1. 开始之前
此代码实验室将向您讲解空值性以及null安全性的重要性。空值性是许多编程语言中常见的概念。它指的是变量可以没有值的能力。在 Kotlin 中，空值性经过精心处理以实现null安全性。
先决条件
- 了解 Kotlin 编程基础知识，包括变量、访问变量中的方法和属性以及
println()和main()函数 - 熟悉 Kotlin 条件语句，包括
if/else语句和布尔表达式
您将学习的内容
- 什么是
null。 - 可空类型和非空类型之间的区别。
- 什么是
null安全性，它的重要性以及 Kotlin 如何实现null安全性。 - 如何使用
?.安全调用运算符和!!非空断言运算符访问可空变量的方法和属性。 - 如何使用
if/else条件语句执行null检查。 - 如何使用
if/else表达式将可空变量转换为非空类型。 - 如何使用
if/else表达式或?:Elvis 运算符在可空变量为null时提供默认值。
您需要什么
- 可以访问 Kotlin Playground 的网页浏览器
2. 使用可空变量
什么是null？
在第一单元中，您学习了声明变量时需要立即为其赋值。例如，声明favoriteActor变量时，您可以立即为其赋值"Sandra Oh"字符串值。
val favoriteActor = "Sandra Oh"
但是，如果您没有最喜欢的演员怎么办？您可能希望为变量赋值"Nobody"或"None"值。这不是一个好方法，因为您的程序会将favoriteActor变量解释为具有"Nobody"或"None"值，而不是根本没有值。在 Kotlin 中，您可以使用null来表示变量没有关联的值。
要在代码中使用null，请按照以下步骤操作
- 在Kotlin Playground中，将
main()函数主体中的内容替换为设置为null的favoriteActor变量
fun main() {
val favoriteActor = null
}
- 使用
println()函数打印favoriteActor变量的值，然后运行此程序
fun main() {
val favoriteActor = null
println(favoriteActor)
}
输出如下代码片段所示
null
使用null重新赋值变量
前面，您学习了可以使用var关键字定义的变量重新赋值给相同类型的不同值。例如，只要新名称为String类型，就可以将声明了一个名称的name变量重新赋值给另一个名称。
var favoriteActor: String = "Sandra Oh"
favoriteActor = "Meryl Streep"
在声明变量之后，有时您可能希望将变量赋值为null。例如，在声明您最喜欢的演员之后，您决定根本不想透露您最喜欢的演员。在这种情况下，将favoriteActor变量赋值为null非常有用。
了解可空变量和非空变量
要将favoriteActor变量重新赋值为null，请按照以下步骤操作
- 将
val关键字更改为var关键字，然后指定favoriteActor变量为String类型并将其赋值为您最喜欢的演员的姓名
fun main() {
var favoriteActor: String = "Sandra Oh"
println(favoriteActor)
}
- 删除
println()函数
fun main() {
var favoriteActor: String = "Sandra Oh"
}
- 将
favoriteActor变量重新赋值为null，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String = "Sandra Oh"
favoriteActor = null
}
您将收到此错误消息
在 Kotlin 中，可空类型和非空类型之间存在区别
- 可空类型是可以保存
null的变量。 - 非空类型是不能保存
null的变量。
只有在您明确允许它保存null时，类型才可为空。正如错误消息所说，String数据类型是非空类型，因此您不能将变量重新赋值为null。
要在 Kotlin 中声明可空变量，需要在类型的末尾添加?运算符。例如，String?类型可以保存字符串或null，而String类型只能保存字符串。要声明可空变量，需要显式添加可空类型。如果没有可空类型，Kotlin 编译器会推断它是非空类型。
- 将
favoriteActor变量类型从String数据类型更改为String?数据类型
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
favoriteActor = null
}
- 打印
null重新赋值之前和之后favoriteActor变量的值，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
println(favoriteActor)
favoriteActor = null
println(favoriteActor)
}
输出如下代码片段所示
Sandra Oh null
favoriteActor变量最初保存一个字符串，然后重新赋值为null。
试试看
现在您可以使用可空String?类型了，您可以使用Int值初始化变量并将其重新赋值为null吗？
编写一个可空Int值
- 删除
main()函数中的所有代码
fun main() {
}
- 创建一个可空
Int类型的number变量，然后将其赋值为10值
