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委托属性

有一些常见的属性类型，虽然我们可以在每次需要的时候手动实现它们，
但是如果能够为大家把他们只实现一次并放入一个库会更好。例如包括：

  • 延迟属性（lazy properties）: 其值只在首次访问时计算；
  • 可观察属性（observable properties）: 监听器会收到有关此属性变更的通知；
  • 把多个属性储存在一个映射（map）中，而不是每个存在单独的字段中。

为了涵盖这些（以及其他）情况，Kotlin 支持 委托属性:

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class Example {
    var p: String by Delegate()
}

语法是： val/var <属性名>: <类型> by <表达式>。在 by{:.keyword} 后面的表达式是该 _委托_，
因为属性对应的 get()（与 set()）会被委托给它的 getValue() 与 setValue() 方法。
属性的委托不必实现任何的接口，但是需要提供一个 getValue() 函数（与 setValue()——对于 var{:.keyword} 属性）。
例如:

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import kotlin.reflect.KProperty

class Delegate {
    operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): String {
        return "$thisRef, thank you for delegating '${property.name}' to me!"
    }
 
    operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: String) {
        println("$value has been assigned to '${property.name}' in $thisRef.")
    }
}

当我们从委托到一个 Delegate 实例的 p 读取时，将调用 Delegate 中的 getValue() 函数，
所以它第一个参数是读出 p 的对象、第二个参数保存了对 p 自身的描述
（例如你可以取它的名字)。 例如:

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val e = Example()
println(e.p)

输出结果：

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Example@33a17727, thank you for delegating ‘p’ to me!

类似地，当我们给 p 赋值时，将调用 setValue() 函数。前两个参数相同，第三个参数保存将要被赋予的值：

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e.p = "NEW"

输出结果：

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NEW has been assigned to ‘p’ in Example@33a17727.

委托对象的要求规范可以在下文找到。

请注意，自 Kotlin 1.1 起你可以在函数或代码块中声明一个委托属性，因此它不一定是类的成员。
你可以在下文找到其示例。

标准委托

Kotlin 标准库为几种有用的委托提供了工厂方法。

延迟属性 Lazy

lazy() 是接受一个 lambda 并返回一个 Lazy <T> 实例的函数，返回的实例可以作为实现延迟属性的委托：
第一次调用 get() 会执行已传递给 lazy() 的 lambda 表达式并记录结果，
后续调用 get() 只是返回记录的结果。

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val lazyValue: String by lazy {
    println("computed!")
    "Hello"
}

fun main() {
    println(lazyValue)
    println(lazyValue)
}

默认情况下，对于 lazy 属性的求值是同步锁的（synchronized）：该值只在一个线程中计算，并且所有线程会看到相同的值。如果初始化委托的同步锁不是必需的，这样多个线程可以同时执行，那么将 LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION 作为参数传递给 lazy() 函数。
而如果你确定初始化将总是发生在与属性使用位于相同的线程，
那么可以使用 LazyThreadSafetyMode.NONE 模式：它不会有任何线程安全的保证以及相关的开销。

可观察属性 Observable

Delegates.observable()
接受两个参数：初始值与修改时处理程序（handler）。
每当我们给属性赋值时会调用该处理程序（在赋值后执行）。它有三个参数：被赋值的属性、旧值与新值：

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import kotlin.properties.Delegates

class User {
    var name: String by Delegates.observable("<no name>") {
        prop, old, new ->
        println("$old -> $new")
    }
}

fun main() {
    val user = User()
    user.name = "first"
    user.name = "second"
}

如果你想截获赋值并“否决”它们，那么使用 vetoable() 取代 observable()。
在属性被赋新值生效之前会调用传递给 vetoable 的处理程序。

把属性储存在映射中

一个常见的用例是在一个映射（map）里存储属性的值。
这经常出现在像解析 JSON 或者做其他“动态”事情的应用中。
在这种情况下，你可以使用映射实例自身作为委托来实现委托属性。

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class User(val map: Map<String, Any?>) {
    val name: String by map
    val age: Int     by map
}

在这个例子中，构造函数接受一个映射参数：

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val user = User(mapOf(
    "name" to "John Doe",
    "age"  to 25
))

委托属性会从这个映射中取值（通过字符串键——属性的名称）：

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class User(val map: Map<String, Any?>) {
    val name: String by map
    val age: Int     by map
}

fun main() {
    val user = User(mapOf(
        "name" to "John Doe",
        "age"  to 25
    ))
//sampleStart
    println(user.name) // Prints "John Doe"
    println(user.age)  // Prints 25
//sampleEnd
}

这也适用于 var{:.keyword} 属性，如果把只读的 Map 换成 MutableMap 的话：

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class MutableUser(val map: MutableMap<String, Any?>) {
    var name: String by map
    var age: Int     by map
}

{:#局部委托属性自-11-起}

局部委托属性（自 1.1 起）

你可以将局部变量声明为委托属性。
例如，你可以使一个局部变量惰性初始化：

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fun example(computeFoo: () -> Foo) {
    val memoizedFoo by lazy(computeFoo)

    if (someCondition && memoizedFoo.isValid()) {
        memoizedFoo.doSomething()
    }
}

memoizedFoo 变量只会在第一次访问时计算。
如果 someCondition 失败，那么该变量根本不会计算。

属性委托要求

这里我们总结了委托对象的要求。

对于一个只读属性（即 val{:.keyword} 声明的），委托必须提供一个操作符函数 getValue()，该函数具有以下参数：

  • thisRef —— 必须与 属性所有者 类型（对于扩展属性——指被扩展的类型）相同或者是其超类型。
  • property —— 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型。

getValue() 必须返回与属性相同的类型（或其子类型）。

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class Resource

class Owner {
    val valResource: Resource by ResourceDelegate()
}

class ResourceDelegate {
    operator fun getValue(thisRef: Owner, property: KProperty<*>): Resource {
        return Resource()
    }
}

