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作者：薛岗著

出版社：人民邮电出版社

出版时间：2019-04-01

书籍编号：30472197

ISBN：9787115500984

正文语种：中文

字数：335089

版次：1

所属分类：教材教辅-大学

版权信息

书名：基于Kotlin的Android应用程序开发

作者：薛岗

ISBN：9787115500984

版权所有 · 侵权必究

内容提要

本书在云南大学软件学院“嵌入式应用开发实践”（本科）课程讲义的基础上，结合作者多年的教学和工程实践经验，并参考了国内外有关技术材料编写而成。全书内容分为11个章节，分别为：Kotlin语言基础、Android应用开发概述、多窗体应用、布局与界面交互组件、窗体类运行时的生命周期、列表与适配器、碎片技术、菜单与导航抽屉式界面、基于SQLite的数据持久化、应用服务和传感器。书中章节以案例驱动方式分析、讨论与Android应用开发相关的技术概念和实现手段；而且，全书以示例程序版本迭代的方式，逐渐深入介绍相关的核心技术和工程方法。

全书内容丰富，案例详实，讲解通俗易懂，并配有一定量的练习题。本书可作为高等院校信息技术相关专业移动应用开发类课程的教材，也可作为Android移动应用开发有关工程技术人员的学习或参考用书。

前言

Android是Google公司开发并维护的一个移动操作系统平台。该平台以Linux内核为基础进行构建，系统构成中包含大量的开源软件工具。2007年至今， Android系统已经发布了多个版本；2018年发布的版本9（API 28）是当前最新的稳定版本。Android开源项目（Android Open Source Project，AOSP）主要以Apache开源软件许可为基础，提供Android系统的核心程序，并能支持和帮助用户实现系统的定制和扩展。目前，Android系统可以在智能手机、平板电脑、智能手表和电视、车载应用等环境中运行，而且，相关应用已经延伸到个人计算机、游戏主机、数码相机等领域。因此，Android应用程序开发也是应用开发领域中较为热门的一个方向。

Android应用开发一直以Java和XML为主要的开发语言。2017年Google公司正式宣布Kotlin为官方支持的开发语言，这也为Android应用开发提供了另一种以Kotlin和XML为主的程序实现模式。Kotlin语言具有简洁、安全、支持跨语言互操作等技术特征。Kotlin语言的引入，提高了程序开发的效率，并在一定程度上简化了应用的实现过程。然而，新兴技术的引入也会促使工程人员改变他们的工作方式，这意味着，工程人员需要首先了解并掌握有关的技术和方法，才能在工程实践中合理使用该新兴技术。鉴于此，本书以Kotlin为基础，分析讨论Android应用程序开发相关的方法和技巧，并期望通过有关内容展示Kotlin的技术特点，总结基于Kotlin构建Android应用程序的技术方法。

本书所涉及的技术包含Kotlin语言、Android界面实现、多线程编程、数据持久化、应用服务和传感器技术等，主要内容被组织成11个章节。其中，薛岗老师主要完成第1章至第10章的内容，周维老师负责完成第11章的内容。云南大学软件学院硕士研究生武丽雯、王佳伟、刘峻松、刘惠剑负责完成本书附录、章节练习题的设计和习题参考答案的整理工作；其中，刘惠剑完成附录A、附录B、第1章至第2章的习题设计与参考答案的整理工作；王佳伟完成第3章至第6章，及第11章的习题设计与参考答案的整理工作；刘峻松完成第7章至第10章的习题设计与参考答案的整理工作；武丽雯负责完成全书所有章节练习题的审查与参考答案的校对工作。另外，杨亦昆同学参与了本书的校稿工作。

本书在编写和修订过程中，得到了云南大学软件学院姚绍文教授、刘璟老师的指导和关注；同时，本书的出版得到了人民邮电出版社高等教育出版分社刘博等老师的大力支持和帮助。在此向他们表示诚挚的感谢。

本书由云南大学“工业4.0及云南的对策研究”（编号：KS161006）项目支持出版。由于作者水平和经验有限，书中缺点、不足在所难免，恳请读者批评指正。

编者

2018年4月

第1章 Kotlin语言基础

Kotlin是一种静态类型编程语言（它由Jet Brains公司的一个开发小组实现，该语言的命名来源于俄罗斯圣彼得堡附近Kotlin岛的名称），该语言可在Java虚拟机（JVM）上运行，并可被编译成Java Script源程序[1]。Kotlin语言在使用时可直接调用Java类库，并具有与Java程序进行互操作的能力。除了能作为通用程序开发的工具，Kotlin语言在开发Android应用程序方面具有得天独厚的优势。2017年Google I/O大会上，Kotlin语言被认定为官方支持的Android应用程序开发语言之一。

