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通过使用命名得当的函数作为构建器，结合带有接收者的函数字面值，可以在 Kotlin 中创建类型安全、静态类型 的构建器

类型安全的构建器可以创建基于 Kotlin 的适用于采用半声明方式构建复杂层次数据结构领域专用语言(DSL)。 以下是构建器的一些示例应用场景:

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— 使用 Kotlin 代码生成标记语言，例如 HTML 或 XML;

— 以编程方式布局UI组件:Anko;
　　　　— 为Web服务器配置路由:Ktor。

一个类型安全的构建器示例

考虑下面的代码

import com.example.html.* // 参⻅下文声明 fun result() = html { head { title { +"XML encoding with Kotlin" } } body { h1 { +"XML encoding with Kotlin" } p { +"this format can be used as an alternative markup to XML" } // 一个具有属性和文本内容的元素 a(href = "http://kotlinlang.org") { +"Kotlin" } // 混合的内容 p { +"This is some" b { +"mixed" } +"text. For more see the" a(href = "http://kotlinlang.org") { +"Kotlin" } +"project" } p { +"some text" } // 以下代码生成的内容 p { for (arg in args) +arg } } }

这是完全合法的 Kotlin 代码。你可以在这里在线运行上文代码(修改它并在浏览器中运行)

实现原理

让我们来看看 Kotlin 中实现类型安全构建器的机制。首先，我们需要定义我们想要构建的模型，在本例中我们 需要建模 HTML 标签。用一些类就可以轻易完成。例如，HTML 是一个描述 标签的类，也就是说它定 义了像 和 这样的子标签。(参⻅下文它的声明。)

现在，让我们回想下为什么我们可以在代码中这样写

html { // ...... }

html 实际上是一个函数调用，它接受一个 lambda 表达式 作为参数。该函数定义如下

fun html(init: HTML.() -> Unit): HTML { val html = HTML() html.init() return html }

这个函数接受一个名为 init 的参数，该参数本身就是一个函数。该函数的类型是 HTML.() -> Unit，它是 一个 带接收者的函数类型 。这意味着我们需要向函数传递一个 HTML 类型的实例( 接收者 )，并且我们可以在 函数内部调用该实例的成员。该接收者可以通过 this 关键字访问

html { this.head { ...... } this.body { ...... } }

(head 和 body 是 HTML 的成员函数。)

现在，像往常一样，this 可以省略掉了，我们得到的东西看起来已经非常像一个构建器了

html { head { ...... } body { ...... } }

那么，这个调用做什么?让我们看看上面定义的 html 函数的主体。它创建了一个 HTML 的新实例，然后通过 调用作为参数传入的函数来初始化它(在我们的示例中，归结为在HTML实例上调用 head 和 body)，然后返 回此实例。这正是构建器所应做的。

HTML 类中的 head 和 body 函数的定义与 html 类似。唯一的区别是，它们将构建的实例添加到包含 HTML 实例的 children 集合中

fun head(init: Head.() -> Unit) : Head { val head = Head() head.init() children.add(head) return head } fun body(init: Body.() -> Unit) : Body { val body = Body() body.init() children.add(body) return body }

实际上这两个函数做同样的事情，所以我们可以有一个泛型版本，initTag

protected fun initTag(tag: T, init: T.() -> Unit): T { tag.init() children.add(tag) return tag }

所以，现在我们的函数很简单

fun head(init: Head.() -> Unit) = initTag(Head(), init) fun body(init: Body.() -> Unit) = initTag(Body(), init)

并且我们可以使用它们来构建 和 标签。

这里要讨论的另一件事是如何向标签体中添加文本。在上例中我们这样写到

html { head { title {+"XML encoding with Kotlin"} } // ...... }

所以基本上，我们只是把一个字符串放进一个标签体内部，但在它前面有一个小的 +，所以它是一个函数调用， 调用一个前缀 unaryPlus() 操作。该操作实际上是由一个扩展函数 unaryPlus() 定义的，该函数是TagWithText 抽象类(Title 的父类)的成员

operator fun String.unaryPlus() { children.add(TextElement(this)) }

所以，在这里前缀 + 所做的事情是把一个字符串包装到一个 TextElement 实例中，并将其添加到 children 集合中，以使其成为标签树的一个适当的部分。

