1、高階函數(shù)

1.1、高階函數(shù)的定義

高階函數(shù)的定義：如果一個(gè)函數(shù)接收另一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)，或者返回值的類型是另一個(gè)函數(shù)，那么該函數(shù)稱為高階函數(shù)。你可能會(huì)有疑問，一個(gè)函數(shù)怎么能接收另一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)呢？因?yàn)镵otlin中新增了函數(shù)類型，如果我們將這種函數(shù)類型添加到一個(gè)函數(shù)的參數(shù)聲明后者返回值聲明當(dāng)中，那么該函數(shù)就成為高階函數(shù)。

1.2、函數(shù)類型的定義

函數(shù)類型的定義的基本規(guī)則如下：

methodName:(Int,String)->Unit

• 1、methodName是函數(shù)類型的名稱，名稱不限制。
• 2、(Int,String)代表函數(shù)接收的類型，多個(gè)參數(shù)類型用逗號(hào)隔開。
• 3、->右邊表示函數(shù)的返回值，Unit類似于Java的void表示無返回值。
  下面看下如何將這個(gè)函數(shù)類型添加到一個(gè)函數(shù)的參數(shù)聲明中：

fun example(block:(String,Int)->Unit){
    block("test",123)
}

這里example()函數(shù)就接收了一個(gè)函數(shù)類型的參數(shù)了，該函數(shù)就是高階函數(shù)了。函數(shù)類型的參數(shù)使用就和調(diào)用函數(shù)一樣，傳入相應(yīng)的參數(shù)即可。

1.3、高階函數(shù)的用途

高階函數(shù)允許讓函數(shù)類型參數(shù)決定函數(shù)的執(zhí)行邏輯，即使同一個(gè)高階函數(shù)，傳入的函數(shù)類型參數(shù)不同，那么函數(shù)的執(zhí)行邏輯和返回結(jié)果可能也是完全不同的。下面我們舉例說明下：
這里準(zhǔn)備定義一個(gè)函數(shù)num1AndNum2()接收2個(gè)Int參數(shù)和一個(gè)函數(shù)類型的參數(shù)，由函數(shù)類型的參數(shù)決定這兩個(gè)Int參數(shù)具體執(zhí)行的運(yùn)算。
新建一個(gè)HighFuncFile文件，在其中定義高階函數(shù)

fun num1AndNum2(num1: Int, num2: Int, block: (Int, Int) -> Int): Int {
    return block(num1, num2)
}

該函數(shù)前兩個(gè)參數(shù)沒什么好說的，第三個(gè)參數(shù)是函數(shù)類型的接收兩個(gè)Int變量并且返回值為Int類型，將前兩個(gè)Int類型的參數(shù)傳遞給第三個(gè)函數(shù)類型作為參數(shù)，高階函數(shù)中沒有其他邏輯，將具體的邏輯交由第三個(gè)函數(shù)類型的參數(shù)來完成。
那么第三個(gè)參數(shù)應(yīng)該傳什么呢？我們可以在同文件下定義與其匹配的函數(shù)或者使用其他類中相匹配類型的函數(shù)作為參數(shù)，這里我們現(xiàn)在HighFuncFile文件下定義函數(shù)。

fun plusFunc(num1: Int, num2: Int): Int {
    return num1 + num2
}

fun minusFunc(num1: Int, num2: Int): Int {
    return num1 - num2
}

高階函數(shù)的調(diào)用

num1AndNum2(20, 30, ::plusFunc)
num1AndNum2(20, 30, ::minusFunc)

可以看到第三個(gè)參數(shù)我們使用了::plusFunc這種寫法，這是一種函數(shù)引用的寫法，表示將函數(shù)plusFunc()來作為參數(shù)傳遞給高階函數(shù)。如果這兩個(gè)函數(shù)是定義在某個(gè)類中，那么該怎么引用這個(gè)函數(shù)呢？
在HighFuncTest.class中定義函數(shù)

class HighFuncTest {

    fun plusFunc(num1: Int, num2: Int): Int {
        return num1 + num2
    }

    fun minusFunc(num1: Int, num2: Int): Int {
        return num1 - num2
    }

}

我們上面使用了::plusFunc來引用函數(shù)，那此時(shí)我們?cè)撛趺匆煤瘮?shù)呢？

val highFuncTest: HighFuncTest = HighFuncTest()
num1AndNum2(20, 30, highFuncTest::plusFunc)
num1AndNum2(20, 30, highFuncTest::minusFunc)