Kotlin语言具有简洁、安全、支持跨语言互操作等技术特征。与传统开发语言相比较，Kotlin语言的使用可在一定程度上提高程序开发的效率；同时，通过该语言实现的程序可避免出现诸如“空指针”等技术错误。本章的后续内容主要介绍Kotlin语言，相关内容组织为4个部分，分别为：①基本语法；②方法与Lambda表达式；③类与对象；④泛型、对象表达式和代理。

本章所讨论的程序均使用Intelli J IDEA环境创建、运行。Intelli J IDEA是一个集成开发环境，该软件由Jet Brains公司开发并维护。Intelli J IDEA有两个发布版本：社区版（Community Edition）和商业版（Commercial Edition）；其中，社区版遵循Apache开源协议（版本2），可免费下载和使用。

1.1 基本语法

Kotlin语言支持较为自由的程序编写风格，程序可采用面向对象或面向过程的方式进行编写。在程序编写过程中，程序文件的名称可根据实际情况任意指定，同时，程序文件的扩展名为kt。Kotlin程序运行的起点为main方法（或称为main函数）。

以下示例是一个简单的Kotlin程序。该程序运行时可通过打印语句在输出窗口中显示一个“Hello World!”字符串。

1　 package niltok.demos

2

3　 fun main(args: Array<String>){

4　　　println(\"Hello World!\")

5　 }

上述程序包含两个部分：包（程序第1行）及main方法声明（程序第3行至第5行）。其中，包声明使用package命令实现，而main方法声明实质是main方法的一个定义。在main方法声明中，fun为方法（或函数）声明关键字，main为方法的名称，args为main方法的输入参数。在输入参数方面，“args: Array<String>”语句说明args是一个字符串数组，数据类型为Array<String>。示例程序main方法中的println语句是一个打印语句，该语句可在输出窗口中打印一个指定的字符串。

有的情况下，main方法的输入参数args可被忽略，但该参数可用于传输与程序运行有关的多个数值。在程序运行前，参数args中数值的输入需借助命令行工具，以手工输入方式来指定。而在程序运行时，main方法中的程序可访问并使用args所包含的数值。以下为一个访问args参数的简单示例：

1　 package niltok.demos

2

3　 fun main(args: Array<String>){

4　　　println(\"Inputs:\") //显示提示信息

5　　　println(args.size) //打印显示args的长度

6　　　for (i in args){ //访问args

7　　　　 println(i)

8　　　}

9　 }

上述示例中，程序第5行是打印显示args参数的长度，第6行至第8行则使用for语句遍历args参数中的元素，并将每个元素进行打印显示。

在Intelli J IDEA中，若要指定args中的数值，可在系统菜单中单击“Run”项，并在显示的菜单中选择“Run”（也可在集成开发环境中直接使用快捷键“Alt+Shift+F10”）项；之后，开发环境会显示一个对话框，在对话框中选择“Edit Configurations…”项，系统显示一个标题为“Run”的配置向导（对话框）。向导的“Configuration”（配置）标签页中，可在“Program arguments:”项中指定程序所需参数（即设置args所包含的多个数值）。输入参数设置时，参数间使用空格作为分割，例如，若想在args中填写两个参数“123”和“456”，所填写的内容为123 345。参数填写完毕，单击向导中的“Run”按钮，程序开始运行。以输入参数为“123”和“456”为例，示例程序运行的结果如下。

1　 inputs:

2　 2

3　 123

4　 345

在语法方面，Kotlin程序的每个语句不使用结尾符（这与传统语言不同）。Kotlin程序中，只读变量的使用场景相对广泛。只读变量在声明时使用val关键字进行说明，一旦某个变量被指定为只读变量，则在程序运行过程中，该变量的值是不允许被修改的。与只读变量不同，可变更变量（即普通变量）的值可以在程序运行过程中根据需要而改变。可变更变量在声明时使用var关键字进行说明。

Kotlin程序中，变量声明使用的格式为变量名:变量类型。例如，声明一个整型只读变量i时，声明语句为val i: Int；当声明一个整型变量（普通变量）j时，声明语句为var j: Int。