对于一个可变属性（即 var{:.keyword} 声明的），委托必须额外提供一个操作符函数 setValue()，
该函数具有以下参数：

  • thisRef —— 必须与 属性所有者 类型（对于扩展属性——指被扩展的类型）相同或者是其超类型。
  • property —— 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型。
  • value — 必须与属性类型相同（或者是其超类型）。
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class Resource

class Owner {
    var varResource: Resource by ResourceDelegate()
}

class ResourceDelegate(private var resource: Resource = Resource()) {
    operator fun getValue(thisRef: Owner, property: KProperty<*>): Resource {
        return resource
    }
    operator fun setValue(thisRef: Owner, property: KProperty<*>, value: Any?) {
        if (value is Resource) {
            resource = value
        }
    }
}

getValue() 或/与 setValue() 函数可以通过委托类的成员函数提供或者由扩展函数提供。
当你需要委托属性到原本未提供的这些函数的对象时后者会更便利。
两函数都需要用 operator 关键字来进行标记。

委托类可以实现包含所需 operator 方法的 ReadOnlyProperty 或 ReadWriteProperty 接口之一。
这俩接口是在 Kotlin 标准库中声明的：

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interface ReadOnlyProperty<in R, out T> {
    operator fun getValue(thisRef: R, property: KProperty<*>): T
}

interface ReadWriteProperty<in R, T> {
    operator fun getValue(thisRef: R, property: KProperty<*>): T
    operator fun setValue(thisRef: R, property: KProperty<*>, value: T)
}

翻译规则

在每个委托属性的实现的背后，Kotlin 编译器都会生成辅助属性并委托给它。
例如，对于属性 prop，生成隐藏属性 prop$delegate，而访问器的代码只是简单地委托给这个附加属性：

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class C {
    var prop: Type by MyDelegate()
}

// 这段是由编译器生成的相应代码：
class C {
    private val prop$delegate = MyDelegate()
    var prop: Type
        get() = prop$delegate.getValue(this, this::prop)
        set(value: Type) = prop$delegate.setValue(this, this::prop, value)
}

Kotlin 编译器在参数中提供了关于 prop 的所有必要信息：第一个参数 this 引用到外部类 C 的实例而 this::prop 是 KProperty 类型的反射对象，该对象描述 prop 自身。

请注意，直接在代码中引用绑定的可调用引用的语法 this::prop 自 Kotlin 1.1 起才可用。

{:#提供委托自-11-起}

提供委托（自 1.1 起）

通过定义 provideDelegate 操作符，可以扩展创建属性实现所委托对象的逻辑。
如果 by 右侧所使用的对象将 provideDelegate 定义为成员或扩展函数，那么会调用该函数来创建属性委托实例。

provideDelegate 的一个可能的使用场景是在创建属性时（而不仅在其 getter 或 setter 中）检测属性一致性。

例如，如果要在绑定之前检测属性名称，可以这样写：

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class ResourceDelegate<T> : ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
    override fun getValue(thisRef: MyUI, property: KProperty<*>): T { ... }
}
    
class ResourceLoader<T>(id: ResourceID<T>) {
    operator fun provideDelegate(
            thisRef: MyUI,
            prop: KProperty<*>
    ): ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
        checkProperty(thisRef, prop.name)
        // 创建委托
        return ResourceDelegate()
    }

    private fun checkProperty(thisRef: MyUI, name: String) { …… }
}

class MyUI {
    fun <T> bindResource(id: ResourceID<T>): ResourceLoader<T> { …… }

    val image by bindResource(ResourceID.image_id)
    val text by bindResource(ResourceID.text_id)
}

provideDelegate 的参数与 getValue 相同：

  • thisRef —— 必须与 属性所有者 类型（对于扩展属性——指被扩展的类型）相同或者是它的超类型；
  • property —— 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型。

在创建 MyUI 实例期间，为每个属性调用 provideDelegate 方法，并立即执行必要的验证。

如果没有这种拦截属性与其委托之间的绑定的能力，为了实现相同的功能，
你必须显式传递属性名，这不是很方便：

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// 检测属性名称而不使用“provideDelegate”功能
class MyUI {
    val image by bindResource(ResourceID.image_id, "image")
    val text by bindResource(ResourceID.text_id, "text")
}

fun <T> MyUI.bindResource(
        id: ResourceID<T>,
        propertyName: String
): ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
   checkProperty(this, propertyName)
   // 创建委托
}

在生成的代码中，会调用 provideDelegate 方法来初始化辅助的 prop$delegate 属性。
比较对于属性声明 val prop: Type by MyDelegate() 生成的代码与上面（当 provideDelegate 方法不存在时）生成的代码：

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class C {
    var prop: Type by MyDelegate()
}

// 这段代码是当“provideDelegate”功能可用时
// 由编译器生成的代码：
class C {
    // 调用“provideDelegate”来创建额外的“delegate”属性
    private val prop$delegate = MyDelegate().provideDelegate(this, this::prop)
    var prop: Type
        get() = prop$delegate.getValue(this, this::prop)
        set(value: Type) = prop$delegate.setValue(this, this::prop, value)
}

请注意，provideDelegate 方法只影响辅助属性的创建，并不会影响为 getter 或 setter 生成的代码。