Kotlin

Sacándole los colores a Java

Pedro Joya Máñez

https://hackmd.io/@pedrojoya/kotlin#/

Acerca de mí

Pedro Joya

• Docente de Ciclos Formativos de Formación Profesional de Informática en el IES Saladillo de Algeciras
• Profesor de desarrollo de aplicaciones en Android
• Apasionado de Kotlin

twitter: @pedrojoyamanez

¿Qué es Kotlin?

• Lenguaje de programación creado por JetBrains
• Inspirado en otros lenguajes: Java, C#, Scala, Groovy, Ruby
• Podemos usarlo para desarrollo mobile, web front-end y back-end (Spring, Android, web, nativo)

¿Por qué Kotlin?

• Sintaxis simple y concisa
• Curva de aprendizaje suave
• Interoperable con Java. Compila hacia JVM bytecode
• Lenguaje moderno, conciso y con características de lenguajes funcionales
• Google lo ha elegido como lenguaje prioritario para programación en Android

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El ; es opcional

// JAVA
String name = "Baldomero";

// KOTLIN
val name: String = "Baldomero"

• En Kotlin el ; es opcional, excepto en un caso específico de los enums
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val vs. var

// JAVA
final String name = "Baldomero";
int age = 45;

// KOTLIN
val name: String = "Baldomero"
var age: Int = 45

• val define una variable que no puede referenciar ningún otro objeto en el futuro.
• var define una varible que puede referenciar distintos objetos a lo largo de su vida

Inferencia de tipos

// JAVA <10
final String name = "Baldomero";
// JAVA 10 
var name = "Baldomero";

// KOTLIN
var name = "Baldomero"

• Tipo inferido (deducido) a partir del tipo de la expresión de inicialización
• Lenguaje fuertemente tipado de tipo estático, aunque haya sido inferido (tiempo de compilación)

Tipos referenciales, no primitivos

// KOTLIN
val value: Int = 146
val percent = value.coerceIn(0, 100)

• No exiten los tipos primitivos, todos son clases.
• Internamente se usará un tipo primitivo cuando sea posible, con boxing y unboxing automático
• No hay conversión automática de tipos numéricos, sino funciones de conversión explícita en los tipos, como toLong(), toInt(), etc.

Template Strings (interpolación)

// JAVA
final String s = "abc";
System.out.println(s + ".length is " + s.length());

// KOTLIN
val s = "abc"
println("$s.length is ${s.length}") 

• $variable para interpolar el valor de una variable
• ${expresion} para interpolar el valor de cualquier expresión

Raw Strings

// JAVA
final String artist = "Chiquito de la Calzada";
final String saying = "No te digo trigo...\n" +
        "por no llamarte Rodrigo\n" +
        "(" + artist + ")";

// KOTLIN
val artist = "Chiquito de la Calzada"
val saying = """
            |No te digo trigo
            |por no llamarte Rodrigo
            |($artist)
""".trimMargin()

• Literal de cadena sin caracteres de escape (\n, \t, …)
• Puede contener interpolación.
• Se propuso para Java 12, pero fue pospuesto.

if else es una expresión

// KOTLIN
val max = if (a > b) {
    print("a es el máximo")
    a
} else {
    print("b es el máximo")
    b
}

• Las estructura if else es una expresión, que se evalúa al valor al que se evalúa la rama ejecutada
• Una rama se evalúa al valor al que se evalúa la última expresión de la rama

No hay operador ternario

// JAVA
final int max = a > b ? a : b;

// KOTLIN
val max = if (a > b) a else b

• En este caso Kotlin puede resultar más verboso que Java
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Estructura for

// JAVA
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    System.out.println(i);

// KOTLIN
for (i in 1..10)
    println(i)

• Kotlin no posee la estructura for tradicional de Java
• Sólo for sobre iterador (for each)
• Podemos usar un literal de rango de valores para iterar sobre él

Range

// JAVA
for (int i = 1; i < 10; i++)
    System.out.println(i);
for (int i = 6; i >= 0; i-=2)
    System.out.println(i);

// KOTLIN
for (i in 1 until 10) 
    println(i)
for (i in 6 downTo 0 step 2) 
    println(i)

