Kotlin w akcji - ebook

Kotlin został zaprojektowany jako obiektowy język w pełni interoperacyjny z kodem napisanym w Javie. Został zaprezentowany w 2011 roku. Od tego czasu jest rozwijany, a jego popularność stale rośnie. Kotlin jest językiem o statycznie typowanych zmiennych. Charakteryzuje się czytelną składnią i ścisłą integracją z istniejącymi projektami, bibliotekami i platformami utworzonymi w Javie. Kompiluje się do postaci binarnego kodu JVM, więc można go uruchamiać wszędzie tam, gdzie jest Java, również w Androidzie. Kotlin zainteresuje programistów aplikacji mobilnych również dlatego, że kod napisany w tym języku obciąża system w minimalnym stopniu. Przy tym wszystkim środowisko Kotlina jest w całości otwartym oprogramowaniem do bezpłatnego korzystania w dowolnych celach!

Ta książka jest przeznaczona dla osób, które mają pewne doświadczenia z Javą i chcą szybko poznać Kotlina w stopniu pozwalającym na tworzenie aplikacji serwerowych, dla systemu Android i maszyn JVM. Znalazł się tu opis podstawowych cech języka i jego najważniejszych struktur, a następnie przedstawiono bardziej zaawansowane zagadnienia, takie jak tworzenie wysokopoziomowych abstrakcji i języków domenowych. Duży nacisk położono na integrację kodu Kotlin z istniejącymi projektami Java oraz na sposoby wprowadzania Kotlina do aktualnie użytkowanego środowiska. Zaprezentowano kilka przydatnych bibliotek i narzędzi, znakomicie ułatwiających pracę programiście. Nie zabrakło również licznych przykładów kodu, ilustrujących omawiane zagadnienia.

W tej książce między innymi:

• solidne wprowadzenie do Kotlina
• klasy, klasy danych i funkcje lambda
• typy danych, w tym kolekcje i puste zmienne
• własne interfejsy i abstrakcje w Kotlinie
• parametry reifikowanego typu, adnotacje i refleksje

Kotlin - idealny dla Androida!

Przedmowa 11

Wstęp 13

Podziękowania 15

O książce 17

O autorach 21

CZĘŚĆ I. WPROWADZENIE DO JĘZYKA KOTLIN 23

Rozdział 1. Kotlin: co to jest i po co? 25

• 1.1. Przedsmak Kotlina 25
• 1.2. Najważniejsze cechy języka Kotlin 26
  
  • 1.2.1. Docelowe platformy: serwery, Android i wszystko, gdzie jest Java 26
  • 1.2.2. Statyczne typowanie danych 27
  • 1.2.3. Programowanie funkcyjne i obiektowe 28
  • 1.2.4. Bezpłatne i otwarte oprogramowanie 29
• 1.3. Zastosowania języka Kotlin 30
  
  • 1.3.1. Kotlin na serwerach 30
  • 1.3.2. Kotlin w Androidzie 31
• 1.4. Filozofia języka Kotlin 32
  
  • 1.4.1. Pragmatyzm 32
  • 1.4.2. Zwięzłość 33
  • 1.4.3. Bezpieczeństwo 34
  • 1.4.4. Kompatybilność 35
• 1.5. Narzędzia języka Kotlin 35
  
  • 1.5.1. Kompilator kodu 36
  • 1.5.2. Wtyczki dla IntelliJ IDAE i Android Studio 36
  • 1.5.3. Interaktywna powłoka 37
  • 1.5.4. Wtyczka dla Eclipse 37
  • 1.5.5. Internetowy "plac zabaw" 37
  • 1.5.6. Konwerter Java-Kotlin 37
• 1.6. Podsumowanie 38

Rozdział 2. Podstawy języka Kotlin 39

• 2.1. Podstawowe elementy: funkcje i zmienne 39
  
  • 2.1.1. Witaj, świecie! 40
  • 2.1.2. Funkcje 40
  • 2.1.3. Zmienne 42
  • 2.1.4. Proste formatowanie ciągów znaków: szablony 43
• 2.2. Klasy i właściwości 44
  
  • 2.2.1. Właściwości 45
  • 2.2.2. Własne metody dostępowe 47
  • 2.2.3. Układ kodu źródłowego: katalogi i pakiety 48
• 2.3. Kodowanie i dokonywanie wyborów: klasa wyliczeniowa i wyrażenie when 49
  