先創(chuàng)建對(duì)象，然后使用highFuncTest::plusFunc來引用HighFuncTest類中的函數(shù)作為參數(shù)傳遞給高階函數(shù)。
像這種每次調(diào)用高階函數(shù)都需要定義與其函數(shù)類型參數(shù)匹配的函數(shù)，使用起來確實(shí)很麻煩，為此Kotlin提供了其他方式調(diào)用高階函數(shù)，比如：Lambda表達(dá)式、匿名函數(shù)、成員引用等，Lambda表達(dá)式是最常用的高階函數(shù)調(diào)用方式。下面我們就來學(xué)習(xí)下如何使用Lambda表達(dá)式來調(diào)用高階函數(shù)，我們把上面的例子改成Lambda表達(dá)式的方法。

val plusResult = num1AndNum2(20, 30) { n1: Int, n2: Int -> n1 + n2 }
Log.e(tag, "$plusResult")

val minusResult = num1AndNum2(20, 30) { n1: Int, n2: Int -> n1 - n2 }
Log.e(tag, "$minusResult")

可以發(fā)現(xiàn)使用Lambda表達(dá)式同樣可以完整的表達(dá)函數(shù)類型的參數(shù)和返回值，Lambda表達(dá)式的最后一行代碼的返回值作為函數(shù)的返回值返回。
下面對(duì)高階函數(shù)繼續(xù)探究，回顧一下apply標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的用法

val stringBuilder = StringBuilder()
        val ss = stringBuilder.apply {
            append("hello")
            append("how are you")
        }
        Log.e(tag,ss.toString())

apply標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)會(huì)把調(diào)用對(duì)象傳遞到Lambda表達(dá)式中作為上下文，并且返回調(diào)用對(duì)象。下面我們就用高階函數(shù)來實(shí)現(xiàn)類似的功能。

fun StringBuilder.otherApply(block: StringBuilder.() -> Unit): StringBuilder {
    block()
    return this
}

這里給StringBuilder類定義了一個(gè)擴(kuò)展函數(shù)，擴(kuò)展函數(shù)接收一個(gè)函數(shù)類型的參數(shù)，并且返回值為StringBuilder。
注意：這里定義的函數(shù)類型的參數(shù)和我們前面學(xué)習(xí)的語法還是有區(qū)別的，在函數(shù)類型的前面加上了StringBuilder.，其實(shí)這才是完整的函數(shù)類型的定義規(guī)則，加上ClassName.表示在哪個(gè)類中定義函數(shù)類型。使用StringBuilder.表示在StringBuilder類中定義的函數(shù)類型，那么在傳入Lambda表達(dá)式時(shí)將會(huì)自動(dòng)擁有StringBuilder的上下文。下面看下otherApply()的使用

val stringBuilder = StringBuilder()
            val result = stringBuilder.otherApply {
                append("hello")
                append("123")
            }
            Log.e(tag, result.toString())

可以看到和apply標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的使用完全一樣，只不過apply適用所有類的使用，而otherApply只局限于StringBuilder的使用，如果想實(shí)現(xiàn)apply的函數(shù)的這個(gè)功能，就需要借助Kotlin泛型才可以。

2、內(nèi)聯(lián)函數(shù)

2.1、高階函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理

學(xué)習(xí)內(nèi)聯(lián)函數(shù)前我們先來學(xué)習(xí)一下高級(jí)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理。這里仍然使用剛才編寫的num1AndNum2()函數(shù)為例。

fun num1AndNum2(num1: Int, num2: Int, block: (Int, Int) -> Int): Int {
    return block(num1, num2)
}
//調(diào)用
  val minusResult = num1AndNum2(20, 30) { n1: Int, n2: Int -> n1 - n2 }
            Log.e(tag, "$minusResult")

