Kotlin里的Extension Functions实现原理分析

Kotlin里的Extension Functions

Kotlin里有所谓的扩展函数(Extension Functions)，支持给现有的java类增加函数。

https://kotlinlang.org/docs/reference/extensions.html

比如给String增加一个hello函数，可以这样子写：

fun String.hello(world : String) : String {
    return "hello " + world + this.length;
}
fun main(args: Array<String>) {
    System.out.println("abc".hello("world"));
}

可以看到在main函数里，直接可以在String上调用hello函数。

执行后，输出结果是：

1	hello world3

可以看到在hello函数里的this引用的是"abc"。

刚开始看到这个语法还是比较新奇的，那么怎样实现的呢？如果不同的库都增加了同样的函数会不会冲突？

反编绎生成的字节码，结果是：

@NotNull
public static final String hello(@NotNull String $receiver, @NotNull String world) {
  return "hello " + world + $receiver.length();
}
public static final void main(@NotNull String[] args) {
  System.out.println(hello("abc", "world"));
}

可以看到，实际上是增加了一个static public final函数。

并且新增加的函数是在自己的类里的，并不是在String类里。即不同的库新增加的扩展函数都是自己类里的，不会冲突。

lombok 里的 @ExtensionMethod 实现

lombok里也提供了类似的@ExtensionMethod支持。

https://projectlombok.org/features/experimental/ExtensionMethod

和上面的例子一样，给String类增加一个hello函数：

需要定义一个class Extensions
再用@ExtensionMethod声明

class Extensions {
    public static String hello(String receiver, String world) {
        return "hello " + world + receiver.length();
    }
}
@ExtensionMethod({
        Extensions.class
})

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("abc".hello("world"));
    }
}

执行后，输出结果是：

1	hello world3

可以看到在hello函数里，第一个参数String receiver就是"abc"本身。

和上面kotlin的例子不一样的是，kotlin里直接可以用this。

生成的字节码反编绎结果是：

class Extensions {
  public static String hello(String receiver, String world) {
    return "hello " + world + receiver.length();
  }
}
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println(Extensions.hello("abc", "world"));
  }
}

可以看到所谓的@ExtensionMethod实际上也是一个语法糖。

设计动机

https://kotlinlang.org/docs/reference/extensions.html#motivation

据kotlin的文档：各种FileUtils，StringUtils类很麻烦。

比如像下面处理List，在java里可以用java.util.Collections

// Java
Collections.swap(list, Collections.binarySearch(list,
    Collections.max(otherList)),
    Collections.max(list));

简化下import，可以变为

1 2	// Java swap(list, binarySearch(list, max(otherList)), max(list));

但是还不够清晰，各种import *也是比较烦的。利用扩展函数，可以直接这样子写：

1 2	// Java list.swap(list.binarySearch(otherList.max()), list.max());

总结

kotlin的Extension Functions和lombok的@ExtensionMethod实际上都是增加public static final函数
不同的库增加的同样的Extension Functions不会冲突
设计的动机是减少各种utils类。