  • 2.3.1. Deklarowanie klasy wyliczeniowej 49
  • 2.3.2. Wyrażenie when i klasy wyliczeniowe 50
  • 2.3.3. Wyrażenie when i dowolne obiekty 51
  • 2.3.4. Wyrażenie when bez argumentów 52
  • 2.3.5. Inteligentne rzutowanie: połączenie sprawdzania i rzutowania typów 53
  • 2.3.6. Refaktoryzacja kodu: zamiana if na when 55
  • 2.3.7. Bloki kodu w odgałęzieniach wyrażeń if i when 56
• 2.4. Iteracje: pętle while i for 57
  
  • 2.4.1. Pętla while 57
  • 2.4.2. Iteracje liczb: zakresy i postępy 57
  • 2.4.3. Iterowanie elementów map 59
  • 2.4.4. Sprawdzanie przynależności do zakresu i kolekcji za pomocą słowa in 60
• 2.5. Wyjątki w Kotlinie 61
  
  • 2.5.1. Instrukcje try, catch i finally 62
  • 2.5.2. Słowo kluczowe try jako wyrażenie 63
• 2.6. Podsumowanie 64

Rozdział 3. Definiowanie i wywoływanie funkcji 65

• 3.1. Tworzenie kolekcji 66
• 3.2. Łatwiejsze wywoływanie funkcji 67
  
  • 3.2.1. Nazwane argumenty 68
  • 3.2.2. Domyślne wartości argumentów 68
  • 3.2.3. Koniec ze statycznymi klasami pomocniczymi, czyli funkcje i właściwości najwyższego poziomu 70
• 3.3. Dodawanie elementów do zewnętrznych klas: funkcje i właściwości rozszerzające 72
  
  • 3.3.1. Importowanie klas a funkcje rozszerzające 73
  • 3.3.2. Wywoływanie funkcji rozszerzających w kodzie Java 74
  • 3.3.3. Funkcje pomocnicze jako rozszerzenia 74
  • 3.3.4. Nienadpisywalność funkcji rozszerzających 75
  • 3.3.5. Właściwości rozszerzające 76
• 3.4. Przetwarzanie kolekcji: funkcjonalność varargs, wywołania infix i obsługa bibliotek 77
  
  • 3.4.1. Rozbudowa interfejsu API kolekcji Java 78
  • 3.4.2. Deklarowanie funkcji o dowolnej liczbie argumentów 78
  • 3.4.3. Działania w parach: wywołania infix i deklaracje destrukturyzujące 79
• 3.5. Operacje na ciągach znaków i wyrażeniach regularnych 80
  
  • 3.5.1. Dzielenie ciągów znaków 81
  • 3.5.2. Wyrażenia regularne i potrójne cudzysłowy 81
  • 3.5.3. Potrójne cudzysłowy i wielowierszowe ciągi znaków 83
• 3.6. Wygładzanie kodu: lokalne funkcje i rozszerzenia 84
• 3.7. Podsumowanie 86

Rozdział 4. Klasy, obiekty i interfejsy 89

• 4.1. Definiowanie hierarchii klas 90
  
  • 4.1.1. Interfejsy w Kotlinie 90
  • 4.1.2. Modyfikatory open, final (domyślny) i abstract 92
  • 4.1.3. Modyfikatory widoczności, domyślny public 94
  • 4.1.4. Klasy wewnętrzne i zagnieżdżone (domyślnie) 96
  • 4.1.5. Klasy zapieczętowane: definiowanie ograniczonych hierarchii klas 98
• 4.2. Deklarowanie klas z nietrywialnymi konstruktorami i właściwościami 100
  
  • 4.2.1. Inicjowanie klas: konstruktor główny i bloki inicjatora 100
  • 4.2.2. Konstruktory dodatkowe i różne sposoby inicjowania klas nadrzędnych 102
  • 4.2.3. Implementowanie właściwości zadeklarowanych w interfejsie 104
  • 4.2.4. Dostęp do pól za pomocą getterów i setterów 105
  • 4.2.5. Zmienianie widoczności metody dostępowej 106
• 4.3. Metody generowane przez kompilator, klasy danych i delegowanie klas 108
  
  • 4.3.1. Metody uniwersalnych obiektów 108
  • 4.3.2. Klasy danych i automatyczne generowanie uniwersalnych metod 111
  • 4.3.3. Delegowanie klas i słowo kluczowe by 112
• 4.4. Słowo kluczowe object łączące deklarację klasy z utworzeniem jej instancji 114
  
