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正确理解Kotlin属性

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请读者思考，如下两种写法有什么不同？

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val a: String
    get() = "Android"
    
val b = "Android"

我们在文章末尾揭晓答案。

Kotlin 属性

Kotlin 的属性是语言级概念，不等同于 Java 的字段。在 Kotlin 中我们写 obj.x，实际上是在调用访问器函数：

  • 读 obj.x 等价于调用 obj.getX()
  • 写 obj.x = v 等价于调用 obj.setX(v)（仅 var ）

所以说属性更像“访问器函数的语法糖”，字段只是可能存在的实现细节，并且这也是为什么我们在kotlin中不会为属性手写getXX()/setXX()这样的样板方法，否则你会收到来自编译器的警告：Redundant getter/setter，除非要自定义实现（下面提及）。

getter 和 setter 的本质

  • val 只有 getter 函数。
  • var 有 getter 和 setter。
  • getter/setter 都是函数，参与多态，可被 override。
  • getter的默认实现就是读field，setter的默认实现就是写field。

默认情况下，如果写了初始化的值或使用默认访问器，编译器会生成相应访问器。

backing field

backing field 是“用于存储属性值的隐藏字段”。在 JVM 上它最终会变成 class 里的一个字段，反编译成 Java 通常表现为 private 。

并不是每个属性都有 backing field，比如：

  • 有初始化值且不是纯计算属性，通常有 backing field。
  • 访问器里使用了 field，一定需要 backing field。
  • 纯 get() = ... 的计算属性通常没有 backing field。

field 的意义

field 只在该属性的 getter/setter 内部可用，代表 backing field。如果在 getter/setter 里想访问存储的属性值，应该用field；如果用属性名 x 会递归调用访问器，导致 stack overflow。

属性可以是纯函数

如果属性没有 backing field，它就只是一个 getter 方法，每次访问都会重新计算，没有存储。我们称这种属性为计算属性。

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val now: Long
    get() = System.currentTimeMillis()

覆写规则

属性可以 override，本质上就是在 override 访问器函数。

  • 父类要 open 才能被子类 override。
  • 接口属性默认可 override。
  • val 可以被 var override（子类提供更强能力：可读可写）。
  • var 不能被 val override（子类少了 setter，破坏父类契约）。

override 覆写的是访问器行为，不是“同一个字段”。子类可以有自己的存储，也可以是计算属性。

编译到 JVM 后的样子

如果属性有 backing field，反编译到 Java 通常是

  • 一个 private 字段存值
  • 一个 getX() 方法
  • 如果是 var 再有一个 setX(value) 方法

如果属性是计算属性，则通常只有 getX()，没有字段。

属性委托的常见形态就是生成一个保存 delegate 的字段，例如 x$delegate，实际值存不存 x 字段要看委托实现。

默认情况下，Java 侧仍通过 getter/setter 访问，而不是直接字段访问。想让 Java 直接字段访问，需要显式要求（例如 @JvmField，或 const val 等）。

总结

看到一个属性，问自己3个问题即可快速判断其行为：

  1. 读它会发生什么？看 getter。
  2. 写它会发生什么？看 setter（如果是 var）。
  3. 它存不存值？看是否需要 backing field（是否初始化，是否用了 field，是否是纯计算属性）。

所以回到文章开头的问题，都是拿一条”Android”的字符串，这两种写法的区别是什么？

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val a: String
    get() = "Android"
    
val b = "Android"

a 没有 backing field

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val a: String  
    get() = "Android"

既没有调field，也不是默认访问器，这是计算属性，每次调用直接返回"Android"的运算结果，从字符串常量池找”Android”的引用并返回。

b 有 backing field

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val b: String = "Android"

会有字段来存这个属性值，哪怕它的值本身也是字符串常量，不过要注意字段里存的依旧是一个引用，这个引用也很可能指向字符串池里的 "Android" 对象，不是说字段里复制了一份字符串内容。

所以 b 的情况是“有字段，字段指向常量字符串对象”，而 a 的情况是“没字段，getter 直接返回常量字符串对象引用”。