• La clase Range modela un rango de datos y posee un iterador
• Podemos usar los métodos until, downTo y step para crear el rango adecuado

when como switch mejorado

when (input) {
    1 -> println("Uno")
    7, 8 -> println("Siete u ocho")
    in 10..19 -> println("Decena")
    is String -> println("Cadena de ${input.length}")
    else -> {
        println("Otra cosa")
        println("Lo sentimos")
    }
}

• No necesita break
• Más de un valor de comparación en cada rama
• Comprobación de pertenencia o no a un rango, array o lista
• Comprobación de pertenencia o no a un tipo

when es una expresión

val semester = when (month) {
    in 1..6 -> "Primer semestre"
    in 7..12 -> "segundo semestre"
    else -> "Mes no válido"
}

• Devuelve el valor al que se evalúa la rama seleccionada, que corresponde al valor al que se evalúa su última expresión
• Debe ser exhaustivo (abarcar todas las posibilidades)
• Java 12 incorpora una versión preliminar de switch mejorado con funcionalidad similar

when como if else if

// JAVA
if (x.isOdd())
    System.out.println("x es impar");
else if (x.isEven())
    System.out.println("x es par");
else
    System.out.println("x está indecisa");

// KOTLIN
when {
    x.isOdd() -> println("x is impar")
    x.isEven() -> println("x is par")
    else -> println("x está indecisa")
}

• Las ramas se consideran expresiones booleanas y se ejecutará la primera que sea verdadera
• También puede usarse como expresión

Hydration break

Definición de funciones

// JAVA
String greet(String name, String message) {
    return message + ", " + name;
}

// KOTLIN
fun greet(name: String, message: String): String {
    return "$message, $name"
}

• fun is
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• El tipo de retorno se coloca al final, pero puede ser inferido

Funciones que no retornan "nada"

// JAVA
void greet(String name, String message) {
    System.out.println(message + ", " + name);
}

// KOTLIN
fun greet(name: String, message: String) {
    println("$message, $name")
}

• El tipo de retorno es Unit, pero podemos omitirlo
• Unit es un tipo, no una palabra reserva como void
• La función retorna en realidad el objeto Unit (singleton)

Funciones con una única expresión

// JAVA
String greet(String name, String message) {
    return message + ", " + name;
}

// KOTLIN
fun greet(name: String, message: String) = "$message, $name"

• El tipo de retorno es inferido a partir del tipo de la expresión, aunque puede ser especificado explícitamente

Argumentos con valores por defecto

// JAVA
String greet(String name) {
    return greet(name, "Hola");
}
String greet(String name, String message) {
    return message + ", " + name;
}

// KOTLIN
fun greet(name: String, message: String = "Hola") = 
    "$message, $name"

• Permiten mejorar una API existente fácilmente
• El valor por defecto de un parámetro puede usar el valor de un argumento anterior
• En Java se simulan mediante sobrecarga de métodos

Named arguments

// KOTLIN
fun greet(name: String = "Baldomero", 
          message: String = "Hola") = "$message, $name"

println(greet(message="Quillo que"))
println(greet(message="Quillo que", name="Germán Ginés"))
println(greet("Germán Ginés", message="Quillo que"))

• Permite especificar sólo algunos argumentos
• Permite cambiar el orden de los argumentos
• Puede usarse en conjunción con el paso de argumentos posicional, empezando por éste
• Esta funcionalidad NO existe en Java

varargs y spread operator

// KOTLIN
fun printStrings(vararg strings: String) {
    for (string in strings)
        println(string)
}

val names = arrayOf("Baldomero", "Germán Ginés")
printStrings("Quillo que", *names, "Na aquí")

• El operador * (operador de dispersión) delante de un array retorna la lista de valores del array separados por coma ,

Top level functions and properties

// KOTLIN
// Directamente en un fichero, fuera de cualquier clase
const val PI = 3.14
var isUserLoggedIn: Boolean = false
fun greet(name: String) {
    println("Hola $name")
}

fun main() {
    greet("Baldomero")
    isUserLoggedIn = true
    println("El número PI vale $PI")
}

• Funciones fuera de cualquier clase. Ejemplo: main
• Propiedades fuera de cualquier clase.
• const para constantes conocidas en tiempo de compilación, que el compilador usará de modo inline

Extension functions

// JAVA
public static String shout(String receiver) {
    return "¡" + receiver.toUpperCase() + "!";
}
String greet = "Quillo que";
System.out.println(StringsUtils.shout(greet));

// KOTLIN
fun String.shout(): String = "¡${this.toUpperCase()}!"
val greet = "Quillo que"
println(greet.shout())

