初识Kotlin之集合

2021-10-01 02:22:41

Kotlin的集合是让我为之心动的地方，丰富的高阶函数帮助我们高效开发。今天介绍Kotlin的基础集合用法、获取集合元素的函数、过滤元素的函数、元素排序的函数、元素统计的函数、集合元素映射的函数、集合的交差并补集的函数。还有一些工作中的经验。

先睹为快

批量更新、创建、删除功能

需求：前端有一个二维表格，希望后端提供一个支持批量更新、创建、删除功能的接口。且对部分字段的值有特殊要求。

分析：这样的需求并不少见，如工厂车间的能耗统计。统计的是每个车间，每台设备的能耗值。这些值是可以被用户手动维护的。且这些值都是有取值范围。

1）、特殊字段拦截：如果是一条数据的操作，可以通过注解对字段进行校验。但是批量操作，要考虑事务回滚带来的没必要的开销。可以考虑用代码进行特殊字段的过滤。

2）、区分创建、更新和删除：一个接口完成三个操作，必须要清楚哪些数据。我们可以通过是否有id来区分更新和创建。通过旧数据和新数据求差集区分删除。

下面是一段伪代码，为了方便演示集合的函数，一些方法都放在一起介绍。

@Transactional

fun modifyEquipmentEnergyValue(equipmentEnergyValues: List<EquipmentEnergyValue>): OperateStatus {

    // 通过上下文获取当前登录的用户，从而获取其权限

    val currentUser = ContextUtils.getCurrentUser()

    // 一个用户关联多个角色，一个角色绑定多个权限，所有一定会有重复的权限存在

    // 通过flatMap 方法获取所有权限，在通过.toSet()方法去重

    val authorities = currentUser.roles?.flatMap { it.authorities.orEmpty() }.toSet()

    // 先判断是否针对所有设备都有权限，避免没必要的事务回滚

    // 通过find 方法找出没有权限设备

    equipmentEnergyValues.find { !authorities.contains(it.equipment.id) }?.let {

        throw AuthenticationException("您没有权限$it设备能耗，请联系工程人员")

    }

    // 先判断是否存在重复数据或者不合理数据，避免没必要的事务回滚

    // 设备名称不能重复，用map映射出一个新集合，原集合不受影响

    val equipmenNameSize = equipmentEnergyValues.map { it.equipment.name }.toSet().size

    if (equipmenNameSize != equipmentEnergyValues.size) {

        throw IllegalArgumentException("设备不能重复修改")

    }

    // 通过 maxBy 方法找出值最大的一项

    if (equipmentEnergyValues.maxBy { it.value }.value >= 1000) {

        throw IllegalArgumentException("设备能耗值不符合规范")

    }

    // 旧数据和新数据求差集，找出需要清空的数据（或者设为零）

    val oldEquipmentEnergyValues = equipmentRepository.findByLocationAndDate(xxx,xxx)

    oldEquipmentEnergyValues.subtract(equipmentEnergyValues).forEach {

        // 删除

    }

    // 更新数据时考虑null值覆盖的问题

    equipmentEnergyValues.forEach {

        // 通过id判断是更新还是创建，用BeanUtils.copyProperties做复制时需要注意null的问题

    }

    return OperateStatus()

}

既然写了接口逻辑，顺势谈谈我对接口的肤浅理解（听了许多小白后端和前端的矛盾）。

1）、首先接口是可以独立完成业务逻辑。调用者并不需要关系业务逻辑，只需按照给定的参数发送请求，就可以获取想要的结果。

2）、其次接口是有较强的健壮能力。后端的业务逻辑不能因为调用者的错误请求，而报出500的错误，至少也是已知的业务错误。

3）、最后接口应该尽量避免级联删数据功能。所有的删除操作尽可能甩锅给用户。

随着前端功能越来越强大，前后端在处理接口的问题上矛盾也是越来越多。一些后端处理的逻辑都开始交给前端（部分前端开始膨胀了，部分后端开始偷懒了）。这导致一些分工的不明确，甚至一些本该由后端处理的逻辑也交给了前端。似乎在他们眼里，后端就是数据的crud。好在这样的后端大多都比较年轻，也许后期会成长起来。只能心疼一下前端。

对于我而言，不会把主动权交给前端。提供一个健壮、优质的接口是对自己的要求。给小白一些建议：对接口负责，就是对自己负责，也是对其他同事负责。

集合简介

和Java集合不同的是，Kotlin的集合分可变和不可变两种集合。同时也支持两种集合相互切换。

List集合

// 声明并初始化不可变List集合

val list: List<Any> = listOf<Any>(1, "2", 3)

