1、什么是委托？
委托，又叫委托模式是一种常用的设计模式，它可以让一个对象在不改变自己原有的行为的前提下，将某些特定的行为委托给另一个对象来实现。它通过将对象之间的关系分离，可以降低系统的耦合度，提高代码的复用性和可维护性。
其中有三个角色，约束、委托对象和被委托对象。
- 约束： 一般为接口也可以是抽象类，定义了某个行为。
- 被委托对象： 负责执行具体的行为。
- 委托对象： 负责将约束中定义的行为交给被委托对象。
2、Java中的委托
先来说一说委托在Java中的应用用一个简单的例子来说明：
老板在创业初期时因为只有一个人而需要负责产品的客户端、UI、服务器。
这个时候老板负责的这些工作就可以被抽象出来形成一个约束接口：
public interface Work {
void app();
void ui();
void service();
}
public class Boss implements Work {
@Override
public void app() {
System.out.println("Boss doing app");
}
@Override
public void ui() {
System.out.println("Boss doing ui");
}
@Override
public void service() {
System.out.println("Boss doing service");
}
}
现在老板每天都在做这几件事：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Boss boss = new Boss();
boss.app();
boss.ui();
boss.service();
}
}
输出：
Boss doing app
Boss doing ui
Boss doing service
运气不错，产品赚了不少钱，老板花钱雇了一个员工，将这些工作委托给他处理,自己直接脱产，只需要知道结果就可以了，于是就有了：
public class Employee implements Work{
@Override
public void app() {
System.out.println("Employee doing app");
}
@Override
public void ui() {
System.out.println("Employee doing ui");
}
@Override
public void service() {
System.out.println("Employee doing service");
}
}
public class Boss implements Work{
private Employee employee;
public Boss(Employee employee) {
this.employee = employee;
}
@Override
public void app() {
employee.app();
}
@Override
public void ui() {
employee.ui();
}
@Override
public void service() {
employee.service();
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Boss boss = new Boss(new Employee());
boss.app();
boss.ui();
boss.service();
}
}
Employee doing app
Employee doing ui
Employee doing service
这就是一个委托模式，老板（委托对象）将 工作（约束）委托给 员工（被委托者）处理，老板并不关心每项工作具体是如何实现的，员工在完成工作后也会和老板汇报，就算这几项工作内容发生变化也只是员工需要处理。
3、Kotlin中的委托
那么针对上述的委托所描述例子在Kotlin中是如何实现的呢？
答案是使用关键字by，Kotlin专门推出了by来实现委托：
上述例子中的工作和员工都不变：
interface Work {
fun app()
fun ui()
fun service()
}
class Employee : Work {
override fun app() {
println("Employee doing app")
}
override fun ui() {
println("Employee doing ui")
}
override fun service() {
println("Employee doing service")
}
}
在老板这个类中，我们要将工作使用关键字by委托给员工
class Boss(private val employee: Employee) : Work by employee
就这么一行，实现了Java代码中老板类的效果。
fun main(args: Array<String>) {
val boss = Boss(Employee())
boss.app()
boss.ui()
boss.service()
}
结果肯定是一样的。
那么by是如何实现Java中委托的效果的呢？通过反编译Kotlin字节码后我们看到：
public final class Boss implements Work {
private final Employee employee;
public Boss(@NotNull Employee employee) {
Intrinsics.checkNotNullParameter(employee, "employee");
super();
this.employee = employee;
}
public void app() {
this.employee.app();
}
public void service() {
this.employee.service();
}
public void ui() {
this.employee.ui();
}
}
其实就是Java中实现委托的代码，Kotlin将它包成一个关键字by，效率大幅提升。
4、属性委托
上述说明的委托都属于类委托，而在Kotlin当中by不仅可以实现类委托，还可以实现属性委托，属性委托为Kotlin的一大特性，将对属性的访问委托给另一个对象。使用属性委托可以让我们编写更简洁、更模块化的代码，并且能够提高代码的可重用性。
4.1 如何实现属性委托？
Kotlin官方文档中给出了定义：
使用方式：val/var <属性名>: <类型> by <表达式>。
在 by 后面的表达式是该 委托， 属性对应的 get() 和set()会被委托给它的 getValue() 与 setValue() 方法。 如果该属性是只读的（val）其委托只需要提供一个 getValue() 函数如果该属性是var则还需要提供 setValue()函数。例如：
class Example {
var str: String by Delegate()
}
class Delegate {
operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): String {
return "$thisRef, thank you for delegating '${property.name}' to me!"
}
operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: String) {
println("$value has been assigned to '${property.name}' in $thisRef.")
}
}
fun main(args: Array<String>) {
val p = Example()
p.str = "Hello"
println(p.str)
}
因为属性str是可变的所以在Delegate类中实现了getValue和setValue两个函数，其中一共出现了三个参数分别是
- thisRef ：读出
str 的对象
- property ：保存了对
str 自身的描述 （例如你可以取它的名字)
- value ：保存将要被赋予的值
运行结果如下：
Hello has been assigned to 'str' in Example@1ddc4ec2.
