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架构师视角:能否该用Kotlin做服务端开发?

2020-02-19 11:37:00 来源 : 开源中国

自从Oracle收购Sun之后,对Java收费或加强控制的尝试从未间断,谷歌与Oracle围绕Java API的官司也跌宕起伏。虽然Oracle只是针对Oracle JDK8的升级收费,并释放了OpenJDK一直开源这份善意,但是如果没有各个大非Oracle的JVM、JDK和众多其它基于JVM的语言,Oracle这份善意能维持到什么时候可不好说。

大厂要从JVM和JDK的层面早做打算,而广大中小企业,就只能先从Java语言的层面,先找到Oracle以外的备胎。自从被谷歌钦定为Android开发首选语言之后,采用Apache2.0License的Kotlin逐渐进入大众的视野。从领域语言到通用语言,基于JVM的语言选择众多,Kotlin能脱颖而出被谷歌相中,除了License的友好外,自然有其独到之处(个人觉得基于Python语法的Jython在当时也算是一个强强联合的选择,当然现在来看Kotlin的优势明显)。我们先从摘自网上的一个段子来感受下Kotlin的特点:

Scala:想解决Java表达能力不足的问题

Groovy:想解决Java语法过于冗长的问题

Clojure:想解决Java没有函数式编程的问题

Kotlin:想解决Java

当然,团队开发比个人开发要考虑的问题更多,本文从研发团队的视角,来审视在服务端开发项目中是否应该使用Kotlin。而关于Kotlin语言细节,详情请大家参移步Kotlin官方文档或搜索引擎去了解更多,本文就不详细展开。

选择Kotlin的理由

1.与Java近乎完美的兼容

作为团队技术预研,我已小试牛刀使用Kotlin做了一小一中真实上线项目,包括CI\CD、Spring全家桶、MyBatis、RDMS、NoSQL、消息队列、微服务、RESTful接口、鉴权、计费等全面实践,除项目代码之外的也用Kotlin实现了爬虫、运维、测试工具等。这其中除了BenchMark性能测试因OpenJDK:jmh直接操作字节码而需要编译比java略复杂外,所有事件都能做到人(Java)无我(Kotlin)有,人(Java)有我(Kotlin)强,只身十天左右就能高质量从零完成一套AISaaS服务的开发、测试。

我自身的实践可以说明,Kotlin使用Java的开源组件、类库、工具栈上与Java代码本身几乎(仅发现jmh有些许差别外)没有差别,这是其它基于JVM的语言无法比拟有优势。

2. 更易写出可靠的代码

2.1 强制非空校验

// 所有变量默认不能为空

var a: String = "abc"

a = null //编译错误

// 如果想要允许变量为空,变量声明中的类型以"?"结尾

var b: String? = null

// 非空类型的变量,可以直接调用对象方法

println(a.length)

// 可空类型的变量,可以用"?."替换"."来进行完全调用

println(b?.length) //如果b为null,则b?.length返回null,而不会抛出NPE

// "?."链式调用更显安全调用的威力

bob?.department?.head?.name //只要有一环为null,则整个表达式返回null

// 空类型不能直接赋值给非空类型

a = b //编译错误

// 可以使用非空断言"!!"来强制将b转换为其对应的非空类型

a = b!! //如果b为null,则抛出NPE,否则赋值成功

// 更安全的做法是使用"?:"赋值

a = b?:"Default"

// "?:"还可以接”throw“、"return"、"break"语句来提前结束函数或语句块

a = b?: throw MyException("自定义异常")

可以看到,Kotlin通过强制非空校验机制,规避了Java最易犯的NPE问题,并且在不额外增加判空代码的情况下,很容易写出空安全的代码,当然也通过非空断言保留了抛出NPE的途径,具体请参考Kotlin官方文档-空安全

2.2 只读变量

// 通过val可以方便声明只读变量,防止变量的误修改,类似于java的final

val a = "Hello"

//...

a = "world" //编译错误

// var用于声明可读写变量

var b = 1 //如果下方没有代码对b进行修改,则编译告警

声明只读变量的语法更简洁,配合var未修改编译告警,强制开发人员明白无误地声明变量

3. 简洁高效,代码量可减少逾50%

3.1 默认参数与数据类

// 默认参数,大多数情况可以代替函数重载

fun a(name: String, age: Int = 0) {

//...

}

// data关键字会自动为类型增加hashCode(),equals(),copy(),toString()方法

// val关键字会自动生成只读成员变量及get方法

// var关键字会自动生成成员变量及get和set方法

data class Person(val id: Int, var name: String, var age: Int = 0)

//以上就是Person实体的完整声明,它等价于十行以上的java代码

默认参数、数据类、主构造函数的组合使用,让我们节省了90%以上的实体声明代码,且表达能力更清晰,可维护性更强

3.2 类型推断

when(val u = request.session.getAttribute("user")){

is String -> println(u.toUpperCase())

is Map<*, *> -> println(u["name"])

!is List<*> -> println(u)

}

在类型判断代码之后,变量会自动转换为需要的类型,省去变量声明和类型转换代码。

除此之外Kotlin拥有着丰富的集合操作,以及类扩展、更简洁的lambda、字符串模板、操作符重载、解构等等几乎包含了现在语言的所有优良特征,让业务代码节省50%以上,且表义能力更强。

4. Spring的加成

Spring-Boot已经将kotlin提升为仅次于Java的推荐语言,足以见得Spring对Kotlin重视

4.1 构造函数注入

Spring构造函数注入配置kotlin的主构造函数语法,Spring+Kotlin天生就很搭

@Service

class SMSService(

@Value("\${sms.appId}") private val appId: String,

@Value("\${sms.appSecret}") private val appSecurity: String,

private val webClient: WebClient

) {

//...