  • 4.4.1. Łatwe tworzenie singletonów poprzez deklarowanie obiektów 114
  • 4.4.2. Obiekty towarzyszące: miejsce dla metod wytwórczych i elementów statycznych 116
  • 4.4.3. Obiekty towarzyszące jako zwykłe obiekty 118
  • 4.4.4. Wyrażenia obiektowe, czyli anonimowe klasy wewnętrzne 121
• 4.5. Podsumowanie 122

Rozdział 5. Wyrażenia lambda 123

• 5.1. Wyrażenia lambda i odwołania do elementów obiektów 123
  
  • 5.1.1. Wprowadzenie do wyrażeń lambda: bloki kodu jako argumenty funkcji 124
  • 5.1.2. Lambdy i kolekcje 125
  • 5.1.3. Składnia wyrażenia lambda 126
  • 5.1.4. Odwołania do zmiennych w bieżącym kontekście 129
  • 5.1.5. Odwołania do elementów klas 131
• 5.2. Interfejsy funkcyjne do przetwarzania kolekcji 133
  
  • 5.2.1. Podstawy: filtry i mapy 133
  • 5.2.2. Warunki i funkcje all(), any(), count() oraz find() w kolekcjach 135
  • 5.2.3. Funkcja groupBy() i konwersja listy na mapę grup 136
  • 5.2.4. Funkcja flatMap(), spłaszczanie struktury danych i przetwarzanie zagnieżdżonych kolekcji 137
• 5.3. Leniwe operacje na kolekcjach oraz sekwencje 138
  
  • 5.3.1. Pośrednie i końcowe operacje na sekwencjach 139
  • 5.3.2. Tworzenie sekwencji 142
• 5.4. Interfejsy funkcyjne Java 143
  
  • 5.4.1. Umieszczanie wyrażeń lambda w argumentach metod Java 144
  • 5.4.2. Konstruktory SAM i jawna konwersja wyrażeń lambda na interfejsy funkcyjne 146
• 5.5. Wyrażenia lambda, odbiorniki oraz funkcje with() i apply() 147
  
  • 5.5.1. Funkcja with() 147
  • 5.5.2. Funkcja apply() 149
• 5.6. Podsumowanie 151

Rozdział 6. System typów danych 153

• 6.1. Zerowalność typów danych 153
  
  • 6.1.1. Zerowalne typy danych 154
  • 6.1.2. Znaczenie typów danych 156
  • 6.1.3. Bezpieczny operator wywołania "?." 157
  • 6.1.4. Operator Elvisa "?:" 158
  • 6.1.5. Bezpieczne rzutowanie typów: operator "as?" 160
  • 6.1.6. Asercja niezerowa "!!" 161
  • 6.1.7. Funkcja let() 163
  • 6.1.8. Właściwości inicjowane z opóźnieniem 164
  • 6.1.9. Rozszerzenia typów zerowalnych 166
  • 6.1.10. Zerowalność argumentów typowanych 167
  • 6.1.11. Zerowalność typów i Java 168
• 6.2. Typy proste oraz inne typy podstawowe 172
  
  • 6.2.1. Typy proste Int, Boolean i inne 172
  • 6.2.2. Zerowalne typy proste Int?, Boolean? i inne 173
  • 6.2.3. Przekształcanie liczb 174
  • 6.2.4. Typy główne "Any" i "Any?" 176
  • 6.2.5. Typ Unit, odpowiednik "void" 177
  • 6.2.6. Typ Nothing, czyli "funkcja nigdy nie kończy działania" 178
• 6.3. Kolekcje i tablice 178
  
  • 6.3.1. Zerowalność typów danych i kolekcje 178
  • 6.3.2. Kolekcje tylko do odczytu i kolekcje mutowalne 181
  • 6.3.3. Kolekcje w Kotlinie i w Javie 182
  • 6.3.4. Kolekcje jako typy platformowe 184
  • 6.3.5. Tablice obiektów i typów prostych 186
• 6.4. Podsumowanie 189

CZĘŚĆ II. WZBOGACANIE KOTLINA 191

Rozdział 7. Przeciążanie operatorów oraz inne konwencje 193

• 7.1. Przeciążanie operatorów arytmetycznych 194
  
  • 7.1.1. Przeciążanie dwuargumentowych operatorów arytmetycznych 194
  • 7.1.2. Przeciążanie złożonych operatorów przypisania 196
  • 7.1.3. Przeciążanie operatorów jednoargumentowych 198
• 7.2. Przeciążanie operatorów porównania 199
  
