解析Kotlin中的Nothing【笔记摘要】

1.Nothing的本质

Nothing 的源码很简单:

public class Nothing private constructor()

可以看到它是个class,但它的构造函数是 private 的,这就导致我们没法创建它的实例,并且在源码里 Kotlin 也没有帮我们创建它的实例。

基于这样的前提,当我们写出这个函数声明的时候:

fun nothing(): Nothing {}

我们不可能找到一个合适的值来返回,因为压根找不到Nothing的实例

2.作用一:作为函数「永不返回」的提示

上面的例子看起来是个悖论,但它其实就是 Nothing 存在的意义:它找不到任何可用的值,所以,以Nothing为返回值类型的函数一定是个不会返回的函数。

比如它可以总是抛异常:

fun nothing() : Nothing {throw RuntimeException("Nothing!")
}

这个写法并没有返回任何结果,而是抛异常了,所以是合法的。

注意:抛异常是可以忽略返回值,而且这不是 Nothing 的特性,在Java和Kotlin中都是如此:

//Java
public String getName() {throw new NullPointerException("不能为空!");
}//Kotlin
fun getName() : String {throw NullPointerException("不能为空!")
}

上面这个getName()看起来有点奇怪,为什么在一个函数中就只是抛出异常呢,但它的写法本身是完全合法的。如果把函数的名字改一下,再加个注释:

/**当遇到姓名为空的时候,请调用这个函数来抛异常
*/
fun throwOnNameNull() : String {throw NullPointerException("姓名不能为空!")
}

这就很合理了吧?不干别的,就只是抛异常。这是一种很常用的工具函数的写法,包括 Kotlin 和 Compose 的官方源码里也有这种东西。

那么我们继续来看它的返回值类型:我都不返回了,就没必要还写 String 了吧?那写什么?可以把它改成 Unit,

fun throwOnNameNull() : Unit {throw NullPointerException("姓名不能为空!")
}

甚至可以把它改成不写返回值。但这里不写返回值,实际上返回类型是Unit,Kotlin会自动帮我们加上,可以看这篇文章:解析Kotlin中的Unit【笔记摘要】

fun throwOnNameNull() : Unit {throw NullPointerException("姓名不能为空!")
}fun throwOnNameNull() {throw NullPointerException("姓名不能为空!")
}

不过,Kotlin 又进了一步,提供了一个额外的选项:你还可以把它改成 Nothing:

/**当任何变量为空的时候,请统一调用这个函数来抛异常
*/
fun throwOnNameNull() : Nothing {throw NullPointerException("姓名不能为空!")
}

虽然我找不到 Nothing 的实例,但是这个函数本来就是永远抛异常的,找不到实例也没关系。

这么写的价值就在于,Nothing 这个返回值类型能够给使用它的开发者一个明确的提示:这是个永远不会返回的函数。这种提示本身,就会给开发提供一些方便,它能很好地避免函数的调用者对函数的误解而导致的一些问题。

Kotlin 的源码、Compose 的源码里都有不少这样的实践,比如 Compose 的 noLocalProviderFor() 函数:

private fun noLocalProvidedFor(name: String): Nothing {error("CompositionLocal $name not present")
}

拓展:其实 Nothing 的永不返回特性,除了抛异常之外,还有一种场景,就是无限循环:

fun foreverRepeat(): Nothing {while (true) {...}
}

不过一般很少有人这么去用,大部分都是用在抛异常的场景

3.作用二:作为泛型对象的临时空白填充

另外 Nothing 除了「没有可用的实例」之外,还有个特性:它是所有类型共同的子类型

不过,这个特性又有什么作用呢?它就能让你对于任何变量的赋值,都可以在等号右边写一个 Nothing

val nothing: Nothing = ???
var apple: Apple = nothing

这儿其实有个问题:前面刚说了 Nothing 不会有任何的实例,对吧?那么这个右边就算能填 Nothing 类型的对象,可是这个对象我用谁啊?谁也没法用。

但是如果不直接用 Nothing,而是把它作为泛型类型的实例化参数。一个元素类型为Nothing 的 List,将会导致我无法找到任何的元素实例来填充进去,但是这个 emptyList 本身是可以被创建的:

val emptyList: List<Nothing> = listOf()
var apples: List<Apple> = emptyList

结合上我们刚说的「Nothing 是所有类型的子类型」这个特性,我们是不是可以把这个空的 List 赋值给任何的 List 变量?(这里实际上用到了协变的知识)

val emptyList: List<Nothing> = listOf()
var apples: List<Apple> = emptyList
var users: List<User> = emptyList
var phones: List<Phone> = emptyList
var images: List<Image> = emptyList

这样,是不是就提供了一个通用的空 List 出来,让这一个对象可以用于所有 List 的初始化。有什么好处?既省事,又省内存,这就是好处。

这种用法不只可以用在 List,Set 和 Map 也都没问题:

val emptySet: Set<Nothing> = setOf()
var apples: Set<Apple> = emptySet
var users: Set<User> = emptySet
var phones: Set<Phone> = emptySet
var images: Set<Image> = emptySet
val emptyMap: Map<String, Nothing> = emptyMap()
var apples: Map<String, Apple> = emptyMap
var users: Map<String, User> = emptyMap
var phones: Map<String, Phone> = emptyMap
var images: Map<String, Image> = emptyMap

而且也不限于集合类型,只要是泛型都可以,你自定义的也行:

val emptyProducer: Producer<Nothing> = Producer()
var appleProducer: Producer<Apple> = emptyProducer
var userProducer: Producer<User> = emptyProducer
var phoneProducer: Producer<Phone> = emptyProducer
var imageProducer: Producer<Image> = emptyProducer

它的核心在于,你利用 Nothing 可以创建出一个通用的「空白」对象,它什么实质内容也没有,什么实质工作也做不了,但可以用来作为泛型变量的一个通用的空白占位值。

4.作用三:语法的完整化

另外,Nothing 的「是所有类型的子类型」这个特点,还帮助了 Kotlin 语法的完整化。

在 Kotlin 的下层逻辑里,throw 这个关键字是有返回值的,它的返回值类型就是 Nothing。虽然说由于抛异常这件事已经跳出了程序的正常逻辑,所以 throw 返回不返回值、返回值类型是不是 Nothing 对于它本身都不重要,但它让这种写法成为了合法的:

val nothing: Nothing = throw RuntimeException("抛异常!")

并且因为 Nothing 是所有类型的子类型,所以我们这么写也行:

val nothing: String = throw RuntimeException("抛异常!")

看起来没用是吧?如果我再把它改改,就有用了:

var _name: String? = null
val name: String = _name ?: throw NullPointerException("_name 在运行时不能为空!")

throw 的返回值是 Nothing,我们就可以把它写在等号的右边,在语法层面假装成一个值来使用,但其实目的是在例外情况时抛异常。虽然 throw 不会真正地返回,但这让语法层面变得完全说得通了,这也是 Nothing 的价值所在。

除了 throw 之外,单独的 return 也是被规定为返回 Nothing 的一个关键字,所以我也可以这么写:

fun sayMyName(first: String, second: String) {val name = if (first == "Walter" && second == "White") {"Heisenberg"} else {return // 语法层面的返回值类型为 Nothing,赋值给 name}println(name)
}

单独 return 语法层面的返回值类型为 Nothing,可以赋值给 name,让代码从语法层面就能得到解释,从而帮助了 Kotlin 语法的完整化。


参考文章:
这玩意真的有用吗?对,是的!Kotlin 的 Nothing 详解

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