• Llamada como si fuera un miembro de una determinada clase.
• El IDE sugiere la función al escribir un . tras una variable de dicho tipo
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• Dentro de la función, this corresponde al receptor

Lambdas

// KOTLIN
fun operateAndPrint(x: Int = 0, action: (Int) -> Int): Int {
    val result = action(x) // action.invoke(x)
    println("Result: $result")
    return result
}
val increm3 = { x: Int -> x + 3 }
operateAndPrint(2, increm3)

• Tipos función (vs. interf. func. de Java)
• Expresión lambda = literal de objeto función, almacenable y pasable como argumento
• Una lamba se ejecuta mediante el operador () o llamando a su método invoke()
• La expresión lambda se evalúa al valor al que se evalúe la última expresión de su cuerpo

Lambdas como argumento

// KOTLIN
fun operateAndPrint(x: Int = 0, action: (Int) -> Int): Int {
    val result = action(x)
    println("Result: $result")
    return result
}
operateAndPrint(2, { x -> x + 3})
operateAndPrint(2) { x -> x + 3}
operateAndPrint { x -> x + 3 }
operateAndPrint { it + 3 }

• Inferencia de tipos en los parámetros de la lambda
• Si lambda es último argumento, sacar de los ()
• Si lambda es único argumento, nos ahorramos los ()
• Si lambda tiene un solo argumento, usar it en cuerpo

Smart cast

// JAVA
if (obj instanceof String)
    System.out.println(((String) obj).length());

// KOTLIN
if (obj is String)
    println(obj.length)

• El compilador hace el cast internamente dentro de la rama
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• Sólo puede aplicarse si la variable no puede cambiar entre la comprobación y el acceso
• También en ramas de la estructura when y en comprobación de no null

Tipos nullable y no nullables

// KOTLIN
var name: String? = "Baldomero"
var sirname: String = "Llegate Ligero"
name = null
if (name != null)
    println(name.length)

• Nulabilidad dentro del sistema de tipos.
• Detección de errores relacionados con null en tiempo de compilación
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• Tipo? permite null, Tipo no permite null. Tipo es un subtipo de Tipo?
• Smart cast de Tipo? a Tipo tras comprobación de que la variable no es null

Jerarquía de tipos

• Any es similar a Object
• Cada tipo no nullable es subtipo del correspondiente nullable
• Nothing es subtipo de todos los tipos

Nothing y throw como expresión

// KOTLIN
fun fail(message: String): Nothing {
    throw IllegalStateException(message)
}
val fruitPerGlass: Int = 
    if (glassesSold > 0) orangesUsed / glassesSold 
    else throw NoGlassesSold()

• El tipo Nothing indica que la función nunca terminará satisfactoriamente y por tanto no retornará
• Es subtipo de todos los tipos
• throw es una expresión que retorna Nothing

Operador de acceso seguro

// JAVA
final Integer length = 
    nickname != null ? nickname.length() : null;
final String name =
    nickname != null ? nickname.toUpperCase() : null;

// KOTLIN
val length: Int? = nickname?.length
val name = nickname?.toUpperCase()

• No se permite usar el operador . con variables de tipo nullable (acceso seguro)
• Se debe usar ?. en vez de . para acceder a propiedades y métodos
• Se evalúa a null si la variable contiene null

Operador elvis

// JAVA
final int length = 
    nickname != null ? nickname.length() : 0;

// KOTLIN
val length: Int = nickname?.length ?: 0

• Devuelve la expresión de la izquierda si ésta es distinta de null y la de la derecha en caso contrario
• Funciona como un valor por defecto si la expresión es null

Operador bang bang

// JAVA
String name = "Baldomero";
final Integer length = name.length();

// KOTLIN
var name: String? = "Baldomero"
val lenght = name!!.length

• Produce NullPointerException si la variable es null
• Se recomienda sólo usarlo cuando estemos completamente seguros de que no es null.

let

// JAVA
final String name = "Baldomero";
if (name != null) {
    System.out.println("Name: " + name);
}

// KOTLIN
val name: String? = "Baldomero"
name?.let {
    println("Name: $it")
}

• Extension function, sobre cualquier tipo, que recibe como parámetro una expresión lambda
• La lambda es ejecutada pasándole como argumento el objeto sobre el que se ejecuta let
• Retorna el valor retornado por la expresión lambda.