Kotlin程序中的程序注释基本格式与C语言或Java语言相同，即使用符号//和/*…*/。其中，//符号用于实现单行注释，而/*…*/则可实现多行注释。

1.1.1 基本数据类型

Kotlin语言支持的基本数据类型包含[2]数字型、布尔型、字符和数组。

（1）数字

Kotlin内置的数字类型如表1.1所示，具体包含双精小数（Double）、单精小数（Float）、长整型（Long）、整型（Int）、短整型（Short）和字节（Byte）。

表1.1 Kotlin内置数字类型及物理存储长度

在未特别说明的情况下，Kotlin程序中的小数数值默认为Double类型。若需要指定Float类型的小数数值时，可使用格式“小数数值f”或“小数数值F”。例如，当需要指定123.4为单精小数时，程序中可使用123.4F。对于整数，Kotlin暂不支持八进制整数，其他的整型数字按以下规则表示。

● 对于普通十进制整数，使用普遍格式，例如：321；

● 对于长整型（十进制），使用格式为数字L，例如：321L；

● 对于十六进制整数，格式为0x数字，例如：0x FF；

● 对于二进制整数，格式为0b数字，例如：0b001。

另外，Kotlin支持以下画线来分割数字，如：1_2345_6789。

（2）类型转换

Kotlin程序中，位数短的数据类型数据不能直接转换成为位数长的数据类型数据（这个技术特点与Java语言的特点不同），例如，下列程序将无法运行。

1　 val i: Int = 100 //只读变量i，类型为整型

2　 val l: Long = i //本句无法运行，因为系统中Int类型数据比Long类型数据所占的位数短

在程序编写过程中，对于不同类型的数字，它们之间的转换可以显式方式实现。具体的转换可借助以下函数[2]：

● 转换为字节型（Byte），使用to Byte()，例如：10.to Byte()；

● 转换为短整型（Short），使用to Short()，例如：(12.34).to Short()；

● 转换为整型（Int），使用to Int()，例如：(12.23).to Int()；

● 转换为长整型（Long），使用to Long()，例如：(1234.56).to Long()；

● 转换为单精小数（Float），使用to Float()，例如：123.to Float()；

● 转换为双精小数（Double），使用to Double()，例如：123.to Double()；

● 转换为字符（Char），使用to Char()，例如：123.to Char()。

（3）数学运算

Kotlin语言能实现多种数学运算，其中，基本运算包含：+（加）、−（减）、*（乘）、/（除）、%（求模）。Kotlin语言中的*运算符还可作为传值符号，支持将一个数组赋值给一个包含可变长输入参数的方法。

Kotlin语言还为常见数学运算提供了实现方法，这些方法可被调用，并能完成相应计算任务。例如，位运算可通过以下方式实现[2]。

● shl(bits)，类似Java的<<运算，是带符号位左移运算；

● shr(bits)，类似Java的>>运算，是带符号位右移运算；

● ushr(bits)，类似Java的>>>运算，是无符号位右移运算；

● ushr(bits)，类似Java的<<<运算，是无符号位左移运算；

● and(bits)，位上的and（和）运算；

● or(bits)，位上的or（或）运算；

● xor(bits)，位上的xor（异或）运算；

● inv()，位上取反。

（4）字符

Kotlin语言中，字符使用类型声明符Char进行说明，字符数据必须使用单引号来表示；例如，将字符\'a\'赋值给一个变量c，实现语句为：var c: Char = \'a\'。区别于Java语言，Kotlin语言中的一个字符不能被当作数字来直接使用，但可使用to Int()方法实现从字符到整型的转换。对于特殊字符，可使用转义符：\\；例如：\\t（制表）、\\b（退格）、\\n（换行）、\\r（回车）、\\\'（单引号）、\\\"（双引号）、\\\\（斜杠） 和\\$（美元符号） 等；此外，还可使用Unicode转义语法，例如：’\\u FFFF’。

（5）布尔型数据

Kotlin语言中的布尔型数据类型为Boolean，基本的取值为：true（真）和false（假）。对于布尔型数据的运算，Kotlin语言包含：||（或运算）、&&（与运算）、!（否运算）等。

（6）数组

Kotlin语言中的数组基于Array类实现，Array类中常用的操作包含[2]：size（数组元素个数）、set（设值）、get（取值）等。创建数组使用array Of或array Of Nulls方法。例如，创建一个字符串数组，且数组包含的元素有：{\"this\", \"is\", \"an\", \"array\", \"of\", \"Strings\"}，则使用array Of(\"this\", \"is\",\"an\", \"array\", \"of\", \"Strings\")语句创建字符串数组；另外，当需要定义一个空的字符串数组时，可使用array Of Nulls<String>语句。在实际程序中，这些方法的使用如下列示例所示。