  • 7.2.1. Operatory równości 199
  • 7.2.2. Przeciążanie operatorów nierówności: metoda compareTo() 200
• 7.3. Konwencje stosowane w kolekcjach i zakresach 202
  
  • 7.3.1. Dostęp do elementu za pomocą indeksu, metod get() i set() 202
  • 7.3.2. Konwencja operatora in 203
  • 7.3.3. Metoda rangeTo() 204
  • 7.3.4. Konwencja "iterator" w pętli loop 205
• 7.4. Deklaracje destrukturyzujące i metody komponentowe 206
  
  • 7.4.1. Deklaracje destrukturyzujące i pętle 207
• 7.5. Współdzielenie metod dostępowych i delegowanie właściwości 208
  
  • 7.5.1. Podstawy delegowania właściwości 209
  • 7.5.2. Korzystanie z delegowanych właściwości: inicjalizacja z opóźnieniem i funkcja lazy 209
  • 7.5.3. Implementacja delegowanych właściwości 211
  • 7.5.4. Zasady translacji delegowanych właściwości 215
  • 7.5.5. Przechowywanie wartości właściwości w mapie 215
  • 7.5.6. Delegowane właściwości w bibliotekach 216
• 7.6. Podsumowanie 218

Rozdział 8. Funkcje wysokopoziomowe: wyrażenia lambda jako argumenty oraz wyniki 219

• 8.1. Deklarowanie funkcji wysokopoziomowych 220
  
  • 8.1.1. Typy funkcyjne 220
  • 8.1.2. Wywoływanie funkcji podanych w argumentach 221
  • 8.1.3. Stosowanie typów funkcyjnych w kodzie Java 222
  • 8.1.4. Wartość domyślna i wartość null w argumentach typów funkcyjnych 223
  • 8.1.5. Funkcje zawierające w wynikach inne funkcje 226
  • 8.1.6. Usuwanie duplikatów kodu za pomocą wyrażeń lambda 227
• 8.2. Funkcje śródwierszowe i wydajność wyrażeń lambda 229
  
  • 8.2.1. Wstawianie kodu funkcji 230
  • 8.2.2. Ograniczenia funkcji śródwierszowych 232
  • 8.2.3. Wstawianie operacji na kolekcjach 233
  • 8.2.4. Kiedy należy stosować funkcje śródwierszowe 234
  • 8.2.5. Zarządzanie zasobami za pomocą śródwierszowych wyrażeń lambda 234
• 8.3. Sterowanie realizacją kodu w funkcjach wysokopoziomowych 236
  
  • 8.3.1. Instrukcja return w wyrażeniach lambda: wyjście z nadrzędnej funkcji 236
  • 8.3.2. Wyjście z wyrażenia lambda: instrukcja return z etykietą 237
  • 8.3.3. Funkcje anonimowe i domyślne wyjścia lokalne 239
• 8.4. Podsumowanie 240

Rozdział 9. Typy generyczne 241

• 9.1. Generyczne argumenty typowane 242
  
  • 9.1.1. Generyczne funkcje i właściwości 243
  • 9.1.2. Deklarowanie klas generycznych 244
  • 9.1.3. Ograniczenia argumentów typowanych 245
  • 9.1.4. Deklarowanie niezerowalnego argumentu typowanego 247
• 9.2. Typy generyczne w działającym kodzie, wymazane i urzeczowione argumenty typowane 248
  
  • 9.2.1. Typy generyczne w działającym kodzie: sprawdzanie i rzutowanie typów 248
  • 9.2.2. Deklarowanie funkcji z urzeczowionymi argumentami typowanymi 250
  • 9.2.3. Zastępowanie odwołań do klas urzeczowionymi argumentami typowanymi 252
  • 9.2.4. Ograniczenia urzeczowionych argumentów typowanych 253
• 9.3. Wariancje, typy generyczne i podtypy 254
  
  • 9.3.1. Idea wariancji i umieszczanie wartości w argumentach funkcji 254
  • 9.3.2. Klasy, typy i podtypy 255
  • 9.3.3. Kowariancja: zachowanie zależności między podtypami 257
  • 9.3.4. Kontrawariancja: odwrotna zależność podtypów 261
  • 9.3.5. Wariancja typu w miejscu deklaracji 263
  • 9.3.6. Projekcja z gwiazdką: symbol * zamiast argumentu typowanego 266
• 9.4. Podsumowanie 270