Example@1ddc4ec2, thank you for delegating 'str' to me!
我们再将Example类中的代码转为Kotlin字节码反编译得到以下代码：
public final class Example {
// $FF: synthetic field
static final KProperty[] $$delegatedProperties = new KProperty[]{Reflection.mutableProperty1(new MutablePropertyReference1Impl(Example.class, "str", "getStr()Ljava/lang/String;", 0))};
@NotNull
private final Delegate str$delegate = new Delegate();
@NotNull
public final String getStr() {
return this.str$delegate.getValue(this, $$delegatedProperties[0]);
}
public final void setStr(@NotNull String var1) {
Intrinsics.checkNotNullParameter(var1, "<set-?>");
this.str$delegate.setValue(this, $$delegatedProperties[0], var1);
}
}
就是创建了一个Delegate对象，再通过调用setVaule和getValue一对方法来获取和设置值的。
4.2 标准委托
在Kotlin标准库为委托提供了几种方法
4.2.1 延迟属性 Lazy
public actual fun <T> lazy(initializer: () -> T): Lazy<T> = SynchronizedLazyImpl(initializer)
首次访问属性时才进行初始化操作，lazy() 是接受一个 lambda 并返回一个 Lazy <T> 实例的函数，返回的实例可以作为实现延迟属性的委托， 该lambda表达式将在第一次访问该属性时被调用，初始化属性并返回属性值，之后的访问将直接返回初始化后的值。
简单的例子：
fun main(args: Array<String>) {
val str : String by lazy {
println("Hello str")
"lazy"
}
println(str)
println(str)
}
输出：
Hello str//只在第一次访问时执行
//后续访问只返回值
lazy
lazy
当我们使用 by lazy 委托实现延迟初始化时，Kotlin 编译器会生成一个私有的内部类，用于实现委托属性的懒加载逻辑，其内部包含一个名为 value 的属性，用于存储真正的属性值。同时，还会生成一个名为 isInitialized 的私有 Boolean 属性，用于标识属性是否已经初始化。
当我们首次访问被 lazy 修饰的属性时，如果它还未被初始化，就会调用 lazy 所接收的 lambda 表达式进行初始化，并将结果保存在 value 属性中。之后，每次访问该属性时，都会返回 value 中存储的属性值。
4.2.2 可观察属性 Observable
Delegates.observable() 接受两个参数：初始值与修改时处理程序（handler）。 每当我们给属性赋值时会调用该处理程序（在赋值后执行）。它有三个参数：被赋值的属性、旧值与新值：
class User {
var name : String by Delegates.observable("no value") {
property, oldValue, newValue ->
println("property :${property.name}, old value $oldValue -> new value $newValue")
}
}
fun main() {
val user = User()
user.name = "Alex"
user.name = "Bob"
}
property :name, old value no value -> new value Alex
property :name, old value Alex -> new value Bob
如果你想截获赋值并“否决”它们，那么使用 vetoable() 取代 observable()。 在属性被赋新值生效之前会调用传递给 vetoable 的处理程序,简单来说就是利用你设定的条件来决定设定的值是否生效，还是以上述代码为例，在User中增加一个年龄属性：
var age : Int by Delegates.vetoable(0) {
_, oldValue, newValue ->
println("old value : $oldValue, new value : $newValue")
newValue > oldValue
}
在这里我们设定了输入的年龄大于现在的年龄才生效，运行一下看看输出什么：
0
old value : 0, new value : 20
20
old value : 20, new value : 19
20
old value : 20, new value : 25
25
0
old value : 0, new value : 20
20
old value : 20, new value : 19
20
old value : 20, new value : 25
25
4.2.3 将属性储存在映射中
映射（map）里存储属性的值。 这经常出现在像解析 JSON 或者做其他“动态”事情的应用中。 在这种情况下，你可以使用映射实例自身作为委托来实现委托属性。
class User(map: MutableMap<String, Any?>) {
val name: String by map
val age: Int by map
}
fun main(args: Array<String>) {
val user = User(
mutableMapOf(
"name" to "Alex",
"age" to 18
)
)
println("name : ${user.name}, age : ${user.age}")
}
输出：
name : Alex, age : 18
5、总结
委托是一种常见的软件设计模式，旨在提高代码的复用性和可维护性，在 Java 中，委托通过定义接口和实现类来实现。实现类持有接口的实例，并将接口的方法委托给实例来实现。这种方式可以实现代码的复用和解耦，但是需要手动实现接口中的方法，比较繁琐，而在 Kotlin 中，委托通过by关键字实现委托其中还包括了属性委托一大特性，Kotlin 提供了很多内置的属性委托，比如延迟属性、映射属性等。此外，Kotlin 还支持自定义属性委托。自定义属性委托需要实现 getValue 和 setValue 方法，用于获取和设置属性的值，与 Java 的委托相比，Kotlin 的属性委托更加方便和简洁，减少样板代码。
6、感谢
- 校稿：ChatGpt
- 文笔优化：ChatGpt
参考：Kotlin官方文档：委托 ，Kotlin官方文档：属性委托
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