fun main() {
var number: Int? = 10
}
- 打印
number变量，然后运行此程序
fun main() {
var number: Int? = 10
println(number)
}
输出符合预期
10
- 将
number变量重新赋值为null，以确认该变量可为空
fun main() {
var number: Int? = 10
println(number)
number = null
}
- 添加另一个
println(number)语句作为程序的最后一行，然后运行它
fun main() {
var number: Int? = 10
println(number)
number = null
println(number)
}
输出符合预期
10 null
3. 处理可空变量
前面，您学习了如何使用.运算符访问非空变量的方法和属性。在本节中，您将学习如何使用它来访问可空变量的方法和属性。
要访问非空favoriteActor变量的属性，请按照以下步骤操作
- 删除
main()函数中的所有代码，然后声明String类型的favoriteActor变量并将其赋值为您最喜欢的演员的姓名
fun main() {
var favoriteActor: String = "Sandra Oh"
}
- 使用
length属性打印favoriteActor变量值的字符数，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String = "Sandra Oh"
println(favoriteActor.length)
}
输出符合预期
9
favoriteActor变量的值中有 *九* 个字符，包括空格。您最喜欢的演员姓名中的字符数可能不同。
访问可空变量的属性
假设您想将favoriteActor变量设为可空类型，以便没有最喜欢的演员的人可以将变量赋值为null。
要访问可空favoriteActor变量的属性，请按照以下步骤操作
- 将
favoriteActor变量类型更改为可空类型，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
println(favoriteActor.length)
}
您将收到此错误消息
这是一个 *编译错误*。如之前的代码实验室所述，当 Kotlin 由于代码中的语法错误而无法编译代码时，就会发生编译错误。
Kotlin 有意应用语法规则，以便可以实现null *安全性*，这意味着 *保证不会对可能为*null*的变量进行意外调用*。这并不意味着变量不能为null。这意味着如果访问变量的成员，则变量不能为null。
这一点至关重要，因为如果尝试访问运行应用程序期间为null的变量的成员（称为null *引用*），则应用程序会崩溃，因为null变量不包含任何属性或方法。这种类型的崩溃称为 *运行时错误*，其中错误发生在代码编译并运行之后。
由于Kotlin的空安全特性，这类运行时错误可以得到避免，因为Kotlin编译器会强制对可空类型进行空值检查。Null检查是指在访问变量并将其视为非空类型之前，检查变量是否可能为null的过程。如果要将可空值用作其非空类型，则需要显式执行空值检查。您将在本Codelab后面的**使用if/else条件语句**部分了解到这一点。
在这个例子中，代码在编译时失败，因为不允许直接引用favoriteActor变量的length属性，因为该变量有可能为null。
接下来，您将学习处理可空类型的各种技术和运算符。
使用?.安全调用运算符
您可以使用?.安全调用运算符来访问可空变量的方法或属性。
要使用?.安全调用运算符访问方法或属性，请在变量名后添加一个?符号，并使用.符号访问方法或属性。
?.安全调用运算符允许更安全地访问可空变量，因为Kotlin编译器会阻止任何对null引用的成员访问尝试，并为被访问的成员返回null。
要安全地访问可空favoriteActor变量的属性，请按照以下步骤操作
- 在
println()语句中，将.运算符替换为?.安全调用运算符
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
println(favoriteActor?.length)
}
- 运行此程序，然后验证输出是否符合预期
9
您最喜欢的演员名字的字符数可能不同。
- 将
favoriteActor变量重新赋值为null，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String? = null
println(favoriteActor?.length)
}
您将看到此输出
null
请注意，尽管尝试访问null变量的length属性，但程序不会崩溃。安全调用表达式只会返回null。
使用!!非空断言运算符
您也可以使用!!非空断言运算符来访问可空变量的方法或属性。
在可空变量之后，您需要添加!!非空断言运算符，后跟.运算符，然后是方法或属性，中间没有任何空格。
顾名思义，如果您使用!!非空断言，则表示您断言变量的值不为null，无论它是否为null。
与?.安全调用运算符不同，如果可空变量确实是null，则使用!!非空断言运算符可能会导致抛出NullPointerException错误。因此，只有在变量始终是非空变量或已设置适当的异常处理时才应这样做。如果未处理，异常会导致运行时错误。您将在本课程的后续单元中学习异常处理。