Rozdział 10. Adnotacje i refleksja 271

• 10.1. Deklarowanie i stosowanie adnotacji 272
  
  • 10.1.1. Stosowanie adnotacji 272
  • 10.1.2. Adres adnotacji 273
  • 10.1.3. Dostosowywanie procesu serializacji JSON za pomocą adnotacji 275
  • 10.1.4. Deklarowanie adnotacji 277
  • 10.1.5. Metaadnotacje: kontrolowanie procesu przetwarzania adnotacji 277
  • 10.1.6. Klasy jako argumenty adnotacji 278
  • 10.1.7. Klasy generyczne jako argumenty adnotacji 279
• 10.2. Refleksja: badanie obiektów w trakcie działania kodu 280
  
  • 10.2.1. Interfejs API refleksji w Kotlinie: interfejsy KClass, KCallable, KFunction i KProperty 281
  • 10.2.2. Serializacja obiektów z wykorzystaniem refleksji 285
  • 10.2.3. Dostosowywanie serializacji za pomocą adnotacji 286
  • 10.2.4. Analiza danych JSON i deserializacja obiektów 289
  • 10.2.5. Ostatni etap deserializacji: wywołanie metody callBy() i utworzenie obiektu za pomocą refleksji 293
• 10.3. Podsumowanie 297

Rozdział 11. Definiowanie języka DSL 299

• 11.1. Od interfejsu API do języka DSL 300
  
  • 11.1.1. Idea języków domenowych 301
  • 11.1.2. Wewnętrzny język DSL 302
  • 11.1.3. Struktura języka DSL 303
  • 11.1.4. Generowanie kodu HTML za pomocą wewnętrznego języka DSL 304
• 11.2. Tworzenie strukturalnego interfejsu API: wyrażenia lambda z odbiornikami w języku DSL 305
  
  • 11.2.1. Wyrażenie lambda z odbiornikiem i typ funkcyjny rozszerzający 305
  • 11.2.2. Wyrażenia lambda z odbiornikami w generatorze HTML 309
  • 11.2.3. Generatory w Kotlinie, abstrakcje i powtarzalny kod 313
• 11.3. Bardziej elastyczne zagnieżdżanie bloków kodu dzięki konwencji invoke 316
  
  • 11.3.1. Konwencja invoke, czyli obiekty wywoływane tak jak funkcje 316
  • 11.3.2. Konwencja invoke i typy funkcyjne 317
  • 11.3.3. Konwencja invoke w języku DSL: deklarowanie zależności w narzędziu Gradle 318
• 11.4. Język DSL w praktyce 319
  
  • 11.4.1. Łączenie wywołań infix i asercja should w platformach testowych 319
  • 11.4.2. Rozszerzenia typów prostych i przetwarzanie dat 321
  • 11.4.3. Funkcje rozszerzające i wewnętrzny język DSL do obsługi zapytań SQL 322
  • 11.4.4. Biblioteka Anko i dynamiczne tworzenie interfejsu użytkownika w systemie Android 325
• 11.5. Podsumowanie 327

DODATKI 329

Dodatek A. Kompilowanie projektów Kotlin 331

• A.1. Kompilowanie kodu Kotlin za pomocą narzędzia Gradle 331
  
  • A.1.1. Kompilowanie za pomocą narzędzia Gradle aplikacji dla systemu Android 332
  • A.1.2. Kompilowanie projektów wykorzystujących adnotacje 332
• A.2. Kompilowanie kodu Kotlin za pomocą narzędzia Maven 333
• A.3. Kompilowanie kodu Kotlin za pomocą narzędzia Ant 333

Dodatek B. Dokumentowanie kodu Kotlin 335

• B.1. Umieszczanie komentarzy dokumentacyjnych 335
• B.2. Generowanie dokumentacji interfejsu API 336

Dodatek C. Ekosystem Kotlina 339

• C.1. Testowanie kodu 339
• C.2. Wstrzykiwanie zależności 340
• C.3. Serializacja JSON 340
• C.4. Klienty HTTP 340
• C.5. Aplikacje WWW 340
• C.6. Operacje na bazach danych 341
• C.7. Narzędzia i struktury danych 341
• C.8. Aplikacje stacjonarne 341

Skorowidz 343