Kotlin VS JAVA

变量与常量

   //java
   String name = "Test";
   final String name = "Test";

  //kotlin
  var name = "Test"

空判断

 //java
if (text != null) {
    int length = text.length();
}

//kotlin
val length = text?.length()

case 语句

//java
int score = // some score;
String grade;
switch (score) {
    case 9:
        grade = "Excellent";
        break;
    case 6:
        grade = "Good";
        break;
    case 5:
    case 4:
        grade = "OK";
        break;
    case 1:
        grade = "Fail";
        break;
    default:
        grade = "Fail";
}

// Kotlin
var score = // some score
var grade = when (score) {
    9, 10 -> "Excellent"
    in 6..8 -> "Good"
    4, 5 -> "OK"
    in 1..3 -> "Fail"
    else -> "Fail"
}

方法定义

// java
int getScore() {
   // logic here
   return score;
}

// Kotlin
fun getScore(): Int {
   // logic here
   return score
}

类，和接口的继承

// java
public class Child extends Parent implements IHome {
//
}

// kotlin
class Child : Parent(), IHome {
//
}

java协程和kotlin线程

// java 线程
   void threadFun(){
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                   
                }
            });
        thread.start();
   }

// kotlin 协程
    fun coroutineFun() {
        GlobalScope.launch(Dispatchers.Main) {
            //delay(8000L) 
            println("CoroutineTest World!") 
        }
    }

Java VS Kotlin 生成 Bytecode

Java Kotlin编译过程对比

image.png

生成的Bytecode方式

*.java code 由Javac 生成Bytecode
*.kt code由 kotlinc-jvm

生成的 Bytecode 比对

Kotlin code 反编译回Java code的汇编字节码对比。

如下Kotlin code Main.kt

class Main {
    fun  main() {
        val m = "Hello"
    }
}

选择菜单 Tools-> Kotlin-> show Kotlin Bytecode(在Kotlin Bytecode窗口右上方点击 Decompile）
反编译后的code 如下

import kotlin.Metadata;
@Metadata(
   mv = {1, 1, 16},
   bv = {1, 0, 3},
   k = 1,
   d1 = {"\u0000\u0012\n\u0002\u0018\u0002\n\u0002\u0010\u0000\n\u0002\b\u0002\n\u0002\u0010\u0002\n\u0000\u0018\u00002\u00020\u0001B\u0005¢\u0006\u0002\u0010\u0002J\u0006\u0010\u0003\u001a\u00020\u0004¨\u0006\u0005"},
   d2 = {"Lcom/yy/kotlindemo/kotlinbasic/Main;", "", "()V", "main", "", "app_debug"}
)
public final class Main {
   public final void main() {
      String m = "Hello";
   }
}

3.然后分别查看上述两段code的字节码

 public class Main {
   public void main() {
      String m = "Hello";
   }
 }

通过Java Output字节码汇编比对， kotlin使用kotlin 1.3.50 compiler, Java使用OpenJDK 6u79

image.png
Constant pool 比较，右图Kotlin,左图Java

image.png

Kotlin @Metadata 解析

Metadata	KotlinClassHeader	相关描述
k	kind	注解标注目标类型，例如类、文件等等
mv	metadataVersion	该元数据的版本
bv	bytecodeVersion	字节码版本
d1	data	自定义元数据
d2	strings	自定义元数据补充字段
xi	extraInt	加入的附加标记，标记类文件的来源类型