所有这些都在上面构建器示例顶部导入的包 com.example.html 中定义。在最后一节中，你可以阅读这个包 的完整定义

作用域控制:@DslMarke(r 自 1.1 起)

　　使用 DSL 时，可能会遇到上下文中可以调用太多函数的问题。我们可以调用 lambda 表达式内部每个可用的隐式接收者的方法，因此得到一个不一致的结果，就像在另一个 head 内部的 head 标记那样 html { head { head {} // 应该禁止 } // ...... }

在这个例子中，必须只有最近层的隐式接收者 this@head 的成员可用;head() 是外部接收者 this@html 的成员，所以调用它一定是非法的。

为了解决这个问题，在 Kotlin 1.1 中引入了一种控制接收者作用域的特殊机制。

为了使编译器开始控制标记，我们只是必须用相同的标记注解来标注在 DSL 中使用的所有接收者的类型。例如，对于 HTML 构建器，我们声明一个注解 @HTMLTagMarker

@DslMarker annotation class HtmlTagMarker

如果一个注解类使用 @DslMarker 注解标注，那么该注解类称为 DSL 标记。

在我们的 DSL 中，所有标签类都扩展了相同的超类 Tag 。只需使用 @HtmlTagMarker 来标注超类就足够了，之后，Kotlin 编译器会将所有继承的类视为已标注

@HtmlTagMarker abstract class Tag(val name: String) { ...... }

我们不必用 @HtmlTagMarker 标注 HTML 或 Head 类，因为它们的超类已标注过

class HTML() : Tag("html") { ...... } class Head() : Tag("head") { ...... }

在添加了这个注解之后，Kotlin 编译器就知道哪些隐式接收者是同一个 DSL 的一部分，并且只允许调用最近层 的接收者的成员

html { head { head { } // 错误:外部接收者的成员 } // ...... }

请注意，仍然可以调用外部接收者的成员，但是要做到这一点，你必须明确指定这个接收者

html { head { this@html.head { } // 可能 } // ...... }

com.example.html 包的完整定义

这就是 com.example.html 包的定义(只有上面例子中使用的元素)。它构建一个 HTML 树。代码中大量使 用了扩展函数和带有接收者的 lambda 表达式。

请注意，@DslMarker 注解在 Kotlin 1.1 起才可用

package com.example.html interface Element { fun render(builder: StringBuilder, indent: String) } class TextElement(val text: String) : Element { override fun render(builder: StringBuilder, indent: String) { builder.append("$indent$text ") } } @DslMarker annotation class HtmlTagMarker @HtmlTagMarker abstract class Tag(val name: String) : Element { val children = arrayListOf() val attributes = hashMapOf() protected fun initTag(tag: T, init: T.() -> Unit): T { tag.init() children.add(tag) return tag } override fun render(builder: StringBuilder, indent: String) { builder.append("$indent<$name${renderAttributes()}> ") for (c in children) { c.render(builder, indent + " ") } builder.append("$indent ") } private fun renderAttributes(): String { val builder = StringBuilder() for ((attr, value) in attributes) { builder.append(" $attr="$value"") } return builder.toString() } override fun toString(): String { val builder = StringBuilder() render (builder, "") return builder.toString() } } abstract class TagWithText(name: String) : Tag(name) { operator fun String.unaryPlus() { children.add(TextElement(this)) } } class HTML : TagWithText("html") { fun head(init: Head.() -> Unit) = initTag(Head(), init) fun body(init: Body.() -> Unit) = initTag(Body(), init) } class Head : TagWithText("head") { fun title(init: Title.() -> Unit) = initTag(Title(), init) } class Title : TagWithText("title") abstract class BodyTag(name: String) : TagWithText(name) { fun b(init: B.() -> Unit) = initTag(B(), init) fun p(init: P.() -> Unit) = initTag(P(), init) fun h1(init: H1.() -> Unit) = initTag(H1(), init) fun a(href: String, init: A.() -> Unit) { val a = initTag(A(), init) a.href = href } } class Body : BodyTag("body") class B : BodyTag("b") class P : BodyTag("p") class H1 : BodyTag("h1") class A : BodyTag("a") { var href: String get() = attributes["href"]!! set(value) { attributes["href"] = value } } fun html(init: HTML.() -> Unit): HTML { val html = HTML() html.init() return html }
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