Котлин (язык программирования)

Котлин

Парадигма	Мультипарадигма : объектно-ориентированная , функциональная , императивная , блочная , декларативная , универсальная , рефлексивная , параллельная.
Разработано	JetBrains
Разработчик	JetBrains
Впервые появился	22 июля 2011 г ( 22 июля 2011 )
Стабильная версия	2.0.0   / 21 мая 2024 г ( 21 мая 2024 г. )
Дисциплина набора текста	Предполагаемый , статичный , сильный
Платформа	Андроид JVM JavaScript ( Котлин/JS ) macOS (включая Apple Silicon ) поддержку iOS , tvOS , watchOS Линукс Окна Веб-сборка LLVM ( Котлин/Родной )
ТЫ	Кросс-платформенный
Лицензия	Лицензия Апач 2.0
Расширения имен файлов	.kt, .kts, .kexe, .klib
Веб-сайт	обман .org
Под влиянием
С# Эйфелева Гоша классный Ява JavaScript МЛ Питон Скала
Под влиянием
В (Вланг)

Котлин ( / ˈkɒtlɪn ɒtlɪn / ) — кроссплатформенный статически типизированный общего назначения высокого уровня язык программирования с выводом типов . Kotlin разработан для полной совместимости с Java , а JVM Kotlin для версия стандартной библиотеки зависит от библиотеки классов Java . его синтаксис но вывод типа позволяет сделать более кратким. Kotlin в основном ориентирован на JVM, но также компилируется в JavaScript (например, для веб-приложений, использующих React ). или собственный код через LLVM (например, для собственных приложений iOS , использующих бизнес-логику с приложениями Android ). Затраты на разработку языка берет на себя компания JetBrains , а Kotlin Foundation защищает торговую марку Kotlin.

7 мая 2019 года Google объявил, что язык программирования Kotlin теперь является предпочтительным языком для разработчиков приложений для Android . С момента выпуска Android Studio 3.0 в октябре 2017 года Kotlin стал альтернативой стандартному компилятору Java. Компилятор Android Kotlin по умолчанию создает байт-код Java 8 (который работает в любой более поздней JVM), но позволяет программисту выбрать для оптимизации Java 9–20. или позволяет использовать больше функций; имеет поддержку взаимодействия классов двунаправленной записи для JVM, представленную в Java 16, которая считается стабильной с Kotlin 1.5.

Kotlin поддерживает Интернет с помощью Kotlin/JS либо через классический бэкэнд на основе интерпретатора, который был объявлен стабильным с версии 1.3, либо через бэкэнд на основе промежуточного представления , который был объявлен стабильным с версии 1.8. Kotlin/Native (например, поддержка Apple Silicon ) считается бета-версией, начиная с версии 1.3.

История

2D-изображение талисмана Котлина

3D-изображение талисмана Котлина

Имя

Название происходит от острова Котлин , российского острова в Финском заливе , недалеко от Санкт-Петербурга . Андрей Бреслав , бывший ведущий дизайнер Kotlin, упомянул, что команда решила назвать его в честь острова, подобно тому, как язык программирования Java был назван в честь индонезийского острова Ява. (хотя название языка, как говорят, было вдохновлено «java», американским жаргонным термином, обозначающим кофе, которое само по себе происходит от названия острова).

Развитие

В июле 2011 года JetBrains представила Project Kotlin, новый язык для JVM, который находился в разработке уже год. Руководитель JetBrains Дмитрий Джемеров рассказал, что большинство языков не имеют тех функций, которые им нужны, за исключением Scala . Однако он назвал медленное время компиляции Scala недостатком. Одна из заявленных целей Kotlin — компилироваться так же быстро, как Java. В феврале 2012 года JetBrains открыла исходный код проекта под лицензией Apache 2 .

В JetBrains надеялись, что новый язык повысит продажи IntelliJ IDEA .

Первый коммит в репозиторий Kotlin Git состоялся 8 ноября 2010 года.