简要说明Kotlin Class 文件结构

Main.class
Classfile /tmp/1405968806779468952/classes/Main.class
  Last modified May 28, 2020; size 566 bytes
  MD5 checksum b1d7f50abdea6527c5c67d5b34b227a0
  Compiled from "Main.kt"
public final class Main
SourceFile: "Main.kt"
  minor version: 0      // 副版本号
  major version: 50     //主版本号
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_SUPER //  flags 为一种掩码的访问标志，用于表示某个类，接口
  // ACC_PUBLIC: 声明为public，可以被包外访问，ACC_FINAL：声明为final，不允许有子类，[ACC_SUPER](https://blog.csdn.net/jokkkkk/article/details/86648610)： 这个标志是为了纠正 invokespecial 在调用父类方法存在的版本问题。invokespecial是一个调用方法的字节码指令，用在调用构造方法、本类private方法、父类非虚方法3种场景
Constant pool:
   #1 = Utf8               Main
   #2 = Class              #1             // Main
   #3 = Utf8               java/lang/Object
   #4 = Class              #3             // java/lang/Object
   #5 = Utf8               main
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Utf8               Hello
   #8 = String             #7             // Hello
   #9 = Utf8               m
  #10 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #11 = Utf8               this
  #12 = Utf8               LMain;
  #13 = Utf8               <init>
  #14 = NameAndType        #13:#6         // "<init>":()V
  #15 = Methodref          #4.#14         // java/lang/Object."<init>":()V
  #16 = Utf8               Lkotlin/Metadata;
  #17 = Utf8               mv
  #18 = Integer            1
  #19 = Integer            15
  #20 = Utf8               bv
  #21 = Integer            0
  #22 = Integer            3
  #23 = Utf8               k
  #24 = Utf8               d1
  #25 = Utf8               \u0000�\n���\n��\u0000\n��\n����\u00002�0�B�¢����J�����0�
  #26 = Utf8               d2
  #27 = Utf8
  #28 = Utf8               Main.kt
  #29 = Utf8               Code
  #30 = Utf8               LineNumberTable
  #31 = Utf8               LocalVariableTable
  #32 = Utf8               SourceFile
  #33 = Utf8               RuntimeVisibleAnnotations
{
 public Main();
    descriptor: ()V
    // 括号是空的，代表无参数 ，V 代表无返回值。
    // 如果是 descriptor: I  代表该变量的类型 是 int。 
    // 或者 descriptor: java.lang.string ?: 代表该变量的类型 是string。
    flags: ACC_PUBLIC  // flags: 代表该方法的修饰情况,ACC_PUBLIC 声明为public，可以从包外访问。
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
        start local 0 // Main this
         0: aload_0  // 从局部变量中加载索引为0的变量的值 （也指引用类型值）。 即this 的引用，压入栈 。
         1: invokespecial #15                 // Method java/lang/Object."<init>":()V
         // invokespecial 出栈，调用java/lang/Object."<init>":()V 初始化对象，就是this指定的对象的init()方法完成初始化。
         4: return
        end local 0 // Main this
      LineNumberTable:
        line 4: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   LMain;
  public final void main();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL
    Code:
      stack=1, locals=2, args_size=1
      // stack = 1 表示操作数栈深度为2；locals=2, 本地变量为2个；args_size=1 表示有一个参数（默认为this）
        start local 0 // Main this
         0: ldc           #8                  // String Hello
         // ldc 将String类型 “Hello” 常量值，从常量池 #8 推送至栈顶
         2: astore_1
         //将栈顶引用型数值存入第二个变量
        start local 1 // java.lang.String m
         3: return
        end local 0 // Main this
        end local 1 // java.lang.String m
      LineNumberTable:
      // LineNumberTable:指令与代码行数的偏移对应关系，每一行第一个数字对应代码行数，第二个数字对应前面code中指令
      // (注意: Javap -c中显示的东西叫做 指令。)
      // 也就是说Main.java文件中 第6行的代码 在执行顺序第 0 行。 Line 6: 就是第6行
        line 6: 0
        line 7: 3
      LocalVariableTable: 
      // 代表它是  局部变量表，start+length表示这个变量在字节码中的生命周期起始和结束的偏移位置（this生命周期从头0
      // 到结尾10）slot就是这个变量在局部变量表中的槽位（槽位可复用），name是变量名称，Signatur是局部变量类型描述
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            3       1     1     m   Ljava/lang/String;
            0       4     0  this   LMain;
}

RuntimeVisibleAnnotations:
  0: #16(#17=[I#18,I#18,I#19],#20=[I#18,I#21,I#22],#23=I#18,#24=[s#25],#26=[s#12,s#27,s#6,s#5,s#27])

Kotlin的协程在虚拟机上实现的原理

Kotlin 协程

默认情况，协程运行在一个共享的线程池中。线程仍然存在于基于协程的程序中，但是一个线程可以运行大量的协程，所以这里不需要太多线程。
本质上，协程是轻量级的线程。它们在某些 CoroutineScope 上下文中与 launch 协程构建器一起启动。
这里我们在 GlobalScope 中启动了一个新的协程，这意味着新协程的生命周期只受整个应用程序的生命周期限制。

import kotlinx.coroutines.*
fun main() {
    GlobalScope.launch { // 在后台启动一个新的协程并继续
        delay(1000L) // 非阻塞的等待 1 秒钟（默认时间单位是毫秒）
        println("World!") // 在延迟后打印输出
    }
    println("Hello,") // 协程已在等待时主线程还在继续
    Thread.sleep(2000L) // 阻塞主线程 2 秒钟来保证 JVM 存活
}