// 声明并初始化可变MutableList集合

val mutableList: MutableList<Any> = mutableListOf<Any>(4, "5", 6)

mutableList.add("7")

list.map { print("$it \t") }

mutableList.map { print("$it \t") }

Set集合

// 声明并初始化不可变Set集合

val set: Set<Any> = setOf<Any>(1, "2", 3, "3")

// 声明并初始化可变MutableSet集合

val mutableSet: MutableSet<Any> = mutableSetOf<Any>(4, "5", 6)

mutableSet.add(6)

set.map { print("$it \t") }

mutableSet.map { print("$it \t") }

Map集合

// 声明并初始化不可变Map集合

val map: Map<String, Any> = mapOf("k1" to "v1" , "k2" to 3)

// 声明并初始化可变MutableMap集合

val mutableMap: MutableMap<String, Any> = mutableMapOf("k1" to "v1" , "k1" to 3)

map.map { println("key : ${it.key} \t value : ${it.value}") }

mutableMap.map { println("key : ${it.key} \t value : ${it.value}") }

集合高阶函数

获取集合元素

用Java语言开发时，我们通常用循环遍历集合的每个元素。有时候也会通过下标直接获取指定元素。此时原则上时需要我们先考虑集合元素的长度，以避免下标越界的异常问题。但往往我们会抱着侥幸的心态直接通过get(index)方法获取元素。一般情况下我们会在黑盒自测中发现越界问题（有部分朋友从不黑盒，直接白盒测试，并反问：测试的工作难道不就是发现问题？）。即便是在运行中出现越界问题，也可以甩锅给数据库。但不管怎么样，因为越界导致系统不稳定是不合理的。

用Kotlin语言开发时，我们会发现有很多带有"Or"字样的方法。比如我常用的getOrElse，firstOrNull 等方法。分别表示：通过下标如果没有获取到值，则返回自定的值。和获取集合的第一个元素，若集合为空则返回null。正因为Kotlin提供了很多类似getOrElse，firstOrNull 的方法。很大程度上提高了我们的开发效率，和减少了一些低级错误发生的概率。接下来我们学习一下Kotlin具体有哪些获取集合元素的方法（single方法没怎么用过）

常用函数

  • get(index) : List的函数，通过下标获取指定元素。若找不到值（下标越界），会抛出IndexOutOfBoundsException异常
  • getOrElse(index, {...}) : List的扩展函数，通过下标获取指定元素。找不到值则返回默认值
  • getOrNull(index) : List的扩展函数，通过下标获取指定元素。找不到值则返回null
  • elementAtOrElse(index, {...}) : Iterable接口的扩展函数，功能同getOrElse 方法
  • elementAtOrNull(index) : Iterable接口的扩展函数，功能同getOrNull 方法
  • 注意get方法是List独有，其他集合可以用element方法。
  • first() : 获取集合第一个元素。若没有返回值，则抛出NoSuchElementException异常
  • first{} : 获取集合中指定元素的第一个元素。若没有返回值，则抛出NoSuchElementException异常
  • firstOrNull() : 获取集合第一个元素。若没有返回值，返回null
  • firstOrNull{} : 获取集合指定元素的第一个元素。若没有返回值，返回null
  • 看到这里，是不是有点明白Kotlin获取元素的规则：如果没有则怎么样
  • last() : 与first()相反
  • last{} : 与first{}相反
  • lastOrNull{} : 与firstOrNull()相反
  • lastOrNull() : 与firstOrNull{}相反
  • indexOfFirst{...} : 返回集合中第一个满足条件元素的下标
  • indexOfLast{...} : 返回集合中最后一个满足条件元素的下标
  • 咋也不知道single方法设计的初衷，咋也不敢问
  • single() : Returns the single element, or throws an exception if the collection is empty or has more than one element. 官方api文档地址
  • single{} : 按照条件返回单个元素，若集合为空或者有多个元素满足条件，则报错
  • singleOrNull() : 返回单个元素，若集合为空或者有多个元素，则返回null
  • singleOrNull{} : 按照条件返回单个元素，若集合为空或者有多个元素满足条件，则返回null

