Kotlin 类和对象

作者likuolei

Kotlin 类和对象（2025年中文讲解）

Kotlin 的类和对象是面向对象编程（OOP）的核心，设计简洁、强大，相比 Java 减少了样板代码（如 getter/setter），并结合空安全、数据类和函数式特性，广泛用于 Android、后端（Spring Boot）和 Kotlin Multiplatform 项目。2025年，Kotlin 2.0（K2 编译器）优化了类初始化性能，特别是在 Android Jetpack Compose 和 KMP 中应用广泛。本教程详细讲解 Kotlin 类和对象的语法、用法和实践，基于官方文档、CSDN 和知乎，适合初学者和开发者。建议用 Kotlin Playground（https://play.kotlinlang.org/）练习。

一、Kotlin 类和对象概览（必知）

  • 类（Class）：定义对象的蓝图，包含属性（数据）和方法（行为）。
  • 对象（Object）：类的实例，或通过 object 关键字定义的单例。
  • 核心特性：
  • 简洁：主构造函数、主属性声明简化代码。
  • 空安全：属性和方法支持可空类型（?）。
  • 数据类：自动生成 toString、equals、copy 等。
  • 单例/伴生对象：简化静态成员和单例实现。
  • 继承与接口：支持开放继承（open）和多接口。
  • 2025年趋势：Kotlin 2.0 优化类初始化（速度提升 30%），Android 开发中数据类结合 Jetpack Compose 占主导，KMP 项目强调跨平台类共享。

二、核心语法与用法（必会）

以下按类、对象、数据类等模块讲解，包含代码示例，直接可运行。

1. 类声明与实例化
  • 基本语法：用 class 关键字，主构造函数直接定义。
  class Person(val name: String, var age: Int) {
      // 初始化块
      init {
          println("$name is $age years old")
      }
      // 方法
      fun sayHello() = println("Hi, I'm $name")
  }
  fun main() {
      val person = Person("Alice", 25) // 输出：Alice is 25 years old
      person.sayHello() // 输出：Hi, I'm Alice
      person.age = 26 // var 可修改
      // person.name = "Bob" // val 不可修改，报错
  }
  • 说明：
  • val 属性：只读，自动生成 getter。
  • var 属性：可读写，生成 getter 和 setter。
  • init 块：构造函数执行时的初始化逻辑。
  • 无主构造函数：
  class Car {
      var brand: String = ""
      var speed: Int = 0
      fun drive() = println("$brand is driving at $speed km/h")
  }
  fun main() {
      val car = Car()
      car.brand = "Toyota"
      car.speed = 100
      car.drive() // 输出：Toyota is driving at 100 km/h
  }
2. 数据类（Data Class）
  • 用途：专为存储数据设计，自动生成 toString、equals、hashCode 和 copy。
  • 语法：用 data class，至少一个主构造函数参数。
  data class User(val id: Int, val name: String)
  fun main() {
      val user = User(1, "Bob")
      println(user) // 输出：User(id=1, name=Bob)
      val user2 = user.copy(name = "Alice") // 复制并修改
      println(user2) // 输出：User(id=1, name=Alice)
      println(user == user2) // 输出：false（equals 比较内容）
  }
  • 注意：数据类适合简单数据模型，如 JSON 解析或数据库实体。
3. 单例（Object）
  • 用途：通过 object 关键字定义单例，无需实例化。
  object Singleton {
      val appName = "MyApp"
      fun log(message: String) = println("[$appName] $message")
  }
  fun main() {
      Singleton.log("Started") // 输出：[MyApp] Started
  }
  • 说明：单例全局唯一，类似 Java 静态类，适合工具类或全局配置。
4. 伴生对象（Companion Object）
  • 用途：类内的静态成员，替代 Java 的 static。
  class MyClass {
      companion object {
          val constant = "CONSTANT"
          fun create() = MyClass()
      }
  }
  fun main() {
      println(MyClass.constant) // 输出：CONSTANT
      val instance = MyClass.create()
  }
  • 命名伴生对象（可选）：
  class MyClass {
      companion object Factory {
          fun create() = MyClass()
      }
  }
  fun main() {
      val instance = MyClass.Factory.create()
  }
5. 继承与接口
  • 继承：Kotlin 类默认 final，需用 open 允许继承。
  open class Animal(val name: String) {
      open fun sound() = println("$name makes a sound")
  }
  class Dog(name: String) : Animal(name) {
      override fun sound() = println("$name barks")
  }
  fun main() {
      val dog = Dog("Buddy")
      dog.sound() // 输出：Buddy barks
  }
  • 接口：支持多继承，方法可有默认实现。
  interface Drivable {
      fun drive() = println("Driving...")
  }
  class Car : Drivable {
      override fun drive() = println("Car is moving")
  }
  fun main() {
      val car = Car()
      car.drive() // 输出：Car is moving
  }
6. 空安全与类
  • 属性可空：
  class Student(val name: String?, var age: Int?) {
      fun introduce() = println("Name: ${name ?: "Unknown"}, Age: ${age ?: 0}")
  }
  fun main() {
      val student = Student(null, null)
      student.introduce() // 输出：Name: Unknown, Age: 0
  }

