, “”, “”, “index1”, “index2”, “production sources for module app”})
// compiled from: MutableListDemo.kt

}
// ================META-INF/production sources for module app.kotlin_module =================

这里的字节码已经相当直观，更令人惊喜的是Android Studio还具备将字节码转为JAVA文件的能力，点击上面的Decompile按钮，可以得到如下JAVA代码：

import java.util.List;
import kotlin.Metadata;
import kotlin.jvm.internal.Intrinsics;
import org.jetbrains.annotations.NotNull;

@Metadata(
mv = {1, 1, 7},
bv = {1, 0, 2},
k = 2,
d1 = {“\u0000\u0012\n\u0000\n\u0002\u0010\u0002\n\u0002\u0010!\n\u0002\u0010\b\n\u0002\b\u0003\u001a \u0010\u0000\u001a\u00020\u0001*\b\u0012\u0004\u0012\u00020\u00030\u00022\u0006\u0010\u0004\u001a\u00020\u00032\u0006\u0010\u0005\u001a\u00020\u0003¨\u0006\u0006”},
d2 = {“swap”, “”, “”, “”, “index1”, “index2”, “production sources for module app”}
)

public final class MutableListDemoKt {
public static final void swap(@NotNull List KaTeX parse error: Expected '}', got 'EOF' at end of input: …meterIsNotNull(receiver, "$receiver");inttmp=((Number)$receiver.get(index1)).intValue();
$receiver.set(index1, $receiver.get(index2));
$receiver.set(index2, Integer.valueOf(tmp));
}
}

从得到的JAVA文件分析，扩展函数的实现非常简单，它没有修改接受者类型的成员，仅仅是通过静态方法来实现的。这样，我们虽然不必担心扩展函数会带来额外的性能消耗，但是它也不会带来性能上的优化。

3.更复杂的情况

下面来讨论一些更特殊的情况。

3.1 当发生继承时，扩展函数由于本质上是静态方法，它会严格按照参数类型去执行调用，而不会去优先执行或者主动执行父类的方法，如下的例子所示：

open class A

class B:A()

fun A.foo() = “a”

fun B.foo() = “b”

fun printFoo(a:A){
println(a.foo())
}

println(B())

上述例子的输出结果是a，因为扩展函数的入参类型是A，他将会严格按照入参类型执行函数调用。

3.2 如果扩展函数和现有的类成员发生冲突，kotlin将会默认使用类成员，这一步选择是在编译期处理的，生成的字节码是将会是调用类成员的方法，如下例子：

class C{
fun foo() {println(“Member”)}
}

fun C.foo() {println(“Extension”)}

println(C().foo())

上述的例子将会输出Member。Kotlin不允许扩展一个已有的成员，原因也很好理解，我们不希望扩展函数成为调用三方sdk的漏洞，不过如果你试图使用重载的方式创建扩展函数，这样是可行的。

3.3 Kotlin严格区分了可能为空和不为空的入参类型，同样也应用在扩展函数的中，为了声明一个可能为空的接受者类型，可以参考如下例子：

fun MutableList?.swap(index1:Int,index2:Int){
if(this == null){
println(null)
return
}

val tmp = this[index1]
this[index1] = this[index2]
this[index2] = tmp
}

3.4 我们有时候还希望能够添加类似JAVA的“静态函数”的扩展函数，这时需要借助“伴随对象(Companion Object)”来实现，如下这个例子：

class D{
companion object{
val m = 1
}
}

fun D.Companion.foo(){
println(“$m in extension”)
}

D.foo()

上面的例子会输出1 in extension，注意这里调用foo这个扩展函数时，并不需要类D的实例，类似于JAVA的静态方法。

3.5 如果留意前面的例子，我们会发现kotlin的this语法和JAVA不同，使用范围更灵活，仅以扩展函数为例，当在扩展函数里调用this时，指代的是接受者类型的实例，那么如果这个扩展函数声明在一个类内部，我们如何通过this获取到类的实例呢？可以参考下面的例子：

class E{
fun foo(){
println(“foo in Class E”)
}

}
class F{
fun foo(){
println(“foo in Class F”)
}

fun E.foo2(){
this.foo()
this@F.foo()
}
}

E().foo2()

这里使用了kotlin的this指定语法，关键字是@,后接指定的类型，上述例子的输出结果是

foo in Class E
foo in Class F

4. 扩展函数的作用域

一般来说，我们习惯将扩展函数直接定义在包内，例如：

package com.example.extension

fun MutableList.swap(index1:Int,index2:Int) {
val tmp = this[index1]
this[index1] = this[index2]
this[index2] = tmp
}

这样，在同一个包内可以直接调用改扩展函数，如果我们需要跨包调用扩展函数，我们需要通过import来指明，以上述的例子为例，可以通过import com.example.extension.swap来指定这个扩展函数，也可以通过import com.example.extension.*表示引入该包内的所有扩展函数。得益于Android Studio具备的自动联想能力，通常不需要我们主动输入import指令。

有时候，我们也会把扩展函数定义在类的内部，例如：

class G {
fun Int.foo(){
println(“foo in Class G”)
}
}

这里的Int.foo()是一个定义在类G内部的扩展函数，在这个扩展函数里，我们直接使用Int类型作为接受者类型，因为我们将扩展函数定义在了类的内部，即使我们设置访问权限为public，它也只能在该类或者该类的子类中被访问，如果我们设置访问权限为private，那么在子类中也不能访问这个扩展函数。

5. 扩展函数的实际应用

5.1 Utils工具类

在JAVA中，我们习惯将工具类命名成*Utils，例如FileUtils,StringUtils等等，著名的java.util.Collections也是这么实现的。调用这些方法的时候，总觉得这些类名碍手碍脚的，例如这样：

// Java

Collections.swap(list, Collections.binarySearch(list, Collections.max(otherList)), Collections.max(list));
Collections.max(list));

通过静态引用，能让情况看起来好一点，例如这样：

// Java

swap(list, binarySearch(list, max(otherList)), max(list));

但是这样既没有IDE的自动联想提示，方法调用的主体也显得不明确。如果能做成下面这样就好了：

// Java

list.swap(list.binarySearch(otherList.max()), list.max());

但是list是JAVA默认的基础类，在JAVA语言里，如果不使用继承，肯定是没法做到这样的，而在Kotlin中就可以借助扩展函数来实现啦。

5.2 Android View 胶水代码

回到最开始的例子，对于Android开发来说，对findViewById()这个方法一定不会陌生，为了获取一个View对象，我们总得先调用findViewById()然后再执行类型转换，这样无意义的胶水代码让Activity或者Fragment显得臃肿无比，例如：

// JAVA

public class MainJavaActivity extends Activity {
@Override
public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);

TextView label = (TextView) findViewById(R.id.label);
Button btn = (Button) findViewById(R.id.btn);

label.setText(“hello”);
label.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Log.d(“Glen”,“onClick TextView”);
}
});
btn.setOnClickListener(new View.OnClickListener(){
@Override
public void onClick(View v) {
Log.d(“Glen”,“onClick Button”);
}
});
}
}

我们考虑利用扩展函数结合泛型，避免频繁的类型转换，扩展函数定义如下：

//kotlin

fun Activity.find(@IdRes id: Int): T {
return findViewById(id) as T
}
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结尾

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