使用建议

在使用获取元素的方法时，推荐方法名中带有"Or"字样的方法，可以减少很多不必要的报错。

List集合通过下标获取元素可以用get,getOrElse,getOrNull函数，但其他集合没有这些方法。

笔者单方面认为single函数和数据库的唯一约束的功能有点类似，在使用Kotlin的过程中，你会发现它有很多和数据库类似的功能。

基础用法

val list: MutableList<Int> = mutableListOf(1,2,3,4,5)

println("getOrElse : ${list.getOrElse(10,{ 20 })}")

println("getOrNull : ${list.getOrNull(10)}")

println("firstOrNull : ${list.firstOrNull()}")

println("firstOrNull : ${list.firstOrNull { it > 3 }}")

println("indexOfFirst : ${list.indexOfFirst { it > 3 }}")

println("indexOfLast : ${list.indexOfLast { it > 3 }}")

-----------------------------------------------------

getOrElse : 20

getOrNull : null

firstOrNull : 1

firstOrNull : 4

indexOfFirst : 3

indexOfLast : 4

集合元素排序

用Java语言开发时，给对象集合做排序是常有的业务逻辑。（Java8之后的写法不太了解）按照我之前工作中排序的代码其实也并不复杂，十行代码基本可以搞定一个排序逻辑。注意是一个，一个。业务中存在大量的排序需求，这种代码会反复出现。对于我这种佛系程序员兼CV高手而言，早已经习以为常了。但自从用了Kotlin的sortedBy方法后。突然觉得Kotlin用起来倍儿爽！

用Java7开发了几年，Java8只接触了一点皮毛，现在Java12都已经出来了。经常看到一些文章为了突出某个语言的强大，而去踩其他语言。我只想问：who are you？每个语言都有自己独特的一面.神仙打架，我们负责吃瓜就好。就懂点皮毛的人，瞎掺和啥？

Collections.sort(list,new Comparator () {

    @Override

    public int compare(Object o1, Object o2) {

        return o1.compareTo(e2);

    }

});

用Kotlin语言开发时，我们不需要重复写类似上面的排序代码，Kotlin已经帮我们封装好了，只需要我们写需要排序的字段即可。其底层也是通过Java 的Collections.sort实现的。所有我们就放心大胆的用吧。

public inline fun <T, R : Comparable<R>> MutableList<T>.sortBy(crossinline selector: (T) -> R?): Unit {

    if (size > 1) sortWith(compareBy(selector))

}

@kotlin.jvm.JvmVersion

public fun <T> MutableList<T>.sortWith(comparator: Comparator<in T>): Unit {

    if (size > 1) java.util.Collections.sort(this, comparator)

}

常用函数

  • sortedBy{} : 根据条件给集合升序，常用与给对象集合的某个字段排序，并返回排序后的集合，原集合顺序不变
  • reversed() : 集合反序。与降序不同，反序指的是和初始化的顺序相反
  • sorted() : 自然升序，常用于给普通集合排序
  • sortedDescending() : 自然降序
  • sortedByDescending{} : 根据条件给集合降序
  • ed结尾的排序方法，是不会对原集合进行修改，而是返回一个排序后的新集合。没有以ed结尾的方法恰恰相反 ---来自一个不严谨的总结
  • sortBy{} : 根据条件给原集合升序，常用与给对象集合的某个字段排序
  • sortByDescending{} : 根据条件给原集合降序
  • reverse() : 原集合反序

使用建议

千万不要把反序理解成了倒序，前车之鉴

sortBy方法是对原集合做排序操作，而sortedBy方法是返回一个排序后的新集合，原集合排序没有变

kotlin排序方法中可以用and，or 组装多个条件，但效果并不理想

基础用法

data class Person(

    var name: String = "",

    var age: Int = 0,

    var salary: Double = 0.0

)

val persons = mutableListOf(Person("n1", 20, 2000.0),

    Person("n2", 24, 4000.0),

    Person("n3", 28, 6000.0),

    Person("n4", 26, 8000.0),

    Person("n5", 34, 7000.0),

    Person("n6", 44, 5000.0))

persons.sortedBy { it.age }.map { println(it) }

persons.map { it.age }.sorted()

persons.sortBy { it.age }

persons.reversed()

过滤元素

Java8也提供了Map和Filter函数用于转换和过滤对象，使开发变得更轻松，遥想当年在for循环里面加if语句。慢慢成了过去式。集合遍历之前先filter一下，已经成了我开发过程中不可或缺的一步。虽然 filter 函数相对于Kotlin的 getOrNull 和 sortedBy 函数，并没有给人一种眼前一亮的感觉。但它提高了代码的可读性和美观性。