also

// JAVA
final Student student = new Student();
student.setAge(45);
student.setAddress("c/ Avda. Duque de Rivas, 1")

// KOTLIN
val student: Student = Student().also {
    it.age = 45
    it.address = "c/ Avda. Duque de Rivas, 1"
}

• Similar a let pero retorna el propio objeto sobre el que se ejecuta also
• Se puede usar para configurar un objeto al crearlo antes de retornarlo (patrón builder)

Hydration break

Constructor primario

// JAVA
final class Student extends Person {
    private final boolean isRepeater;
    private int age;
    public Student(@NotNull String name, 
                   boolean isRepeater, int age) {
      super(name);
      this.isRepeater = isRepeater;
      this.age = age;
    }
}

// KOTLIN
class Student(name: String, val isRepeater: Boolean, 
              var age) : Person(name)

• Constructor primario definido en primera linea
• Llamada al constructor primario de la superclase al definir la herencia

Bloque de inicialización

// JAVA
final class Student extends Person {
    private final boolean isRepeater;
    private int age;
    public Student(@NotNull String name, 
                   boolean isRepeater,
                   int age) {
      super(name);
      this.isRepeater = isRepeater;
      this.age = age;
      // Código de inicialización...
    }
}

// KOTLIN
class Student(name: String, 
              val isRepeater: Boolean,
              var age: Int) : Person(name) {
    init {
        // Código de inicialización...
    }
}

• Código de inicialización en bloque init.

Instanciación

// JAVA
final Student student = new Student("Baldomero", 
                                    false, 23);

// KOTLIN
val student = Student("Baldomero", false, 23)

• No existe el operador new

Concepto de propiedad

// JAVA
final class Student extends Person {
    private final boolean isRepeater;
    private int age;
    private int grade;
    public Student(@NotNull String name, 
                   boolean isRepeater,
                   int age) {
      super(name);
      this.isRepeater = isRepeater;
      this.age = age;
    }
    public boolean isRepeater() { return isRepeater; }
    public int getAge() { return age; }
    public void setAge(int age) { this.age = age; }
    public int getGrade() { return grade; }
    public void setGrade(int grade) { this.grade = grade; }
}

• Al conjunto formado por el campo (field), el getter y el setter se le conoce como propiedad

Propiedades en Kotlin

// KOTLIN
class Student(name: String, 
              val isRepeater: Boolean,
              var age: Int) : Person(name) {
              
    var grade: Int = 0
    
}

• Definidas directamente en el constructor primario o en el cuerpo de la clase
• Los parámetros del constructor sin val ni var NO crean propiedades. Son valores para inicialización de otras propiedades

Getter y setters personalizados

// KOTLIN
class Student(name: String, val isRepeater: Boolean, var age: Int) : Person(name) {
    var grade: Int = 0
        set(value) {
            if (value >= 0) field = value
            else throw IllegalArgumentException()
        }
    val gradeDescription: String
        get() = when(grade) {
            in 0..4 -> "Mal"
            in 5..7 -> "Aceptable"
            in 8..10 -> "Bien"
            else -> "No válida"
        }
}

• field representa el campo interno creado
• Podemos crear propiedades que no tienen ningún campo asociado

Acceso a propiedades

// JAVA
final Student student = 
    new Student("Baldomero", false, 25);
System.out.println(student.getName());
student.setGrade(8);
System.out.println(student.getGradeDescription());

// KOTLIN
val student = Student("Baldomero", false, 25)
println(student.name)
student.grade = 8
println(student.gradeDescription)

• Se usa el operador . para acceder a una propiedad, tanto para lectura como para escritura.

Notación infix

// JAVA
public final class Pizza {
   public final void add(@NotNull String ingredient) {
      System.out.println(ingredient + " added to pizza");
   }
}
Pizza pizza = new Pizza();
pizza.add("Cheese");

// KOTLIN
class Pizza {
    infix fun add(ingredient: String) {
        println("$ingredient added to pizza")
    }
}
val pizza = Pizza()
pizza add "Cheese"

• Notación de operaciones aritméticas binarias
• Método o extension function con un único parámetro

Concepto de data class

// JAVA
public final class User {
   @NotNull private final String name;
   private final int age;
   public User(@NotNull String name, int age) { ... }
   @NotNull public final String getName() { ... }   
   public final int getAge() { ... }   
   @NotNull public String toString() { ... }
   public int hashCode() { ... }
   public boolean equals(@Nullable Object var1) { ... }
   // ...
}

• Clase cuyo propósito principal es contener datos. Habitualmente implementan equals(), hashCode() y toString().