三、实践示例（综合应用）

  1. 命令行示例（学生管理系统）：
   data class Student(val id: Int, val name: String, var grade: String)
   object StudentManager {
       private val students = mutableListOf<Student>()
       fun addStudent(student: Student) {
           students.add(student)
           println("Added: $student")
       }
       fun listStudents() = students.forEach { println(it) }
   }
   fun main() {
       StudentManager.addStudent(Student(1, "Alice", "A"))
       StudentManager.addStudent(Student(2, "Bob", "B"))
       StudentManager.listStudents()
   }

输出：

   Added: Student(id=1, name=Alice, grade=A)
   Added: Student(id=2, name=Bob, grade=B)
   Student(id=1, name=Alice, grade=A)
   Student(id=2, name=Bob, grade=B)
  1. Android 示例（用户信息显示）：
   import android.os.Bundle
   import android.widget.Button
   import android.widget.TextView
   import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
   data class User(val id: Int, val name: String)
   class MainActivity : AppCompatActivity() {
       override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
           super.onCreate(savedInstanceState)
           setContentView(R.layout.activity_main)
           val button: Button = findViewById(R.id.button)
           val textView: TextView = findViewById(R.id.textView)
           val user = User(1, "Alice")
           button.setOnClickListener {
               textView.text = user.toString()
           }
       }
   }

布局（res/layout/activity_main.xml）：

   <LinearLayout
       android:layout_width="match_parent"
       android:layout_height="match_parent"
       android:orientation="vertical"
       android:gravity="center">
       <TextView
           android:id="@+id/textView"
           android:layout_width="wrap_content"
           android:layout_height="wrap_content"
           android:text="Press button" />
       <Button
           android:id="@+id/button"
           android:layout_width="wrap_content"
           android:layout_height="wrap_content"
           android:text="Show User" />
   </LinearLayout>

功能：点击按钮显示 User(id=1, name=Alice)。

四、注意事项与最佳实践

  1. 优先数据类：
  • 数据模型用 data class，减少手动实现 toString 等。
  1. 空安全：
  • 属性声明时明确是否可空（String? vs String），避免 !!。
   class Person(val name: String?) {
       fun getName() = name ?: "Unknown"
   }
  1. 伴生对象 vs 单例：
  • 类内静态逻辑用 companion object，全局单例用 object。
  1. 继承谨慎：
  • 默认用 final 类，需继承时加 open，避免复杂继承链。
  1. 2025年趋势：
  • Jetpack Compose：类结合 Composable 函数（如 User 数据驱动 UI）。
  • KMP：跨平台项目中，类需标记 expect/actual 实现平台差异。
  • AI 辅助：IntelliJ 的 Codeium 插件可自动生成类和方法。

五、学习建议

  • 练习：用 Kotlin Playground 实践类、数据类和单例，写学生或商品管理程序。
  • 资源：
  • 官方文档：https://kotlinlang.org/docs/classes.html
  • B站：尚硅谷 Kotlin 教程（免费，包含类和对象）。
  • CSDN：搜索“Kotlin 类和对象”。
  • 时间：2-3 天掌握类和对象，1 周熟悉 Android 结合。
  • 实践：开发小型 App（如用户列表、设置管理）。

六、总结

Kotlin 类和对象必知主构造函数、数据类、单例和空安全，必会定义类、实例化、继承和接口实现。2025年，Kotlin 2.0 提升类性能，Android（Compose）和 KMP 项目中类是核心。相比 Java，Kotlin 类更简洁、安全，适合快速开发。

如果需要具体场景代码（如 Compose 数据类）或有问题，告诉我，我可以提供更详细解答！

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