kotlin更多语言结构——>类型安全的构建器
通过使用命名得当的函数作为构建器，结合带有接收者的函数字面值，可以在 Kotlin 中创建类型安全、静态类型 的构建器
类型安全的构建器可以创建基于 Kotlin 的适用于采用半声明方式构建复杂层次数据结构领域专用语言(DSL)。 以下是构建器的一些示例应用场景:
— 使用 Kotlin 代码生成标记语言，例如 HTML 或 XML;
— 以编程方式布局UI组件:Anko;
— 为Web服务器配置路由:Ktor。
一个类型安全的构建器示例
考虑下面的代码
import com.example.html.* // 参⻅下文声明
fun result() = html {
head {
title { +"XML encoding with Kotlin" }
}
body {
h1 { +"XML encoding with Kotlin" }
p { +"this format can be used as an alternative markup to XML" }
// 一个具有属性和文本内容的元素
a(href = "http://kotlinlang.org") { +"Kotlin" }
// 混合的内容
p {
+"This is some"
b { +"mixed" }
+"text. For more see the"
a(href = "http://kotlinlang.org") { +"Kotlin" }
+"project"
}
p { +"some text" }
// 以下代码生成的内容
p {
for (arg in args) +arg
}
}
}
这是完全合法的 Kotlin 代码。你可以在这里在线运行上文代码(修改它并在浏览器中运行)
实现原理
让我们来看看 Kotlin 中实现类型安全构建器的机制。首先，我们需要定义我们想要构建的模型，在本例中我们 需要建模 HTML 标签。用一些类就可以轻易完成。例如，HTML 是一个描述 <html> 标签的类，也就是说它定 义了像 <head> 和 <body> 这样的子标签。(参⻅下文它的声明。)
现在，让我们回想下为什么我们可以在代码中这样写
html {
// ......
}
html 实际上是一个函数调用，它接受一个 lambda 表达式 作为参数。该函数定义如下
fun html(init: HTML.() -> Unit): HTML {
val html = HTML()
html.init()
return html
}
这个函数接受一个名为 init 的参数，该参数本身就是一个函数。该函数的类型是 HTML.() -> Unit，它是 一个 带接收者的函数类型 。这意味着我们需要向函数传递一个 HTML 类型的实例( 接收者 )，并且我们可以在 函数内部调用该实例的成员。该接收者可以通过 this 关键字访问
html {
this.head { ...... }
this.body { ...... }
}
(head 和 body 是 HTML 的成员函数。)
现在，像往常一样，this 可以省略掉了，我们得到的东西看起来已经非常像一个构建器了
html {
head { ...... }
body { ...... }
}
那么，这个调用做什么?让我们看看上面定义的 html 函数的主体。它创建了一个 HTML 的新实例，然后通过 调用作为参数传入的函数来初始化它(在我们的示例中，归结为在HTML实例上调用 head 和 body)，然后返 回此实例。这正是构建器所应做的。
HTML 类中的 head 和 body 函数的定义与 html 类似。唯一的区别是，它们将构建的实例添加到包含 HTML 实例的 children 集合中
fun head(init: Head.() -> Unit) : Head {
val head = Head()
head.init()
children.add(head)
return head
}
fun body(init: Body.() -> Unit) : Body {
val body = Body()
body.init()
children.add(body)
return body
}
实际上这两个函数做同样的事情，所以我们可以有一个泛型版本，initTag
protected fun <T : Element> initTag(tag: T, init: T.() -> Unit): T {
tag.init()
children.add(tag)
return tag
}
所以，现在我们的函数很简单
fun head(init: Head.() -> Unit) = initTag(Head(), init) fun body(init: Body.() -> Unit) = initTag(Body(), init)
并且我们可以使用它们来构建 <head> 和 <body> 标签。
这里要讨论的另一件事是如何向标签体中添加文本。在上例中我们这样写到
html {
head {
title {+"XML encoding with Kotlin"}
}
// ......
}
所以基本上，我们只是把一个字符串放进一个标签体内部，但在它前面有一个小的 +，所以它是一个函数调用， 调用一个前缀 unaryPlus() 操作。该操作实际上是由一个扩展函数 unaryPlus() 定义的，该函数是TagWithText 抽象类(Title 的父类)的成员
operator fun String.unaryPlus() {
children.add(TextElement(this))
}
所以，在这里前缀 + 所做的事情是把一个字符串包装到一个 TextElement 实例中，并将其添加到 children 集合中，以使其成为标签树的一个适当的部分。
所有这些都在上面构建器示例顶部导入的包 com.example.html 中定义。在最后一节中，你可以阅读这个包 的完整定义
作用域控制:@DslMarke(r 自 1.1 起)
html {
head {
head {} // 应该禁止
}
// ......