1　 package niltok.demos

2

3　 fun main(args: Array<String>){

4　　　var strs1: Array<String> = array Of(\"this\", \"is\", \"an\", \"array\", \"of\", \"Strings\")

5　　　var strs2: Array<String?> = array Of Nulls<String>(2)

6　　　println(strs1[0]) //显示第一个字符串的第一个元素

7　　　println(strs2.get(0)) //显示第二个字符串的第一个元素

8　 }

运行时，上述程序初始化了两个字符串数组strs1和strs2（程序中的var为变量定义说明符）。其中，strs2是一个长度为2的空字符串数组。程序第6行将打印显示strs1中的第0位元素（即“this”），而程序第7行将打印显示strs2中的第0位元素，实际的结果为空（“null”）。程序中的数组可使用“[]”操作符来实现基于位置的元素访问，例如，strs1[0]表示获取strs1数组中的第0号元素。

需要特别注意的是，Kotlin程序在声明变量时，如果变量类型后使用了符号“?”，则表示该变量可为空；但若变量类型后未使用“?”符号，则该变量不能被赋空值（null）。

Kotlin语言的类库中还为基础数据类型定义了特定的数组类，如Byte Array（字节型数组）、Short Array（短整型数组）、Int Array（整型数组）等。这些类与Array类的使用方法类似。

数组初始化可基于“工厂函数”实现。例如，下列示例程序中的“{i->i+1}”为一个工厂函数。在程序第1行中，Array(5, {i->i+1})语句第1个参数用于指定数组的长度，程序中使用了数值5（数组中，实际元素的位置索引则为0，1，2，3，4）；而Array(5, {i->i+1})语句中的第2个参数{i->i+1}可实现这样的功能：将元素索引值加1，并将值设置为数组中对应元素的值，即i的取值范围为0至4，而数组中对应元素的数值为i+1。

1　 var ins = Array(5, {i->i+1})

2　 for (i in ins){

3　　　println(i)

4　 }

（7）字符串

Kotlin程序中的字符串为String类型，字符串为不可变更的数据类型。字符串中的字符可通过字符元素的位置进行访问；字符串中可使用转义字符；另外，可使用3个双引号（“““…”””）来表示一个自由格式的字符串，如多行字符串。

Kotlin程序中的字符串可使用模板表达式，基本格式为$标识名。下列程序展示了模板表达式的使用：

1 fun main(args: Array<String>){

2　　　val i = 9

3　　　val s = \"$i is in the string\" //$i为一个模板表达式

4　　　val s1 = \"\\\'$s\\\'.length is ${s.length}\" //$s和${s.length}为模板表达式

5　　　println(s)

6　　　println(s1)

7　 }

上述程序中除了$i和$s为基本的模板元素，${s.length}是基于模板来显示一个操作结果。${s.length}中，s.length是一个运算操作，含义是获得字符串s的长度，而${s.length}则将实际的结果组织到字符串s1中。上述程序运行结束，$i位置显示9，$s位置显示字符串“9 is in the string”，${s.length}为s字符串的长度18。

（8）空值

程序中可使用空值null。当变量、常量、参数或返回值中可包含空值时，在声明时必须使用符号“?”。例如，var a: Int? 语句说明变量a是可为空的整型变量。需要特别说明的是，在程序中，当变量、参数或返回值声明中未使用?号，则表示该变量、参数或返回值不能为空，否则相关程序语句为非法语句。空值的检查可使用比较符==，该比较符所计算的结果为布尔值，如 if (a ==null){…}。

（9）数据类型的检查与转换

程序中，数据类型检查使用操作符is（是）或 !is（不是），其中，!is是is的否操作。例如，当检查变量a是否为一个整型时，使用if (a is Int){…}。针对空值null，is或!is操作无效，可使用==完成相关的比较操作。

类型转换可使用操作符as。若类型转换过程中可能会发生违例的情况，则这样的类型转换被称为不安全转换；例如，当变量a为null（空值）时，var b: Int = a as Int为不安全转换，可使用var b: Int? = a as Int? 进行控制。另外，可使用as? 操作符号进行安全转换。