上面是Kotlin中高階函數(shù)的基本用法，我們知道Kotlin代碼最終會(huì)編譯成Java字節(jié)碼的，而Java中是沒有高階函數(shù)概念的，其實(shí)Kotlin編譯器最終會(huì)把Kotlin中高階函數(shù)的語法轉(zhuǎn)換成Java支持的語法結(jié)構(gòu)，上述的Kotlin代碼大致被轉(zhuǎn)換成如下Java代碼。

public static int num1AndNum2(int num1, int num2, Function operation){
        return (int)operation.invoke(num1,num2);
    }

    public void test(){
        int minusResult=num1AndNum2(10, 20, new Function() {
            @Override
            public Integer invoke(Integer num1,Integer num2) {
                return num1+num2;
            }
        });
    }

考慮到可讀性，我們對(duì)代碼做了調(diào)整，并不是嚴(yán)格對(duì)應(yīng)了Kotlin轉(zhuǎn)成Java的代碼。這里第三個(gè)參數(shù)變成了Function接口，這是Kotlin的內(nèi)置接口，里面有一個(gè)待實(shí)現(xiàn)的invoke()函數(shù)。而num1AndNum2()其實(shí)就是調(diào)用了Function接口的invoke()函數(shù)，并把num1和num2參數(shù)傳了進(jìn)去。
在調(diào)用num1AndNum2函數(shù)時(shí)，之前的Lambda表達(dá)式變成了Function接口的匿名類實(shí)現(xiàn)，然后在invoke函數(shù)中實(shí)現(xiàn)了num1+num2的邏輯。
這就是高階函數(shù)背后的原理，原來傳入的Lambda表達(dá)式在底層被匿名類所代替，這也就說明我們每調(diào)用一次Lambda表達(dá)式就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)匿名類對(duì)象，當(dāng)然會(huì)帶來額外的內(nèi)存和性能開銷。
而Kotlin中的內(nèi)聯(lián)函數(shù)就是為了解決這個(gè)問題的，它可以將使用Lambda表達(dá)式運(yùn)行時(shí)的開銷完全消除。

2.2、內(nèi)聯(lián)函數(shù)的使用以及原理

內(nèi)聯(lián)函數(shù)的使用比較簡單就是在定義的高階函數(shù)時(shí)加上inline關(guān)鍵字即可。

inline fun num1AndNum2(num1: Int, num2: Int, block: (Int, Int) -> Int): Int {
    return block(num1, num2)
}

內(nèi)聯(lián)函數(shù)的原理
內(nèi)聯(lián)函數(shù)的原理也很簡單：Kotlin編譯器在編譯時(shí)把內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)代碼自動(dòng)替換到要調(diào)用的地方，這樣就解決了運(yùn)行時(shí)的內(nèi)存開銷。
下面看下替換的過程
步驟一、將Lambda表達(dá)式的代碼替換到函數(shù)類型參數(shù)調(diào)用的地方

image.png

image.png

 val minusResult =20-30

正是如此內(nèi)聯(lián)函數(shù)才能完全消除Lambda表達(dá)式運(yùn)行時(shí)帶來的額外內(nèi)存開銷。

3、noinline和crossinline

3.1、noinline

一個(gè)高階函數(shù)中接收兩個(gè)或更多函數(shù)類型的參數(shù)，如果高階函數(shù)被inline修飾了，那么所有函數(shù)類型的參數(shù)均會(huì)被內(nèi)聯(lián)，如果想某個(gè)函數(shù)類型的參數(shù)不被內(nèi)聯(lián)，可以用關(guān)鍵字noinline修飾。

inline fun test(block1: () -> Unit, noinline block2: () -> Unit) {
}

可以看到test被inline修飾，本來block1和block2這兩個(gè)函數(shù)類型參數(shù)所引用Lambda表達(dá)式均被內(nèi)聯(lián)。由于我們?cè)?code>block2前加上了noinline關(guān)鍵字，那么只有block1這個(gè)函數(shù)類型參數(shù)所引用的Lambda表達(dá)式被內(nèi)聯(lián)。
既然內(nèi)聯(lián)函數(shù)能消除Lambda表達(dá)式運(yùn)行時(shí)帶來的內(nèi)存的額外開銷，那么為什么還提供了一個(gè)noinline來排除內(nèi)聯(lián)呢？

