Kotlin的面向对象编程，深入讨论继承写法的问题

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很多人可能都不知道，或者是已经忘记这件事了，但是我自己承诺过要写的东西，我是不会忘记的。

记得是在去年十月份的时候，我在腾讯课堂做了一场线上直播课程，给大家讲解Kotlin的基础知识。不过当时我并没有做过提前试讲，只是在PPT上规划了一下大体内容，因此时间预估得非常不准确。本来计划是准备直播大概一个半小时，最后直播了三个小时还没讲完，因此为了赶时间不得不砍掉了一些本来要讲的内容。

当时提到了一个Kotlin在继承时括号书写的问题，这部分内容比较有疑惑性，不太利于初学者理解。本来我是计划在直播时要讲这个问题的，但由于时间实在不够后来还是跳过了这部分内容。不过当时的弹幕里大家对这个问题的呼声很强烈，很多人都要求我不要跳过，那么最后跟大家商讨下来就是我答应会在之后专门写一篇文章来讲解这个问题。

不过这篇文章并没有很快到来，之后我就开始忙趣享GIF上线的事情，后来又开始忙推出开源版的事情，年后回来在出版社的催促下又开始紧锣密鼓地写《第一行代码 第3版》。那么直到最近，《第一行代码 第3版》已经完成了部分章节的编写，并且在讲解Kotlin继承这部分内容时我特意讲了一下这个括号问题，那么今天我就讲这部分内容分享出来，从而兑现之前对大家的承诺。

由于括号这个问题是作用在Kotlin的继承特性之上的，并不能独立存在，因此本篇文章同时还会涵盖Kotlin继承与面向对象方面的知识。

类与对象

首先Kotlin中定义一个类很简单，如下所示：

class Person {
}

这是一个空的类实现，可以看到，Kotlin中也是使用class关键字来声明一个类的，这点和Java一致。现在我们可以在这个类中加入字段和函数来丰富它的功能，这里我准备加入name和age字段，以及一个eat函数，因为任何一个人都有名字和年龄，也都需要吃饭。

class Person {
    var name = ""
    var age = 0

    fun eat() {
        println(name + " is eating. He is " + age + " years old.")
    }
}

简单解释一下，这里使用var关键字创建了name和age这两个字段，这是因为我们需要在创建对象之后再指定具体的姓名和年龄，而如果使用val关键字的话，初始化之后就不能再重新赋值了。接下来定义了一个eat()函数，并在函数中打印了一句话，非常简单。

Person类已经定义好了，接下来我们看一下如何对这个类进行实例化，代码如下所示：

val p = Person()

Kotlin中实例化一个类的方式和Java是基本类似的，只是去掉了new关键字而已。之所以这么设计，是因为当我们调用了某个类的构造函数时，我们的意图只可能是对这个类进行实例化，因此即使没有new关键字也能清晰表达出我们的意图。Kotlin本着设计最简化的原则，将诸如new、行尾分号这种不必要的语法结构都取消掉了。

上述代码将实例化后的类赋值到了p这个变量上面，我们就可以对p对象进行一些操作：

fun main() {
    val p = Person()
    p.name = "Jack"
    p.age = 19
    p.eat()
}

这里将p对象的姓名赋值为Jack，年龄赋值为19，然后调用它的eat()函数，运行结果下图所示。

这就是Kotlin面向对象编程最基本的用法了。

继承与构造函数

现在我们开始学习面向对象编程中另一个极其重要的特性，继承。

继承也是基于对现实场景所总结出来的一个概念，其实非常好理解。比如现在我们要定义一个Student类，每个学生都有自己的学号和年级，因此我们可以在Student类中加入sno和grade字段。

但同时学生也是人呀，学生也会有姓名和年龄，也需要吃饭，如果我们在Student类中重复定义name、age字段和eat()函数的话就显得太过冗余了。

这个时候就可以让Student类去继承Person类，这样Student就自动拥有了Person中的字段和函数，另外还可以定义自己独有的字段和函数。

这就是面向对象编程中继承的思想，很好理解吧？接下来我们尝试用Kotlin语言实现上述功能。创建一个Student类，并在Student类中加入学号和年级这两个字段，代码如下所示：

class Student {
    var sno = ""
    var grade = 0
}

现在Student和Person这两个类之间是没有任何继承关系的，想要让Student类继承Person类，我们得做两件事才行。

第一件事，使Person类可以被继承。这点可能很多人会觉得奇怪，尤其是有Java编程经验的人。一个类本身不就是可以被继承的吗，为什么还要使Person类可以被继承呢？