Kotlin程序中的数据类型会根据具体情况进行类型的智能转换。智能转换主要指无须直接使用类型转换操作符的情况，例如，println(1)语句中，整型数据被智能转换为字符串。

1.1.2 包

Kotlin中关于“包”的概念与Java中的“包”相似。在程序中，package命令是用来声明程序包的信息，而import则是用来加载程序包的命令。

在应用程序中，“包”技术主要用于建立程序的名称空间，并避免在不同范围内的同名概念之间可能会产生的冲突。例如，A组织在开发程序时定义了Person类，B组织开发程序时也使用Person作为类名；若不使用名称空间，当A组织的Person类和B组织的Person类在同一个程序中工作时，这两个同名类会发生概念冲突；因为，程序执行工具无法正确区分两者之间的区别。面对这样的问题，可使用名称空间技术来解决问题。例如，A组织的程序定义包a，B组织定义包b，当两个类在同一个程序中相遇时，实际上它们被解释为a.Person和b.Person；这样，两个类在同一个程序中可正常工作，也有效地解决了同名概念所引起的冲突问题。

包在声明时，建议基于程序编制单位的网址来进行命名，例如，假设程序员隶属于A组织，网址为a.test，而当前正在开发的项目名称为DEMO，则包的命名可以为test.a.demo。

Kotlin平台本身存在大量预定义的程序包；另外，由于Kotlin可与Java程序相互协作，编写程序时，可加载技术环境中可用的Java程序包。Kotlin应用程序在编写和运行时，系统预加载包包含java.lang.*、kotlin.jvm.*、kotlin.js.*等（其中，符号*表示“所有类库包”），而预加载的开发类库包含[2]：

● kotlin.*

● kotlin.annotation.*

● kotlin.collections.*

● kotlin.comparisons.*

● kotlin.io.*

● kotlin.ranges.*

● kotlin.sequences.*

● kotlin.text.*

1.1.3 程序的控制结构

Kotlin程序中常用的控制结构包含if结构、when结构、for循环、while循环。其中，if和when可作为表达式直接使用。

（1）if结构

if结构的基本格式如下：

if (条件){

程序语句1

…

}else{

程序语句2

…

}

if结构执行时，首先对条件部分进行判断；若条件判断为真，则从“程序语句1”开始执行，当程序执行至第1个“}”时结束；若条件判断为假，则从“程序语句2”开始执行，当程序执行至第2个“}”时结束。Kotlin程序可将if结构作为表达式，放在赋值语句的右侧，例如，下列语句将结构运算结果直接赋值给变量value：

1　 var value = if (a>b) {a} else {b}

（2）when结构

when结构类似Java中的switch语句，基本格式为：

when (变量){

值1 -> 语句1

值2 -> 语句2

…

else -> 语句n

}

上述结构在运行时，基本的工作过程为：程序首先对“when (变量)”部分中的“变量”进行计算判别，并将结果与结构中的分支条件（即结构中箭头的左侧部分）进行匹配，若某分支条件匹配成功，则该分支所对应的程序语句执行（箭头右侧代码）。when结构在执行过程中，只要一个分支条件被执行，则其他分支条件将不再参与匹配运算；另外，when结构可指定默认执行程序，默认执行程序的分支判断条件为else，也就是说，若其他任何一个分支条件都不满足时，else条件满足，所对应的程序开始工作。

when结构中的分支条件可以使用逗号进行组合，当使用逗号时，两个分支条件之间的关系类似于条件间的“或”关系；另外，分支条件中可以使用表达式，或者in、!in、is、!is等操作符（其中，!is是is的否操作，!in是in的否操作）。例如，分支条件可以是“条件1，条件2”“in 范围”“!in 范围”“is 类型”“!is 类型”等。

（3）for循环

for循环用于控制程序代码段的多重循环，最常见的应用场景为数据或对象集合的遍历。Kotlin中，for循环的常见结构为：

for (变量 in 集合){

关于变量的执行语句

}

注意，传统for(…;…;…)结构在Kotlin中已不被支持。

上述结构中，程序段循环的次数基于“集合”中的元素个数确定。需要注意，上述结构可以运行的基本条件为，集合对象必须提供内置的迭代器（iterator）。对于一个数组，若想通过数组索引（元素位置）来访问数组，可使用数组实例的indices属性来获得索引集合，例如：

1　 for (idx in numbers.indices){

2　　　//执行程序

3　 }

另外，可使用数组实例的 with Index 方法获取数组中的键值对，例如：for ((k, v

....