要使用!!非空断言运算符访问favoriteActor变量的属性，请按照以下步骤操作
- 将
favoriteActor变量重新赋值为您最喜欢的演员姓名，然后在println()语句中将?.安全调用运算符替换为!!非空断言运算符
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
println(favoriteActor!!.length)
}
- 运行此程序，然后验证输出是否符合预期
9
您最喜欢的演员名字的字符数可能不同。
- 将
favoriteActor变量重新赋值为null，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String? = null
println(favoriteActor!!.length)
}
您将得到一个NullPointerException错误
此Kotlin错误表明您的程序在执行期间崩溃。因此，除非您确定变量不为null，否则不建议使用!!非空断言运算符。
使用if/else条件语句
您可以使用if/else条件语句中的if分支执行空值检查。
要执行空值检查，您可以使用!=比较运算符检查可空变量是否不等于null。
if/else语句
if/else语句可以与空值检查一起使用，如下所示
空值检查与if/else语句结合使用非常有用
nullableVariable != null表达式的空值检查用作if条件。if分支内的主体1假定变量不为null。因此，在此主体中，您可以像使用非空变量一样自由地访问变量的方法或属性，无需使用?.安全调用运算符或!!非空断言运算符。else分支内的主体2假定变量为null。因此，在此主体中，您可以添加在变量为null时应运行的语句。else分支是可选的。您可以仅使用if条件来运行空值检查，而无需在空值检查失败时提供默认操作。
当有多行代码使用可空变量时，空值检查与if条件结合使用更方便。相比之下，?.安全调用运算符对于可空变量的单个引用更方便。
要为favoriteActor变量编写带有空值检查的if/else语句，请按照以下步骤操作
- 再次将
favoriteActor变量赋值为您最喜欢的演员姓名，然后删除println()语句
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
}
- 添加一个带有
favoriteActor != null条件的if分支
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
if (favoriteActor != null) {
}
}
- 在
if分支的主体中，添加一个接受"您最喜欢的演员名字的字符数是 ${favoriteActor.length}。"字符串的println语句，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
if (favoriteActor != null) {
println("The number of characters in your favorite actor's name is ${favoriteActor.length}.")
}
}
输出符合预期。
The number of characters in your favorite actor's name is 9.
您最喜欢的演员名字的字符数可能不同。
请注意，您可以直接使用.运算符访问名称的length方法，因为您在空值检查后在if分支内访问length方法。因此，Kotlin编译器知道favoriteActor变量不可能为null，因此编译器允许直接访问该属性。
- 可选：添加一个
else分支来处理演员姓名为null的情况
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
if (favoriteActor != null) {
println("The number of characters in your favorite actor's name is ${favoriteActor.length}.")
} else {
}
}
- 在
else分支的主体中，添加一个接受"您没有输入姓名。"字符串的println语句
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
if (favoriteActor != null) {
println("The number of characters in your favorite actor's name is ${favoriteActor.length}.")
} else {
println("You didn't input a name.")
}
}
- 将
favoriteActor变量赋值为null，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String? = null
if(favoriteActor != null) {
println("The number of characters in your favorite actor's name is ${favoriteActor.length}.")
} else {
println("You didn't input a name.")