Kotlin 1.0 был выпущен 15 февраля 2016 года. Это считается первым официально стабильным выпуском, и JetBrains взяла на себя обязательство обеспечить долгосрочную обратную совместимость, начиная с этой версии.

На Google I/O 2017 компания Google анонсировала первоклассную поддержку Kotlin на Android .

Kotlin 1.2 был выпущен 28 ноября 2017 года. В этот выпуск была добавлена ​​функция совместного использования кода между платформами JVM и JavaScript (многоплатформенное программирование на данный момент является бета- функцией). обновлен с «экспериментального»). Полная демо- версия была создана с использованием нового плагина Kotlin/JS Gradle.

Kotlin 1.3 был выпущен 29 октября 2018 года, в него добавлена ​​поддержка сопрограмм для использования с асинхронным программированием.

7 мая 2019 года Google объявил, что язык программирования Kotlin теперь является предпочтительным языком для разработчиков приложений для Android.

Kotlin 1.4 был выпущен в августе 2020 года, например, с некоторыми небольшими изменениями в поддержке платформ Apple, то есть во Objective-C / Swift взаимодействии .

Kotlin 1.5 был выпущен в мае 2021 года.

Kotlin 1.6 был выпущен в ноябре 2021 года.

Kotlin 1.7 был выпущен в июне 2022 года, включая альфа- версию нового компилятора Kotlin K2 .

Kotlin 1.8 был выпущен в декабре 2022 года, 1.8.0 — 11 января 2023 года.

Kotlin 1.9 был выпущен в июле 2023 года, 1.9.0 — 6 июля 2023 года.

Kotlin 2.0 был выпущен в мае 2024 года, 2.0.0 — 21 мая 2024 года.

Дизайн

Руководитель разработки Андрей Бреслав заявил, что Kotlin спроектирован как объектно-ориентированный язык промышленного уровня и «лучший язык», чем Java , но при этом полностью совместимый с кодом Java, что позволяет компаниям осуществлять постепенный переход с Java на Kotlin. .

Точка с запятой не является обязательной в качестве признака завершения оператора ; в большинстве случаев новой строки достаточно, чтобы компилятор понял, что оператор завершился.

Kotlin В объявлениях переменных и списках параметров указывается тип данных после имени переменной (и разделяется двоеточием ), аналогично Ada , BASIC , Pascal , TypeScript и Rust . Это, согласно статье Романа Елизарова, текущего руководителя проекта, приводит к выравниванию имен переменных и приятнее для глаз, особенно когда объявлений переменных несколько подряд, и один или несколько типов слишком сложны для типа. вывод или должен быть объявлен явно, чтобы читатели могли его понять.

Переменные в Котлине могут быть доступны только для чтения и объявлены с помощью Ключевое слово val или mutable , объявленное с помощью было ключевым словом.

Члены класса по умолчанию являются общедоступными, а сами классы по умолчанию являются окончательными . Это означает, что создание производного класса отключено, если базовый класс не объявлен с помощью ключевое слово open .

Помимо классов и функций-членов (которые эквивалентны методам) объектно-ориентированного программирования, Kotlin также поддерживает процедурное программирование с использованием функций . Функции и конструкторы Kotlin поддерживают аргументы по умолчанию , аргументов переменной длины списки , именованные аргументы и перегрузку по уникальной сигнатуре. Функции-члены класса являются виртуальными, т.е. отправляются в зависимости от типа времени выполнения объекта, для которого они вызываются.

В Kotlin 1.3 добавлена ​​поддержка контрактов, которые стабильны для объявлений стандартной библиотеки, но все еще экспериментальны для объявлений, определяемых пользователем. Контракты вдохновлены дизайном Эйфеля по контракту. парадигма программирования.

Код Kotlin можно скомпилировать в JavaScript , что обеспечивает совместимость кода, написанного на двух языках. Его можно использовать либо для написания полноценных веб-приложений на Kotlin, либо для совместного использования кода между серверной частью Kotlin и интерфейсом JavaScript.