Data class en Kotlin

data class User(val name: String, val age: Int)

• Implementaciones por defecto del constructor, getters de propiedades, setters para propiedades var, toString(), hashCode(), equals()
• Se puede implementar explícitamente toString(), hashCode() y equals() en el cuerpo de la clase
• Implementación del método copy() para crear un nuevo objeto a partir de uno existente
• Implementación de métodos para desestructuración: component1(), component2(), etc.

Desestructuración

User jane = new User("Jane", 35);
String name = jane.component1();
int age = jane.component2();

val jane = User("Jane", 35) 
val (name, age) = jane

• Asignación a lista de variables individuales, desde propiedades de un objeto (o elementos de colección)

Delegación

interface Base {
    fun print()
}

// Cuando se llame al método print() sobre un objeto de la clase
// Derived se llamará automáticamente al método print() de objeto b.
class Derived(b: Base) : Base by b {
    // Otros métodos
}

• Delegación y composición vs. herencia
• El compilador generará automáticamente en la clase Derived el método print(), que internamente llamará a b.print()

Object

public final class RepositoryImp implements Repository {
   public static final RepositoryImp INSTANCE = 
           new RepositoryImp();
   private RepositoryImp() { }
   // ...
}

RepositoryImp repository = RepositoryImp.INSTANCE;

object RepositoryImp : Repository {
    // ...
}

val repository = RepositoryImp.INSTANCE

• Patrón singleton en modo eager con solo usar object en vez de class

Sealed classes

sealed class Post
// Las clases hijas pueden ser clases normales, data classes e incluso objects.
data class Status(var text: String) : Post()
data class Image(var url: String, var caption: String) : Post()
data class Video(var url: String, var timeDuration: Int, var encoding: String): Post()
object Headline : Post()

• Clase que sólo puede tener unas determinadas clases hijas predefinidas
• Es abstracta por definición
• Tanto la clase padres como las hijas deben estar definidas en el mismo fichero

No exite la palabra reservada static

// JAVA
class Person {
    public static void callMe() { }
}
Person.callMe();

// KOTLIN
class Person {
    companion object {
        fun callMe() { }
    }
}
Person.callMe()

• Clases de utilidad no necesarias (extension functions y top level functions)
• Companion object asociado a una clase

Sobrecarga de operadores

// KOTLIN
data class Point(var x: Double, var y: Double) { 
    operator fun plus(point: Point) = 
            Point(x + point.x, y + point.y) 
}
val p1 = Point(2.9, 5.0) 
val p2 = Point(2.0, 7.5) 
val p3 = p1 + p2

• Conjunto predefinido de operadores con representación simbólica; +, - , …
• Al usar un operador internamente se llama al método asociado a él: a + b se traduce a a.plus(b)
• Podemos definir el método asociado a un determinado operador en nuestras clases

Asociaciones de operadores

Colecciones mutables e inmutables

// KOTLIN
val inmutableList = listOf(1, 2, 3)
val mutableList = mutableListOf(1, 2, 3)
mutableList.add(4)

• Interfaces distintas para colecciones inmutables y mutables

Trabajo funcional con colecciones

// JAVA 9
List.of(4, -1, 2, -8)
        .stream()
        .filter(it -> it > 0)
        .map(it -> it * 2)
        .forEach(System.out::println);

// KOTLIN
listOf(4, -1, 2, -8)
    .filter { it > 0 }
    .map { it * 2 }
    .forEach(::println)

• Métodos de filtrado, transformación, reducción, etc. directamente en las colecciones
• Por defecto eager aunque puede convertirse en lazy
• lambdas y referencias a métodos

Otros cambios

• Las clases y los métodos son públicos por defecto
• Las clases y los métodos son final por defecto (usar open para abrirlos)
• Las clases internas son static por defecto
• protected es más restrictivo: sólo subclases
• Modificador de acceso internal para visibilidad a nivel de módulo
• Un fichero puede tener más de una clase pública
• No existen las checked exceptions. Tampoco throws

En resumen…

Referencias

• Web oficial: https://kotlinlang.org/
• Playground: https://play.kotlinlang.org
• Learn Kotlin: https://kotlinlang.org/docs/reference/