}

4.2 针对Kotlin的扩展

Spring中还有部分专门针对Kotlin的扩展如: SpringApplicationExtension:

@SpringBootApplication

class SpringBootApplicationStarter

fun main(args: Array) {

//拉起Spring-Boot应用

runApplication(*args)

}

4.3 针对Kotlin的示例代码

Spring文档专门为Kotlin编写了示例代码,这可是Spring支持的老牌语言Groovy多年都没享受到的待遇:

Kotlin天生对Spring的友好,以及Spring对Kotlin的重视和加成,可以预见Kotlin未来在服务器开发领域的地位会越来越高。

选择Kotlin需要考虑的问题

1. IDE&工具链

Kotlin首选开发工具非同属jetbrain公司的IDEA莫属

Eclipse+Kotlin Plugin也是不错的选择

二者Kotlin的开发体验都不输于Java的开发体验

不过Eclipse的Kotlin插件存在两个问题:

1) Debug不能自动识别Kotlin的main方法,需要手工填入Class名;

2) Debug不支持Kotlin编译的allopen选项,所有Bean和Configuration类型须显示声明为open

@SpringBootApplication

open class SpringBootApplicationStarter

@Configuration

open class BeanConfig

@Service

open class TestService

@RestController

open class TestController

在IDE之外,Kotlin能完美地运行于Maven和Gradle之上,CI/CD工具Jenkins自然不在话下,JUnit、Swagger等Java原有工具链运行起来都没有差别,在字节码和jar包之外的各种工具能否运行,理论上并不取决于项目代码是Kotlin还是Java;可能最大的问题在于,原有的代码检查工具不能再继承使用。

2. 编码规范

Kotlin放开了很多限制如:

可以声明全局变量和全局方法

一个文件可以有多个类

可以通过扩展来为已有类增加新方法

这带来了诸多便利,如同一领域的实体可以声明在一个文件中:

//WebResponses.kt

open class WebResponse(var errorCode: Int = 0, var errorMsg: String? = null)

open class DataResponse(var data: T?) : WebResponse()

open class MapResponse(map: Map) : DataResponse>(map) {

constructor(vararg pairs: Pair) : this(mutableMapOf(*pairs))

}

可以很方便地扩展已有类库

// StringExtensions.kt

val REGEX_Digits = Regex("\\\d+")

fun String.isDigits(): Boolean {

return this.matches(REGEX_Digits)

}

// ACLInterceptor

val appId = request.getParameter("appId")

if (!appId.isNullOrBlank() && appId.isDigits()) {

//...

}

但是如果不加限制,很难保证开发人员不随心所欲。所以应该针对Kotlin项目制定一些编码规范(可以与Android项目共用),如:

只有数据实体可以定义在同一个文件中

类型扩展应以”Extensions“后缀结尾,如"StringExtensions"

业务逻辑不应出现在全局方法中,应按照一类一文件的方式组织

业务逻辑的扩展,不应使用Kotlin类型扩展机制,而应使用接口、抽象类、子类

3. 人员技能

对Java开发人员来说,学习Kotlin并不是什么困难的事情,以我个人的经验,直接以一个小项目开始的情况下,一周之内编码效率就会明显超过Java。

当然,语言工具不是项目成败的决定性因素,使用工具的人才是,不妨先让项目组中的核心成员去了解下Kotlin,再做决定。

快速上手建议从Koans开始,想要更深入地掌握,还是要阅读Kotlin官方文档

4. 依赖大小

在Spring项目中使用Kotlin会使依赖增加4.18MB左右

这在Spring-Boot兴起之前,对我来说确实是个问题,6年前一个war包也就3~5MB大小,还要为Tomcat能部署多个服务而不会代码空间溢出,把war包进一步瘦身——把公共jar包都放入Tomcat/lib之下。

而现在Spring-Boot项目动则30MB起步的大小,让我已经不再考虑服务器资源的问题,而更享受各种组件和工具带来的开发效率提升。

当然这个问题,因项目实际情况而异,需要交给作为架构师的你自己去决策。

5. BenchMark

具体细节本不是此文的讨论目标,且对Kotlin做BenchMark性能测试不是那么困难,但是Kotlin的BenchMark资料也不多,这里我附送一个简明教程:

步骤1:使用maven生成Kotlin benchmark工程

mvn archetype:generate \

-DinteractiveMode=false \

-DarchetypeGroupId=org.openjdk.jmh \

-DarchetypeArtifactId=jmh-kotlin-benchmark-archetype \

-DgroupId=org.sample \

-DartifactId=test \

-Dversion=1.0

步骤2:编写测试代码

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)

@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)

open class MyBenchmark {

@Benchmark

fun testMethod1() {

//...

}

@Benchmark

fun testMethod2() {

//...

}

}

步骤3:编译&运行

mvn clean package

java -jar target/benchmarks.jar

更多性能测试详情,可参考

OpenJDK:jmh官网

kotlin-benchmarks项目

哪些项目类型适合使用Kotlin

现有Java项目,不推荐;

小型或验证型项目,强烈推荐;

微服务项目,推荐先局部试点,逐步完善编码规范和人员技能;

大型单体项目,有较强较稳定的核心团队时推荐,人员主靠招聘时不推荐;

公共组件,不推荐,除专门用于Kotlin的组件外。

结语

不管怎么说,语言工具不是项目成败的决定性因素,使用工具的人才是,不妨先让项目组中的核心成员去了解下Kotlin,再做决定。

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