这就是Kotlin不同的地方，在Kotlin中任何一个非抽象类默认都是不可以被继承的，相当于Java中给类声明了final关键字。

之所以这么设计其实和val关键字的原因是差不多的，因为类和变量一样，最好都是不可变的，而一个类允许被继承的话，它无法预知子类会如何实现，因此可能就会存在一些未知的风险。

在《Effective Java》这本书中有明确提到，如果一个类不是专门为继承而设计的，那么就应该主动将它加上final声明，禁止它可以被继承。

很明显，Kotlin在设计的时候遵循了这条编程规范，默认所有非抽象类都是不可以被继承的。之所以我这里一直在说非抽象类，是因为抽象类本身是无法创建实例的，一定要由子类去继承它才能创建实例，因此抽象类必须可以被继承才行，要不然也就没有意义了。

既然现在Person类是无法被继承的，我们得让它可以被继承才行，方法也很简单，在Person类的前面加上open关键字就可以了，如下所示：

open class Person {
    ...
}

加上open关键字之后，我们就是在主动告诉Kotlin编译器，Person这个类是专门为继承而设计的，这样Person类就允许被继承了。

做完了第一件事，接下来第二件事就是要让Student类继承Person类。在Java中继承的关键字是extends，而在Kotlin中变成了一个冒号，写法如下：

class Student : Person() {
    var sno = ""
    var grade = 0
}

继承的写法如果只是替换一下关键字倒也挺简单的，但是为什么Person类的后面要加上一对括号呢？Java中继承的时候好像并不需要括号。

对于初学Kotlin的来人讲，这对括号确实挺难理解的，也可能是Kotlin在这方面设计得太复杂了，因为它还牵扯到主构造函数、次构造函数等方面的知识，这里我尽量尝试用最简单易懂的讲述来让大家理解这对括号的意义和作用，同时顺便学习一下Kotlin中的主、次构造函数。

任何一个面向对象的编程语言都会有构造函数的概念，Kotlin中也有，但是Kotlin将构造函数分成了两种，主构造函数和次构造函数。

主构造函数将会是大家最最常用的构造函数，每个类默认都会有一个不带参数的主构造函数，当然我们也可以显式地给它指明参数。主构造函数的特点是没有函数体，直接定义在类名的后面即可。比如下面这种写法：

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
}

这里我们将学号和年级这两个字段都放到了主构造函数当中，这就表明在对Student类进行实例化的时候，必须得传入构造函数中要求的所有参数。比如：

val student = Student("a123", 5)

这样我们就创建了一个Student的对象，同时指定该学生的学号是a123，年级是5。另外由于构造函数中的参数是在创建实例的时候传入的，不像之前的写法那样还得重新赋值，因此我们可以将参数全部声明成val。

那或许有的朋友可能会问了，主构造函数没有函数体，如果我想在主构造函数中编写一些逻辑该怎么办呢？Kotlin给我们提供了一个init结构体，所有主构造函数中的逻辑都可以写在这里：

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
    init {
        println("sno is " + sno)
        println("grade is " + grade)
    }
}

这里我只是简单打印了一下学号和年级的值，现在如果再去创建一个Student类的实例，一定会将构造函数中传入值的打印出来。

到这里为止都还挺好理解的吧，但是这和那对括号又有什么关系呢？这就牵扯到了Java继承特性中的一个规定，子类中的构造函数必须得调用父类中的构造函数，这个规定在Kotlin中也要遵守。

那么再来回头看一下Student类，现在我们声明了一个主构造函数，根据继承特性的规定，子类的构造函数必须得调用父类的构造函数，可是主构造函数并没有函数体，我们怎样去调用父类的构造函数呢？有的朋友可能会说，在init结构体当中去调用不就好了，这或许是一种办法，但却绝对不是一种好办法，因为绝大多数的场景我们都是不需要编写init结构体的。

Kotlin当然没有采用这种设计，而是用了另外一种简单但是可能不太好理解的设计方式：括号。子类的主构造函数调用父类中的哪个构造函数，通过在父类的后面加上括号来指定。因此再来看一遍这段代码，大家应该就能理解了吧：

class Student(val sno: String, val grade: Int) : Person() {
}

在这里，Person类后面的一对空括号表示Student类的主构造函数在初始化的时候会调用Person类的无参数构造函数，即使在无参数的情况下，这对括号也不能省略。

而如果我们将Person改造一下，将姓名和年龄都放到主构造函数当中，如下所示：

open class Person(val name: String, val age: Int) {
	...
}

此时Student类一定会报错，如下图所示：

这里出现错误的原因也很明显，Person类后面的空括号表示要去调用Person类中无参的构造函数，但是Person类现在已经没有无参的构造函数了，所以就提示了上述错误。