Синтаксис

Процедурный стиль программирования

Kotlin ослабляет ограничение Java, разрешающее существование статических методов и переменных только внутри тела класса. Статические объекты и функции могут быть определены на верхнем уровне пакета без необходимости создания избыточного уровня классов. Для совместимости с Java Kotlin предоставляет JvmName аннотация, указывающая имя класса, используемое при просмотре пакета из проекта Java. Например, @file:JvmName("JavaClassName").

Основная точка входа

Основная статья: Точка входа

Как и в C , C++ , C# , Java и Go , точкой входа Kotlin в программу является функция с именем «main», которой может быть передан массив, содержащий любые командной строки аргументы . Это необязательно, начиная с Kotlin 1.3. Perl , PHP и оболочки в стиле интерполяция строк Поддерживается Unix. Вывод типа также поддерживается.

// Hello, World! example
fun main() {
    val scope = "World"
    println("Hello, $scope!")
}

fun main(args: Array<String>) {
    for (arg in args)
        println(arg)
}

Функции расширения

Подобно C#, Kotlin позволяет добавлять функцию расширения к любому классу без формальностей создания производного класса с новыми функциями. Функция расширения имеет доступ ко всему общедоступному интерфейсу класса, который она может использовать для создания нового интерфейса функции для целевого класса. Функция расширения будет выглядеть точно так же, как функция класса, и будет отображаться при проверке завершения кода функций класса. Например:

package MyStringExtensions

fun String.lastChar(): Char = get(length - 1)

>>> println("Kotlin".lastChar())

Размещая предыдущий код на верхнем уровне пакета, класс String расширяется за счет включения lastChar функция, которая не была включена в исходное определение класса String.

// Overloading '+' operator using an extension function
operator fun Point.plus(other: Point): Point {
    return Point(x + other.x, y + other.y)
}

>>> val p1 = Point(10, 20)
>>> val p2 = Point(30, 40)
>>> println(p1 + p2)
Point(x=40, y=60)

Распаковать аргументы с помощью оператора распространения

Подобно Python, оператор распространения звездочка (*) распаковывает содержимое массива как отдельные аргументы функции, например:

fun main(args: Array<String>) { 
    val list = listOf("args: ", *args)
    println(list)
}

Объявления о деструктуризации

Не путать с методом деструктора , распространенным в объектно-ориентированных языках.

Объявления деструктуризации разлагают объект на несколько переменных одновременно, например, объект с 2D-координатами может быть деструктурирован на два целых числа, x и y .

Например, Map.Entry объект поддерживает деструктуризацию для упрощения доступа к его полям ключа и значения:

for ((key, value) in map)
    println("$key: $value")

Вложенные функции

Kotlin позволяет объявлять локальные функции внутри других функций или методов.

class User(val id: Int, val name: String, val address: String)
    
fun saveUserToDb(user: User) {
    fun validate(user: User, value: String, fieldName: String) {
        require(value.isNotEmpty()) { "Can't save user ${user.id}: empty $fieldName" }
    }
    
    validate(user, user.name, "Name") 
    validate(user, user.address, "Address")
    // Save user to the database 
    ...
}

Классы по умолчанию являются окончательными

В Kotlin, чтобы получить новый класс из типа базового класса, базовый класс должен быть явно помечен как «открытый». В этом отличие от большинства объектно-ориентированных языков, таких как Java, где классы открыты по умолчанию.

Пример базового класса, который открыт для создания от него нового подкласса:

// open on the class means this class will allow derived classes
open class MegaButton {

    // no-open on a function means that 
    //    polymorphic behavior disabled if function overridden in derived class
    fun disable() { ... }

    // open on a function means that
    //    polymorphic behavior allowed if function is overridden in derived class
    open fun animate() { ... }
}

class GigaButton: MegaButton() {

    // Explicit use of override keyword required to override a function in derived class
    override fun animate() { println("Giga Click!") } 
}

Абстрактные классы открыты по умолчанию

Основная статья: Абстрактный класс

Абстрактные классы определяют абстрактные или «чисто виртуальные» функции-заполнители, которые будут определены в производном классе. Абстрактные классы открыты по умолчанию.