}
}
输出符合预期
You didn't input a name.
if/else表达式
您还可以将空值检查与if/else表达式结合使用，以将可空变量转换为非空变量。
将if/else表达式赋值给非空类型
nullableVariable != null空值检查用作if条件。if分支内的主体1假定变量不为null。因此，在此主体中，您可以像使用非空变量一样访问变量的方法或属性，无需使用?.安全调用运算符或!!非空断言运算符。else分支内的主体2假定变量为null。因此，在此主体中，您可以添加在变量为null时应运行的语句。- 在主体1和2的最后一行，您需要使用一个表达式或值，该表达式或值的结果为非空类型，以便在空值检查通过或失败时分别将其赋值给非空变量。
要使用if/else表达式重写程序，使其只使用一个println语句，请按照以下步骤操作
- 将
favoriteActor变量赋值为您最喜欢的演员姓名
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
if (favoriteActor != null) {
println("The number of characters in your favorite actor's name is ${favoriteActor.length}.")
} else {
println("You didn't input a name.")
}
}
- 创建一个
lengthOfName变量，然后将其赋值给if/else表达式
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
val lengthOfName = if (favoriteActor != null) {
println("The number of characters in your favorite actor's name is ${favoriteActor.length}.")
} else {
println("You didn't input a name.")
}
}
- 删除
if和else分支中的两个println()语句
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
val lengthOfName = if (favoriteActor != null) {
} else {
}
}
- 在
if分支的主体中，添加一个favoriteActor.length表达式
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
val lengthOfName = if (favoriteActor != null) {
favoriteActor.length
} else {
}
}
使用.运算符直接访问favoriteActor变量的length属性。
- 在
else分支的主体中，添加一个0值
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
val lengthOfName = if (favoriteActor != null) {
favoriteActor.length
} else {
0
}
}
0值用作名称为null时的默认值。
- 在
main()函数的末尾，添加一个接受"您最喜欢的演员名字的字符数是 $lengthOfName。"字符串的println语句，然后运行此程序
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
val lengthOfName = if (favoriteActor != null) {
favoriteActor.length
} else {
0
}
println("The number of characters in your favorite actor's name is $lengthOfName.")
}
输出符合预期
The number of characters in your favorite actor's name is 9.
您使用的名字的字符数可能不同。
使用?: Elvis运算符
Elvis 运算符 `?:` 可以与安全调用运算符 `?.` 配合使用。使用 Elvis 运算符 `?:`，当安全调用运算符 `?.` 返回 `null` 时，可以添加一个默认值。它类似于 `if/else` 表达式，但更简洁易懂。
如果变量不为 `null`，则执行 Elvis 运算符 `?:` 之前的表达式；如果变量为 `null`，则执行 Elvis 运算符 `?:` 之后的表达式。
要修改之前的程序以使用 Elvis 运算符 `?:`，请按照以下步骤操作：
- 移除 `
if/else` 条件语句，然后将变量 `lengthOfName` 设置为可为空的变量 `favoriteActor`，并使用安全调用运算符 `?.` 调用其 `length` 属性。
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
val lengthOfName = favoriteActor?.length
println("The number of characters in your favorite actor's name is $lengthOfName.")
}
- 在 `
length` 属性之后，添加 Elvis 运算符 `?:`，后跟值 `0`，然后运行程序。
fun main() {
var favoriteActor: String? = "Sandra Oh"
val lengthOfName = favoriteActor?.length ?: 0
println("The number of characters in your favorite actor's name is $lengthOfName.")
}
输出结果与之前的输出结果相同。
The number of characters in your favorite actor's name is 9.
4. 结论
恭喜！您已经学习了可空性以及如何使用各种运算符来管理它。
总结
- 可以将变量设置为 `
null` 以指示它不持有任何值。 - 不可空变量不能赋值为 `
null`。 - 可空变量可以赋值为 `
null`。 - 要访问可空变量的方法或属性，需要使用安全调用运算符 `
?.` 或非空断言运算符 `!!`。 - 可以使用带有 `
null` 检查的 `if/else` 语句在不可空上下文中访问可空变量。 - 可以使用 `
if/else` 表达式将可空变量转换为不可空类型。 - 可以使用 `
if/else` 表达式或 Elvis 运算符 `?:` 为可空变量为 `null` 时提供默认值。