这是因为 delay 是一个特殊的挂起函数，它不会造成线程阻塞，但是会挂起协程，并且只能在协程中使用。
delay 为什么不会造成线程阻塞。

协程术语

协程: 可挂起计算的实例。
挂起函数： suspend 修饰符标记的函数。
它就像一个普通的函数类型，但具有 suspend 修饰符。
挂起 lambda 表达式：必须在协程中运行的代码块。
挂起函数类型 : 表示挂起函数以及挂起 lambda 表达式的函数类型,
举个例子，suspend () -> Int 是一个没有参数、返回 Int 的挂起函数的函数类型。
一个声明为 suspend fun foo() : Int 的挂起函数符合上述函数类型。
协程构建器 : 使用一些挂起 lambda 表达式作为参数来创建一个协程的函数，并且可选地，还提供某种形式以访问协程的结果。
例如，用例中的 launch{}、future{} 以及 sequence{} 就是协程构建器。
挂起点 : 协程执行过程中可能被挂起的位置。
从语法上说，挂起点是对一个挂起函数的调用，但实际的挂起在挂起函数调用了标准库中的原始挂起函数时发生。
续体 : 是挂起的协程在挂起点时的状态.

image.png

Suspend 挂起函数原理

挂起函数不会阻塞线程，其原理是kotlin编译层面的设计

Lambda 表达式

Kotlin中 Lambda 表达式的约定。

image.png

线程和协程

线程线程拥有独立的栈、局部变量，基于进程的共享内存，因此数据共享比较容易，但是多线程时需要加锁来进行访问控制，不加锁就容易导致数据错误，但加锁过多又容易出现死锁。
线程之间的调度由内核控制(时间片竞争机制)，程序员无法介入控制。线程之间的切换需要深入到内核级别，因此线程的切换代价比较大，表现在：
- 线程对象的创建和初始化
- 线程上下文切换
- 线程状态的切换由系统内核完成
- 对变量的操作需要加锁
  
  image.png
协程协程是跑在线程上的优化产物，被称为轻量级 Thread，拥有自己的栈内存和局部变量，共享成员变量。
Coroutine 可以用来直接标记方法，由程序员自己实现切换，调度，不再采用传统的时间段竞争机制。
在一个线程上可以同时跑多个协程，同一时间只有一个协程被执行，在单线程上模拟多线程并发，协程何时运行，
何时暂停，都是有程序员自己决定的，使用： yield/resume API，优势如下：
- 因为在同一个线程里，协程之间的切换不涉及线程上下文的切换和线程状态的改变，不存在资源、数据并发，所以不用加锁，只需要判断状态就OK，所以执行效率比多线程高很多。
- 协程是非阻塞式的(也有阻塞API)，一个协程在进入阻塞后不会阻塞当前线程，当前线程会去执行其他协程任务。
  
  image.png

参考

在线查看字节码
 注解 Metedate 参考
 jvms7.pdf
协程相关参考
[协程参考] (https://github.com/Kotlin-zh/KEEP/blob/master/proposals/coroutines.md)

Kotlin协程学习总结

Kotlin协程学习总结

Kotlin VS JAVA

Java VS Kotlin 生成 Bytecode

Java Kotlin编译过程对比

生成的Bytecode方式

生成的 Bytecode 比对

Kotlin code 反编译回Java code的汇编字节码对比。

简要说明Kotlin Class 文件结构

Kotlin的协程在虚拟机上实现的原理

Kotlin 协程

Suspend 挂起函数原理

Lambda 表达式

线程和协程

参考

Kotlin协程学习总结

Kotlin VS JAVA

Java VS Kotlin 生成 Bytecode

Java Kotlin编译过程对比

生成的Bytecode方式

生成的 Bytecode 比对

Kotlin code 反编译回Java code的 汇编字节码对比。

简要说明Kotlin Class 文件结构

Kotlin的协程在虚拟机上实现的原理

Kotlin 协程

Suspend 挂起函数原理

Lambda 表达式

线程和协程

参考

Kotlin code 反编译回Java code的汇编字节码对比。