常用函数

  • filter{...} : 过滤不满足条件的元素，返回只满足条件元素列表，不影响原集合
  • filterNot{...} : 和filter{}函数的功能相反
  • filterNotNull() : 过滤掉集合中为null的元素
  • filterIndexed{...} : 在filter{}函数上多了一个下标功能，可以通过索引进一步过滤
  • Kotlin的函数是见名知意，非常好用，上手也快，弄明白一个方法，其他方法都没大的问题
  • distinct() : 去除重复元素，返回元素的顺序和原集合顺序一致
  • distinctBy{...} : 根据操作元素后的结果去去重，去除的是操作前的元素
  • take(num) : 返回集合中前num个元素组成的集合
  • takeWhile{...} : 从第一个元素开始遍历集合，当出现第一个不满足条件元素时退出循环。返回所有满足条件的元素集合
  • takeLast(num) : 和take 函数相反，返回集合中后num个元素组成的集合
  • takeLastWhile{...} : 从最后一个元素开始遍历集合，当出现第一个不满足条件元素时退出循环。返回所有满足条件的元素集合
  • 不要被这么多方法吓到，学了take函数的用法，takeLast、drop、dropLast的用法都可以猜到
  • drop(num) : 过滤集合中前num个元素
  • dropWhile{...} : 和执行takeWhile{...}函数后得到的结果相反
  • dropLast(num) : 过滤集合中后num个元素
  • dropLastWhile{...} : 和执行takeLastWhile{...}函数后得到的结果相反
  • slice(...) : 过滤掉所有不满足执行下标的元素。参数是下标集合或者是下标区间。

使用建议

以上Filter、Distinct、Take、Drop、Slice方法都返回一个处理后的新集合，不影响原集合。

Kotlin提供了丰富的函数供我们使用，同时也吓退了很多朋友，别怕！Kotlin的函数都是买一送一的，学会一个，不愁另一个。

基础用法

val list = listOf(-3,-2,1,3,5,3,7,2,10,9)

println("filter : ${list.filter { it > 1 }}")

println("filterIndexed : ${list.filterIndexed { index, result ->

        index % 2 == 0 && result > 5

        }}")

println("take : ${list.take(5)}")

println("takeWhile : ${list.takeWhile { it < 5 }}")

println("drop : ${list.drop(5)}")

println("distinct : ${list.distinct()}")

println("distinctBy : ${list.distinctBy { it % 2 }}")

println("slice : ${list.slice(IntRange(1,5))}")

-----------------------------------------------------

filter : [3, 5, 3, 7, 2, 10, 9]

filterIndexed : [7, 10]

take : [-3, -2, 1, 3, 5]

takeWhile : [-3, -2, 1, 3]

drop : [3, 7, 2, 10, 9]

distinct : [-3, -2, 1, 3, 5, 7, 2, 10, 9]

distinctBy : [-3, -2, 1]

slice : [-2, 1, 3, 5, 3]

统计元素

在用Java8和Kotlin之前。和排序一样，在实现求最大值、平均值、求和等操作时，都要写很多冗余的代码。现在好了，Kotlin已经封装了这些方法。朋友们，千万不要过于依赖这些方法。有些一条sql能解决的问题，就不要把统计的逻辑留给代码完成。这里的方法更适合在业务处理过程中，对一些简单集合的统计处理。如果是统计报表的功能，就不要有什么歪心思了。分享一篇关于统计的文章：常见的统计解决方案

常用函数

  • max() : 获取集合中最大的元素，若为空元素集合，则返回null
  • maxBy{...} : 获取方法处理后返回结果最大值对应那个元素的初始值，如果没有则返回null
  • min() : 获取集合中最小的元素，若为空元素集合，则返回null
  • minBy{...} : 获取方法处理后返回结果最小值对应那个元素的初始值，如果没有则返回null
  • sum() : 对集合原元素数据进行累加，返回值类型是Int
  • sumBy{...} : 根据元素运算操作后的结果进行累加，返回值类型是Int
  • sumByDouble{...} : 和sumBy{}相似，但返回值类型是Double
  • average() : 对集合求平均数
  • reduce{...} : 从集合中的第一个元素到最后一个元素的累计操作
  • reduceIndexed{...} : 在reduce{}函数基础上多了一个下标功能
  • reduceRight{...} : 与reduce{...} 相反，该方法是从最后一个元素开始
  • reduceRightIndexed{...} : 在reduceRight{}函数基础上多了一个下标功能
  • fold{...} : 和reduce{}类似，但是fold{}有一个初始值
  • foldIndexed{...} : 和reduceIndexed{}类似，但是foldIndexed{}有一个初始值
  • foldRight{...} : 和reduceRight{}类似，但是foldRight{}有一个初始值
  • foldRightIndexed{...} : 和reduceRightIndexed{}类似，但是foldRightIndexed{}有一个初始值
  • any{...} : 判断集合中是否存在满足条件的元素
  • all{...} : 判断集合中的所有元素是否都满足条件
  • none{...} : 和all{...}函数的作用相反