• 原因一：內(nèi)聯(lián)函數(shù)類型的參數(shù)在編譯期間會(huì)進(jìn)行代碼替換，所以內(nèi)聯(lián)的函數(shù)類型的參數(shù)算不上真正的參數(shù)，非內(nèi)聯(lián)的函數(shù)類型的參數(shù)可以作為真正的參數(shù)傳遞給任何函數(shù)。內(nèi)聯(lián)函數(shù)類型的參數(shù)只能傳遞給另一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)。這也是它最大的局限性。
• 原因二：內(nèi)聯(lián)函數(shù)和非內(nèi)聯(lián)函數(shù)有一個(gè)重要的區(qū)別：內(nèi)聯(lián)函數(shù)所引用的Lambda表達(dá)式中可以使用return來進(jìn)行函數(shù)的返回，而非內(nèi)聯(lián)函數(shù)只能進(jìn)行局部返回。

fun printString(str: String, block: (String) -> Unit) {
    Log.e("LoginActivity", "printString begin")
    block(str)
    Log.e("LoginActivity", "printString end")
}

fun main(){
            Log.e(tag, "mainbegin")
            printString("") {
                Log.e(tag, "lambda begin")
                if (it.isEmpty()) return@printString
                Log.e(tag, "lambda end")
            }
            Log.e(tag, "mainend")
        }

這里定義了一個(gè)非內(nèi)聯(lián)的高階函數(shù)，在Lambda表達(dá)式中如果傳入的字符串為空，則直接返回，此時(shí)Lambda表達(dá)式中只能使用return@printString進(jìn)行局部返回。打印結(jié)果如下：

main begin
printString begin
lambda begin
printString end
main end

可以看到lambda end并沒有輸出，因?yàn)檩斎氲淖址疄榭眨瑒t局部返回不再執(zhí)行Lambda表達(dá)式中的函數(shù)，所以Log.e(tag, "lambda end")沒有執(zhí)行。
下面我們聲明一個(gè)內(nèi)聯(lián)函數(shù)printStr

inline fun printStr(str: String, block: (String) -> Unit) {
    Log.e("LoginActivity", "printString begin")
    block(str)
    Log.e("LoginActivity", "printString end")
}

fun main(){
            Log.e(tag, "main begin")
            printStr("") {
                Log.e(tag, "lambda begin")
                if (it.isEmpty()) return
                Log.e(tag, "lambda end")
            }
            Log.e(tag, "main end")
        }

由于printStr是內(nèi)聯(lián)函數(shù)，我們可以在Lambda表達(dá)式中使用return進(jìn)行返回，打印結(jié)果如下：

main begin
printString begin
lambda begin

在傳入的字符串為空時(shí)，返回出最外層的函數(shù)，所以lambda end和printString end和click end將不會(huì)被輸出。

3.2、crossinline

將高階函數(shù)聲明成內(nèi)聯(lián)函數(shù)是一種良好的習(xí)慣，事實(shí)上絕大多數(shù)高階函數(shù)是可以被聲明成內(nèi)聯(lián)函數(shù)的，但是也有例外的情況。觀察下面的代碼

inline fun runRunnable(block:()->Unit){
    val runnable= Runnable {
        block()
    }
    runnable.run()
}

這段代碼如果沒有加上inline關(guān)鍵字是完全可以正常工作的，但是加上inline之后就會(huì)報(bào)如下錯(cuò)誤：

image.png

inline fun runRunnable(crossinline block:()->Unit){
    val runnable= Runnable {
        block()
    }
    runnable.run()
}

經(jīng)過前面的分析可知，上面錯(cuò)誤的原因：內(nèi)聯(lián)函數(shù)中允許使用return關(guān)鍵字和高階函數(shù)的匿名類的實(shí)現(xiàn)中不能使用return之間造成了沖突。而crossinline關(guān)鍵字用于保證在Lambda表達(dá)式中一定不使用return關(guān)鍵字，這樣沖突就不存在了。但是我們?nèi)匀豢梢允褂?code>return@runRunnable進(jìn)行局部返回。總體來說，crossinline除了return用法不同外，仍然保留了內(nèi)聯(lián)函數(shù)的所有特性。