}
在这个例子中，必须只有最近层的隐式接收者 this@head 的成员可用;head() 是外部接收者 this@html 的成员，所以调用它一定是非法的。
为了解决这个问题，在 Kotlin 1.1 中引入了一种控制接收者作用域的特殊机制。
为了使编译器开始控制标记，我们只是必须用相同的标记注解来标注在 DSL 中使用的所有接收者的类型。例如，对于 HTML 构建器，我们声明一个注解 @HTMLTagMarker
@DslMarker annotation class HtmlTagMarker
如果一个注解类使用 @DslMarker 注解标注，那么该注解类称为 DSL 标记。
在我们的 DSL 中，所有标签类都扩展了相同的超类 Tag 。只需使用 @HtmlTagMarker 来标注超类就足够了，之后，Kotlin 编译器会将所有继承的类视为已标注
@HtmlTagMarker
abstract class Tag(val name: String) { ...... }
我们不必用 @HtmlTagMarker 标注 HTML 或 Head 类，因为它们的超类已标注过
class HTML() : Tag("html") { ...... }
class Head() : Tag("head") { ...... }
在添加了这个注解之后，Kotlin 编译器就知道哪些隐式接收者是同一个 DSL 的一部分，并且只允许调用最近层 的接收者的成员
html {
head {
head { } // 错误:外部接收者的成员
}
// ......
}
请注意，仍然可以调用外部接收者的成员，但是要做到这一点，你必须明确指定这个接收者
html {
head {
this@html.head { } // 可能
}
// ......
}
com.example.html 包的完整定义
这就是 com.example.html 包的定义(只有上面例子中使用的元素)。它构建一个 HTML 树。代码中大量使 用了扩展函数和带有接收者的 lambda 表达式。
请注意，@DslMarker 注解在 Kotlin 1.1 起才可用
package com.example.html
interface Element {
fun render(builder: StringBuilder, indent: String)
}
class TextElement(val text: String) : Element {
override fun render(builder: StringBuilder, indent: String) {
builder.append("$indent$text\n")
}
}
@DslMarker
annotation class HtmlTagMarker
@HtmlTagMarker
abstract class Tag(val name: String) : Element {
val children = arrayListOf<Element>()
val attributes = hashMapOf<String, String>()
protected fun <T : Element> initTag(tag: T, init: T.() -> Unit): T {
tag.init()
children.add(tag)
return tag
}
override fun render(builder: StringBuilder, indent: String) {
builder.append("$indent<$name${renderAttributes()}>\n") for (c in children) {
c.render(builder, indent + " ")
}
builder.append("$indent</$name>\n")
}
private fun renderAttributes(): String {
val builder = StringBuilder()
for ((attr, value) in attributes) {
builder.append(" $attr=\"$value\"")
}
return builder.toString()
}
override fun toString(): String {
val builder = StringBuilder() render (builder, "")
return builder.toString()
}
}
abstract class TagWithText(name: String) : Tag(name) {
operator fun String.unaryPlus() {
children.add(TextElement(this))
}
}
class HTML : TagWithText("html") {
fun head(init: Head.() -> Unit) = initTag(Head(), init)
fun body(init: Body.() -> Unit) = initTag(Body(), init)
}
class Head : TagWithText("head") {
fun title(init: Title.() -> Unit) = initTag(Title(), init)
}
class Title : TagWithText("title")
abstract class BodyTag(name: String) : TagWithText(name) {
fun b(init: B.() -> Unit) = initTag(B(), init)
fun p(init: P.() -> Unit) = initTag(P(), init)
fun h1(init: H1.() -> Unit) = initTag(H1(), init)
fun a(href: String, init: A.() -> Unit) {
val a = initTag(A(), init)
a.href = href
}
}
class Body : BodyTag("body")
class B : BodyTag("b")
class P : BodyTag("p")
class H1 : BodyTag("h1")
class A : BodyTag("a") {
var href: String
get() = attributes["href"]!!
set(value) {
attributes["href"] = value
}
}
fun html(init: HTML.() -> Unit): HTML {
val html = HTML()
html.init()
return html
}