// No need for the open keyword here, it’s already open by default
abstract class Animated {

    // This virtual function is already open by default as well
    abstract fun animate()
  
    open fun stopAnimating() { }

    fun animateTwice() { }
}

Классы по умолчанию общедоступны

Kotlin предоставляет следующие ключевые слова для ограничения видимости объявлений верхнего уровня, таких как классы, и членов классов: public, internal, protected, и private.

При применении к члену класса:

Ключевое слово	Видимость
public (по умолчанию)	Повсюду
internal	Внутри модуля
protected	Внутри подклассов
private	Внутри класса

При применении к объявлению верхнего уровня:

Ключевое слово	Видимость
public (по умолчанию)	Повсюду
internal	Внутри модуля
private	Внутри файла

Пример:

// Class is visible only to current module
internal open class TalkativeButton {
    // method is only visible to current class 
    private fun yell() = println("Hey!")
    // method is visible to current class and derived classes
    protected fun whisper() = println("Let's talk!")
}
internal class MyTalkativeButton: TalkativeButton() {
    fun utter() = super.whisper()
}
MyTalkativeButton().utter()

Первичный конструктор

Kotlin поддерживает спецификацию «основного конструктора» как части самого определения класса, состоящего из списка аргументов, следующего за именем класса. Этот список аргументов поддерживает расширенный синтаксис в списках аргументов стандартных функций Kotlin, который позволяет объявлять свойства класса в основном конструкторе, включая атрибуты видимости, расширяемости и изменяемости. Кроме того, при определении подкласса свойства суперинтерфейсов и суперклассов могут быть переопределены в первичном конструкторе.

// Example of class using primary constructor syntax
// (Only one constructor required for this class)
open class BaseUser(open var isSubscribed: Boolean)
open class PowerUser(protected val nickname: String, final override var isSubscribed: Boolean = true):BaseUser(isSubscribed) { }

Однако в тех случаях, когда для класса требуется более одного конструктора, можно определить более общий конструктор с использованием вторичного синтаксиса конструктора , который очень похож на синтаксис конструктора, используемый в большинстве объектно-ориентированных языков, таких как C++, C# и Java.

// Example of class using secondary constructor syntax
// (more than one constructor required for this class)
class Context
class AttributeSet
open class View(ctx:Context) {
    constructor(ctx: Context, attr: AttributeSet): this(ctx)
}
class MyButton : View {
    // Constructor #1 
    constructor(ctx: Context) : super(ctx) { 
    } 
    // Constructor #2
    constructor(ctx: Context, attr: AttributeSet) : super(ctx, attr) {
        // ... 
    }
}

Закрытые классы

Запечатанные классы и интерфейсы ограничивают иерархию подклассов, что означает больший контроль над иерархией наследования.

Объявление закрытого интерфейса и класса:

sealed interface Expr
sealed class Job

Все подклассы запечатанного класса определяются во время компиляции. После компиляции модуля, имеющего запечатанный класс, к нему нельзя добавлять новые подклассы. Например, запечатанный класс в скомпилированном файле jar не может быть подклассом.

sealed class Vehicle
data class Car(val brandName: String, val owner: String, val color: String): Vehicle()
class Bike(val brandName: String, val owner: String, val color: String): Vehicle()
class Tractor(val brandName: String, val owner: String, val color: String): Vehicle()
val kiaCar = Car("KIA", "John", "Blue")
val hyundaiCar = Car("Hyundai", "Britto", "Green")

Классы данных

Котлин data class Конструкция определяет классы, основной целью которых является хранение данных. Эта конструкция аналогична обычным классам, за исключением того, что ключевые методы equals, hashCode и toString автоматически генерируются из свойств класса.