如果我们想解决这个错误的话，就必须给Person类的构造函数传入name和age字段，可是Student类中也没有这两个字段呀，很简单，没有就加呗。我们可以在Student类的主构造函数中加上name和age这两个参数，然后再将这两个参数传给Person类的构造函数即可，代码如下所示：

class Student(val sno: String, val grade: Int, name: String, age: Int) : 
Person(name, age) {
	...
}

注意我们在Student类的主构造函数中增加name和age这两个字段时不能再将它们声明成val，因为在主构造函数中声明成val或者var的参数将成为全局变量，这就会导致和父类中同名的name和age字段造成冲突。因此，这里的name和age参数前面我们不用加任何关键字，让它的作用域仅限定在主构造函数当中即可。

现在就可以通过如下代码来创建一个Student类的实例：

val student = Student("a123", 5, "Jack", 19)

学到这里，我们就将Kotlin的主构造函数基本掌握了，同时是不是觉得继承时的这对括号问题也并不是那么难理解？但是，Kotlin在括号这个问题上的复杂度还没有到此为止，因为我们还没涉及到Kotlin构造函数中的另一个组成部分，次构造函数。

其实次构造函数我本来是不太想讲的，因为我们几乎上用不到它。Kotlin提供了一个给函数设定参数默认值的功能，基本上可以替代次构造函数的作用。但是考虑到知识结构的完整性，我决定还是介绍一下次构造函数的相关知识，顺便探讨一下括号问题在次构造函数上的区别。

首先要知道，任何一个类只能有一个主构造函数，但是可以有任意多个次构造函数。次构造函数也可以用于去实例化一个类，这点和主构造函数没有什么不同，只不过它是有函数体的。

Kotlin规定，当一个类既有主构造函数又有次构造函数时，所有的次构造函数都必须得调用主构造函数（包括间接调用），这里我通过一个具体的例子就能简单阐明清楚了，代码如下：

class Student(val sno: String, val grade: Int, name: String, age: Int) : 
Person(name, age) { 
    constructor(name: String, age: Int) : this("", 0, name, age) {
    }

    constructor() : this("", 0) {
    }
}

次构造函数是通过constructor关键字来定义的，这里我们定义了两个次构造函数。第一个次构造函数接收name和age参数，然后它又通过this关键字调用了主构造函数，并将sno和grade这两个参数赋值成初始值。第二个次构造函数不接收任何参数，它通过this关键字调用了我们刚才定义的第一个次构造函数，并将name和age参数也赋值成初始值，由于第二个次构造函数间接调用了主构造函数，因此这仍然是合法的。

那么现在我们就拥有了三种方式来对Student类进行实体化，分别是通过不带参数的构造函数，通过带两个参数的构造函数，以及通过带四个参数的构造函数，对应代码如下所示：

val student1 = Student()
val student2 = Student("Jack", 19)
val student3 = Student("a123", 5, "Jack", 19)

这样我们就将次构造函数的用法掌握得差不多了，但是到目前为止，继承时的括号问题还没有进一步延伸，暂时和之前学过的场景是一样的。

那么接下来我们就再来看一种比较特殊的情况，类中只有次构造函数，没有主构造函数。这种情况真的是非常非常少见，但在Kotlin中是允许的。当一个类没有显式地定义主构造函数，且定义了次构造函数时，它就是没有主构造函数的。我们还是结合着代码来看一下：

class Student : Person {
    constructor(name: String, age: Int) : super(name, age) {
    }
}

注意这里的代码变化，首先Student类的后面没有显示地定义主构造函数，同时又因为定义了次构造函数，所以现在Student类是没有主构造函数的。那么既然没有主构造函数，继承Person类的时候也就不需要再加上括号了。其实原因就是这么简单，只是很多人在刚开始学习Kotlin的时候没能理解这对括号的意义和规则，因此总感觉继承的写法有时候要加上括号，有时候又不要加，搞得晕头转向的，而当你真正理解了之后会发现其实还是很简单的。

另外由于没有主构造函数，次构造函数只能直接调用父类的构造函数，上述代码也是将this关键字换成了super关键字，这部分就很好理解了，因为和Java比较像，我也就不再多说了。

好了，关于Kotlin继承方面的知识以及这个比较让人费解的括号问题就讲到这里，相信不少朋友心中的疑惑都已经解开了吧。本篇文章其实是从《第一行代码 第3版》第2章中提取出来的一小节内容，这本书目前我正在创作中，全书的代码都会使用Kotlin重写，并且加入丰富的Kotlin语言讲解，以及Android 8.0、9.0、10.0系统新特性，Jetpack架构组件等新知识的讲解。预计将在今年年底完稿，明年年初出版，也希望大家到时可以多多支持。