一、内联函数原理
使用高阶函数为开发带来了便利,但同时也产生了一些性能上的损失,官方是这样描述这个问题:
使用高阶函数会带来一些运行时的效率损失:每一个函数都是一个对象,并且会捕获一个闭包。 即那些在函数体内会访问到的变量。 内存分配(对于函数对象和类)和虚拟调用会引入运行时间开销,但是通过内联化 Lambda 表达式可以消除这类的开销。
为了解决这个问题,可以使用内联函数,用inline
修饰的函数就是内联函数,inline
修饰符影响函数本身和传给它的 Lambda 表达式,所有这些都将内联到调用处,即编译器会把调用这个函数的地方用这个函数的方法体进行替换,而不是创建一个函数对象并生成一个调用。
接下来用代码验证这个说法,先定义一个普通的高阶函数,然后调用两次:
fun calculate(a: Int, b: Int, cal: (Int, Int) -> String) {
println(cal(a, b))
}
fun main(args: Array) {
calculate(3, 7) { a, b ->
"$a + $b = ${a + b}"
}
calculate(3, 7) { a, b ->
"$a * $b = ${a * b}"
}
}
// 输出
3 + 7 = 10
3 * 7 = 21
这样其实是看不出什么问题的,Kotlin 文件编译后会生成对应的 class 文件,所以我们将 class 文件反编译成 Java 文件后再看。如果使用Android Studio或者IntelliJ IDEA,可以按照如下方式查看 Kotlin 文件对应反编译后的 Java 文件:
- 打开目标 Kotlin 文件
- 查看 Kotlin 文件字节码:Tools –> Kotlin –> Show Kotlin ByteCode
- 在 kotlin 文件字节码页面中点击左上角的 decompile 按钮,就会生成对应的 Java 文件
我们来看上边代码对应的 Java 代码:
虽然不是正常的 Java 代码,但不妨碍我们分析流程,可以看出,编译器创建了两个 Lambda 的实例,并进行了两次
calculate
函数调用。
那如果将calculate
声明为内联函数呢:
inline fun calculate(a: Int, b: Int, cal: (Int, Int) -> String) {
println(cal(a, b))
}
我们再看最终的 Java 文件:
即编译器会把调用这个函数的地方用这个函数的方法体进行替换,这样验证了之前的说法。
需要注意的是, 内联函数提高代码性能的同时也会导致代码量的增加,所以应避免内联函数过大。
二、禁用内联(noinline)
如果一个内联函数可以接收多个 Lambda 表达式作为参数,默认这些 Lambda 表达式都会被内内联到调用处,如果需要某个 Lambda 表达式不被内联,可以使用noinline
修饰对应的函数参数:
inline fun calculate(a: Int, b: Int, noinline title: () -> Unit, cal: (Int, Int) -> String) {
title()
println(cal(a, b))
}
fun main(args: Array) {
calculate(3, 7, { println("开始计算") }) { a, b ->
"$a * $b = ${a * b}"
}
}
// 输出
开始计算
3 * 7 = 21
title
对应的 Lambda 确实没有被内联,看图:
一个内联函数没有可内联的函数参数并且没有具体化的类型参数,编译器会有警告,因为这样并不能带来什么好处,如果你不愿去掉内联修饰,可以使用@Suppress("NOTHING_TO_INLINE")
注解关闭这个警告。
三、非局部返回
我们知道默认情况下,在高阶函数中,要显式的退出(返回)一个 Lambda 表达式,需要使用 return@标签
的语法,不能使用裸return
,但这样也不能使高阶函数和包含高阶函数的函数退出。例如:
fun message(block: () -> Unit) {
block()
println("-----")
}
fun test() {
message {
println("Hello")
return@message
}
println("World")
}
fun main(args: Array) {
test()
}
// 输出
Hello
-----
World
但如果把 Lambda 表达式作为参数传递给一个内联函数,就可以在 Lambda 表达式中正常的使用return
语句了,并且会使该内联函数和包含该内联函数的函数退出(返回),这种操作就是非局部返回
。例如:
inline fun message(block: () -> Unit) {
block()
println("-----")
}
fun test() {
message {
println("Hello")
return
}
println("World")
}
fun main(args: Array) {
test()
}
// 输出
Hello
注意,由于非局部返回的原因,这里只输出了Hello
。
在使用了非局部返回后,Lambda 表达式中return
的返回值受调用该内联函数的函数的返回值类型影响。例如:
fun test(): Boolean {
message {
println("Hello")
return false
}
println("World")
return true
}
四、禁用非局部返回(crossinline)
从前边已经知道,通过内联函数可以使 Lambda表达式实现非局部返回,但是,如果一个内联函数的函数类型参数被crossinline
修饰,则对应传入的 Lambda表达式将不能非局部返回了,只能局部返回了。还是用之前的例子修改:
inline fun message(crossinline block: () -> Unit) {
block()
println("-----")
}
fun test() {
message {
println("Hello")
return@message
}
println("World")
}
fun main(args: Array) {
test()
}
// 输出
Hello
-----
World
通过crossinline
可以禁用掉非局部返回,但有什么意义呢?这其实是有实际的场景需求的,看个例子:
interface Calculator {
fun calculate(a: Int, b: Int): Int
}
inline fun test(block: (Int, Int) -> Int) {
val c = object : Calculator {
override fun calculate(a: Int, b: Int): Int = block(a, b)
}
c.calculate(3, 7)
}
首先定义一个Calculator
计算接口,然后在内联函数test
中创建Calculator
的一个对象表达式,重写calculate
方法时,我们让calculate
的函数体是test
函数的block
参数,当block
是 Lambda表达式时,由于非局部返回的原因,导致calculate
函数的返回值不是预期的,进而发生异常,为了避免这种情况的发生,所以就有必要使用crossinline
来禁用非局部返回,来保证calculate
的返回值类型是安全的。
上边的代码会有这样一个错误提示:
Can't inline 'block' here: it may contain non-local returns. Add 'crossinline' modifier to parameter declaration 'block'
使用crossinline
后就正常了:
inline fun test(crossinline block: (Int, Int) -> Int) {
val c = object : Calculator {
override fun calculate(a: Int, b: Int): Int = block(a, b)
}
c.calculate(3, 7)
}
五、具体化的类型参数(reified)
对于一个泛型函数,如果需要访问泛型参数的类型,但由于泛型类型被擦除的原因,可能无法直接访问,但通过反射还是可以做到的,例如:
fun test(param: Any, clazz: Class) {
if (clazz.isInstance(param)) {
println("参数类型匹配")
} else {
println("参数类型不匹配")
}
}
fun main(args: Array) {
test("Hello World", String::class.java)
test(666, String::class.java)
}
// 输出
参数类型匹配
参数类型不匹配
功能虽然实现了,但是不够优雅,Kotlin 中有更好的办法来实现这样的功能。
在内联函数中支持具体化的参数类型,即用reified
来修饰需要具体化的参数类型,这样我们用reified
来修饰泛型的参数类型,以达到我们的目的:
inline fun test(param: Any) {
if (param is T) {
println("参数类型匹配")
} else {
println("参数类型不匹配")
}
}
调用的过程也变得简单了:
fun main(args: Array) {
test("Hello World")
test(666)
}