Предыстория

Ожидается, что в Java классы предоставляют реализации определенных стандартных методов, чтобы они правильно функционировали с методами и классами, предоставляемыми стандартной библиотекой. Реализация Java по умолчанию, которую каждый класс наследует от основы иерархии классов. Object— реализует эти методы только с учетом идентификатора экземпляра объекта (обычно его адреса в виртуальной памяти ). Это проблема, поскольку крайне важно

(a) иметь информацию о состоянии объекта в его строковом представлении ( toString) и

(б) определить, похожи ли два объекта ( equals и hashCode). Реализации последних двух также должны согласовываться друг с другом и, следовательно, реализовываться вместе, то есть, когда одна из них изменяется, другая также должна быть изменена, чтобы соответствовать. Реализация этой функциональности также повышает эффективность стандартных алгоритмов, которые полагаются на ее правильное поведение. И наоборот, неправильные реализации могут даже вызвать ошибки.

Поскольку реализация этих методов вручную или с помощью внешних инструментов является громоздкой и часто приводит к повторяющемуся или шаблонному коду, их автоматическая генерация как функция языка ускоряет разработку и снижает вероятность ошибок.

Интерактивная оболочка Kotlin

$ kotlinc-jvm
type :help for help; :quit for quit
>>> 2 + 2
4
>>> println("Hello, World!")
Hello, World!

Котлин как язык сценариев

Kotlin также можно использовать в качестве языка сценариев. Скрипт — это исходный файл Kotlin, использующий Расширение имени файла .kts с исполняемым исходным кодом в области верхнего уровня:

// list_folders.kts
import java.io.File
val folders = File(args[0]).listFiles { file -> file.isDirectory() }
folders?.forEach(::println)

Скрипты можно запускать, передавая -script и соответствующий файл сценария в компилятор.

$ kotlinc -script list_folders.kts "path_to_folder_to_inspect"

Нулевая безопасность

Kotlin проводит различие между типами данных , допускающими и не допускающими значение NULL. Все объекты, допускающие значение NULL, должны быть объявлены с помощью "?" постфикс после имени типа. Операции с объектами, допускающими значение NULL, требуют особой осторожности со стороны разработчиков: перед использованием значения необходимо выполнить проверку значения NULL либо явно, либо с помощью операторов Kotlin, безопасных для NULL:

• ?. ( оператор безопасной навигации ) можно использовать для безопасного доступа к методу или свойству, возможно, нулевого объекта. Если объект имеет значение NULL, метод не будет вызываться, а выражение будет иметь значение NULL. Пример:

// returns null if...
// - foo() returns null,
// - or if foo() is non-null, but bar() returns null,
// - or if foo() and bar() are non-null, but baz() returns null.
// vice versa, return value is non-null if and only if foo(), bar() and baz() are non-null
foo()?.bar()?.baz()

• ?: ( оператор объединения значений NULL ) — это бинарный оператор, который возвращает первый операнд, если он не равен NULL, в противном случае — второй операнд. Его часто называют оператором Элвиса из-за его сходства со смайликом, изображающим Элвиса Пресли.

fun sayHello(maybe: String?, neverNull: Int) {
    // use of Elvis operator
    val name: String = maybe ?: "stranger"
    println("Hello $name")
}

Лямбды

Kotlin обеспечивает поддержку функций высшего порядка и анонимных функций или лямбда-выражений .

// the following function takes a lambda, f, and executes f passing it the string "lambda"
// note that (String) -> Unit indicates a lambda with a String parameter and Unit return type
fun executeLambda(f: (String) -> Unit) {
    f("lambda")
}

Лямбды объявляются с использованием фигурных скобок, { } . Если лямбда принимает параметры, они объявляются в фигурных скобках, за которыми следует -> оператор.

