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Kotlin 空安全

空安全把“这个值可能不存在”放进类型检查：String 要求非空，String? 允许 null。编译器据此要求调用方处理缺值情况，但它不能替应用决定缺值意味着什么，也不能消除 Java 互操作、错误断言和初始化顺序带来的风险。面试中需要解释每种处理方式的行为，而不只是背出 ?. 和 !!。

1. 面试核心

先记住这几条，再读正文

T? 允许 null，可空值不能直接按非空值调用成员；处理方式要符合缺值的业务含义。
?. 在接收者为空时产生空结果，?: 在左侧为空时才计算右侧，安全调用不会自动提供默认值。卡 · 可空值与缺值分支
!! 把非空假设交给运行时检查，值为空时仍会抛出异常；它没有修复产生空值的原因。卡 · 非空断言与类型转换
智能转换要求检查后的值保持稳定，可变属性和自定义 getter 不能仅靠前一次非空判断证明安全。卡 · 智能转换与稳定值
Java 返回值缺少可用空值约束时可能表现为平台类型，编译通过不代表 Java 实际返回非空。卡 · Java 平台类型与初始化
lateinit 延后的是初始化，不是取消初始化责任；过早读取会抛 UninitializedPropertyAccessException。

2. 可空值与缺值分支

卡 · 安全调用与 Elvis 运算符分别做什么？

可空类型是在原类型允许的值之外，再允许 null 的类型。可空字符串和空字符串不同：null 表示缺值，"" 是一个确实存在、长度为零的字符串。

fun lengthOrZero(text: String?): Int {
    // return text.length // 编译错误：可空接收者不能直接访问 length
    return text?.length ?: 0
}

fun main() {
    println(lengthOrZero("Lin")) // 3
    println(lengthOrZero(""))    // 0
    println(lengthOrZero(null))  // 0
}

这个函数主动把“没有字符串”和“空字符串”都归为长度 0。如果接口需要区分二者，就不应套用这个默认值，可以保留 Int?、返回明确的状态，或在输入边界拒绝缺值。

安全调用 text?.length 只在 text 非空时读取长度，结果类型是 Int?。Elvis 运算符 ?: 只在左侧结果为 null 时计算右侧；左侧是 0、false 或空字符串都不会触发默认分支。

fun requiredLength(text: String?): Int {
    val present = text ?: return -1
    return present.length
}

fun main() {
    println(requiredLength(null)) // -1
    println(requiredLength(""))   // 0
}

return 结束当前函数，使后续代码只处理存在的字符串。若缺值违反调用约定，也可以使用抛异常的分支。关键是选择清楚的失败方式，而不是到处加一个可能掩盖错误的默认值。

连续安全调用如 order?.customer?.name 会在某一步为空时得到 null，不会自动创建缺少的对象。读取结果仍需处理可空性。?.let { ... } 则让非空结果进入一个代码块，适合在一次读取后使用该值；作用域函数的返回规则见Kotlin 函数。

3. 非空断言与类型转换

卡 · 使用了 Kotlin，为什么仍然可能出现空指针异常？

非空断言 !! 表示“在这里要求它非空”。值非空时返回相应的非空值，值为空时抛出空指针异常。

fun forcedLength(text: String?): Int = text!!.length

fun main() {
    println(forcedLength("Lin")) // 3
    // forcedLength(null) // 运行时抛出 NullPointerException
}

!! 适合确有不变量保证、且违反时就应该失败的边界，但还应判断类型设计是否已经可以表达这个保证。如果数据本来可能缺失，反复使用断言只是把编译阶段的提醒推迟到运行时。

类型转换也有相似区别：as String 要求值能够转换为非空字符串，不满足时抛异常；as? String 在转换失败时返回 null。安全转换不会把数字格式化成字符串，42 as? String 的结果是 null，要格式化应使用明确的转换方法。

4. 智能转换与稳定值

卡 · 为什么判断可变属性不为空后，仍不能直接调用成员？

智能转换让编译器根据已经成立的检查使用更具体的类型。局部 val 在检查后不会改指向，因此容易证明；可变属性可能在两次读取之间改变，编译器不能自动作出同样保证。

class Profile(var nickname: String?)

fun showLength(profile: Profile): Int {
    // if (profile.nickname != null) return profile.nickname.length
    // 编译错误：可变属性不能由前一次检查证明后一次读取非空
    val current = profile.nickname
    return if (current != null) current.length else 0
}

fun main() {
    val profile = Profile("Lin")
    println(showLength(profile)) // 3
    profile.nickname = null
    println(showLength(profile)) // 0
}

current 保存的是一次读取的结果。之后即使 profile.nickname 被重新赋值，current 也不因此改指向。自定义 getter 也有同类问题：一个 val 属性可以每次读取返回不同结果，不能把所有 val 属性都当作稳定局部变量。

这不解决完整的并发一致性。如果结果是一个可变对象，保存引用不阻止其他线程修改它的字段；如果业务要求同时读取几个属性得到同一时刻的状态，还需要锁、不可变状态对象或其他同步设计。智能转换是类型证明，不是事务或同步原语。

5. Java 平台类型与初始化

卡 · 使用了 Kotlin，为什么仍然可能出现空指针异常？卡 · Kotlin 调用 Java 方法时，返回值是可空还是非空？

平台类型是 Kotlin 在与 Java 等外部代码交互时，对未能确定可空性的类型采用的一种表示。IDE 中的 String! 是提示形式，不能在普通 Kotlin 源码中把变量声明为 String!。

下面的 Java 方法没有空值注解，实际返回 null：

public class LegacyApi {
    public static String nickname() {
        return null;
    }
}

Kotlin 调用方可以显式承接为可空值，再决定处理方式：

fun main() {
    val nickname: String? = LegacyApi.nickname()
    println(nickname?.length ?: 0) // 0
    // val required: String = LegacyApi.nickname()
    // 可编译，但 Java 返回 null 时会在非空要求处发生运行时失败
}

如果直接把返回值当作非空字符串使用，Kotlin 无法仅凭这个 Java 签名证明假设正确。可识别的空值注解会帮助编译器收窄类型，但注解也必须符合真实实现。混合语言项目应优先在边界清理、校验数据，让内部接口表达明确的可空约定。

泛型容器也有同样问题：Java 代码可能向 Kotlin 以为只含非空元素的集合放入 null。因此不仅返回对象是否为空需要检查，元素、回调与可变集合的跨语言共享也需要约定。

延迟初始化属性 lateinit var 允许非空属性稍后赋值，但只适用于符合条件的非空、非基本类型属性。读取前必须已经完成初始化；否则抛出 UninitializedPropertyAccessException，并不是自动得到 null。

class Presenter {
    lateinit var title: String
    fun ready(): Boolean = this::title.isInitialized
}

fun main() {
    val presenter = Presenter()
    println(presenter.ready()) // false
    // println(presenter.title) // 运行时抛出 UninitializedPropertyAccessException
    presenter.title = "Home"
    println(presenter.title)   // Home
}