使用建议

不能过于依赖Kotlin的统计方法，这些方法更适合一些业务逻辑上的简单统计处理，不适合数据统计功能。

注意sum函数返回结果是Int类型，如果是Double则需要用sumByDouble方法。

基础用法

val persons = mutableListOf(Person("n1", 20, 2000.0),

    Person("n2", 24, 4000.0),

    Person("n3", 28, 6000.0),

    Person("n4", 26, 8000.0),

    Person("n5", 34, 7000.0),

    Person("n6", 44, 5000.0))

println("maxBy : ${persons.maxBy { it.age }}")

println("sumByDouble : ${persons.sumByDouble { it.salary }}")

println("average : ${persons.map { it.salary }.average()}")

println("any : ${persons.any { it.salary < 1000 }}")

-----------------------------------------------------

maxBy : Person(name=n6, age=44, salary=5000.0)

sumByDouble : 32000.0

average : 5333.333333333333

any : false

元素映射

Kotlin提供了一个遍历集合的forEach方法，也提供了对集合每个元素都进行指定操作并返回一个新集合的map方法。map方法是可以遍历集合，但如果误将其认为遍历集合的方法，同样会将mapNotNull方法误以为成遍历非null元素的方法。

常用方法

  • map{...} : 把每个元素按照特定的方法进行转换，并返回一个新的集合
  • mapNotNull{...} : 同map{}相同，过滤掉转换之后为null的元素
  • mapIndexed{index,result} : 在map{} 函数上多了一个下标功能
  • mapIndexedNotNull{index,result} : 在mapNotNull{}函数上多了一个下标功能
  • flatMap{...} : 根据条件合并两个集合，组成一个新的集合
  • groupBy{...} : 分组。即根据条件把集合拆分为为一个Map<K,List<T>>类型的集合

使用建议

map方法不是集合遍历，集合遍历的方法是forEach。

mapNotNull方法不是遍历集合不为null的方法，而是过滤转换后为null的元素。

调用string.split()函数，无论用forEach还是map，即使没有内容还是会遍历一次。

基础用法

val list = listOf(-3,-2,1,3,5,3,7,2,10,9)

list.map { it + 1 }.forEach { print("$it \t") }

list.mapIndexedNotNull { index, value ->

       if (index % 2 == 0) value else null

}.forEach { print("$it \t") }

println("flatMap : ${list.flatMap { listOf(it, it + 1,"n$it") }}")

println("groupBy : ${list.groupBy { if (it % 2 == 0) "偶数" else "奇数" }}")

集合的交差并补操作

对集合的求交差集是一个常用的方法。比如前端需要将更新，创建，删除的逻辑用一个接口完成。我们可以通过旧数据与新数据求差集找出需要删除的数据。通过新数据和旧数据求差集找出需要创建的数据。通过求交集找出需要更新的数据。

  • intersect(...) : 返回一个集合，其中包含此集合和指定集合所包含的所有元素，交集
  • subtract(...) : 返回一个集合，其中包含此数组包含但未包含在指定集合中的所有元素，差集
  • union(...) : 返回包含两个集合中所有不同元素的集合，并集
  • minus(...) : 返回包含原始集合的所有元素的列表，但给定的数组中包含的元素除外，补集

基础用法

val list1 = mutableListOf(1,2,3,4,5)

val list2 = mutableListOf(4,5,6,7)

println("intersect : ${list1.intersect(list2)}")

println("subtract : ${list1.subtract(list2)}")

println("union : ${list1.union(list2)}")

println("minus : ${list1.minus(list2)}")

-----------------------------------------------------

intersect : [4, 5]

subtract : [1, 2, 3]

union : [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

minus : [1, 2, 3]

官网地址：https://kotlinlang.org/api/latest/jvm/stdlib/kotlin.collections/

到这里文章就结束了。如果用好集合的高阶函数，可以让我们的开发效率有明显的提高，bug的数量也会锐减。文章还有一部分内容没有介绍。我在工作用中集合就用MutableList、MutableSet、MutableMap，可Java中还有ArrayList，LinkedList，HashMap，HashSet等集合Kotlin中也有这些。一直都没有好好研究，这个坑先挖好，后来再补上。

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