// the following statement defines a lambda that takes a single parameter and passes it to the println function
val l = { c : Any? -> println(c) }
// lambdas with no parameters may simply be defined using { }
val l2 = { print("no parameters") }

Пример «Привет, мир»

(Взято из https://kotlinlang.org/docs/kotlin-tour-hello-world.html и объяснено .)

fun main() {
    println("Hello, world!")
    // Hello, world!
}

Инструменты

• Android Studio (на базе IntelliJ IDEA) имеет официальную поддержку Kotlin, начиная с Android Studio 3.
• Поддерживается интеграция с распространенными инструментами сборки Java, включая Apache Maven , Апач Муравей , и Градл .
• В репозитории пакетов MELPA Emacs есть режим Kotlin.
• JetBrains также предоставляет плагин для Eclipse .
• IntelliJ IDEA имеет поддержку плагинов для Kotlin. IntelliJ IDEA 15 была первой версией, которая включала плагин Kotlin в установщик IntelliJ и обеспечивала поддержку Kotlin «из коробки».
• Gradle : Kotlin имеет бесшовную интеграцию с Gradle, популярным инструментом автоматизации сборки. Gradle позволяет вам эффективно создавать, автоматизировать и управлять жизненным циклом ваших проектов Kotlin.

Приложения

Когда Kotlin был объявлен официальным языком разработки Android на Google I/O в мае 2017 года, он стал третьим языком, полностью поддерживаемым для Android, после Java и C++. По состоянию на 2020 год Kotlin является наиболее широко используемым языком на Android: по оценкам Google, 70% из 1000 лучших приложений в Play Store написаны на Kotlin. У самой Google есть 60 приложений, написанных на Kotlin, включая Maps и Drive. Многие приложения Android, такие как Google Home, находятся в процессе миграции на Kotlin и поэтому используют как Kotlin, так и Java. Kotlin на Android считается полезным из-за его безопасности с нулевым указателем , а также из-за его функций, которые делают код короче и читабельнее.

Помимо широкого использования на Android, Kotlin набирает обороты в разработке на стороне сервера. Spring Framework официально добавила поддержку Kotlin в версии 5 4 января 2017 года. Для дальнейшей поддержки Kotlin Spring перевел всю свою документацию на Kotlin и добавил встроенную поддержку многих специфичных для Kotlin функций, таких как сопрограммы. В дополнение к Spring компания JetBrains выпустила первую на Kotlin среду под названием Ktor для создания веб-приложений.

В 2020 году компания JetBrains в ходе опроса разработчиков, использующих Kotlin, обнаружила, что 56% использовали Kotlin для мобильных приложений, а 47% использовали его для веб-сервера. Чуть более трети всех разработчиков Kotlin заявили, что переходят на Kotlin с другого языка. Большинство пользователей Kotlin ориентировались на Android (или на JVM), и только 6% использовали Kotlin Native.

Принятие

В 2018 году Kotlin был самым быстрорастущим языком на GitHub: разработчиков было в 2,6 раза больше, чем в 2017 году. Согласно опросу разработчиков Stack Overflow 2020 года, это четвертый по популярности язык программирования.

Kotlin также был удостоен награды O'Reilly Open Source Software Conference Breakout Award за 2019 год.

Многие компании/организации использовали Kotlin для серверной разработки:

• Аллегро
• Амазонка
• Атласиан
• Кассовое приложение
• Поток
• Google
• Градл
• JetBrains
• Meshcloud
• Норвежская налоговая администрация
• ОЛХ
• Ключевой
• Ракетное путешествие
• Шазам
• Заландо

Некоторые компании/организации использовали Kotlin для веб-разработки:

• Банк Барклая
• Дата2виз
• Фриц2
• JetBrains

Ряд компаний публично заявили, что используют Kotlin:

• Базовый лагерь
• Corda, распределенный реестр, разработанный консорциумом известных банков (таких как Goldman Sachs , Wells Fargo , JP Morgan , Deutsche Bank , UBS , HSBC , BNP Paribas и Société Générale ), содержит более 90% кода Kotlin в своей кодовой базе. .
• Курсера
• Капельный Стат
• Дуолинго
• Нетфликс
• Пинтерест
• Трелло
• Убер

См. также

• Сравнение языков программирования

Ссылки

• Эта статья содержит цитаты из руководств по Kotlin, выпущенных под лицензией Apache 2.0.

Внешние ссылки

• Официальный сайт