Kotlin 中的静态方法与伴生对象：深入解析

与 Java 不同，Kotlin 不支持类的静态方法。大多数读者都知道，静态方法不属于对象实例，而是属于类型本身。在 Kotlin 中，建议我们在包级别定义方法，以实现静态方法的功能。让我们创建一个新的 Kotlin 文件并将其命名为 Static。在这个文件中，我们将编写一个函数的代码，该函数将返回输入字符串的第一个字符（如果输入为空，将抛出异常），代码如下：

fun showFirstCharacter(input:String):Char{
  if(input.isEmpty()) throw IllegalArgumentException()
  return input.first()
}

然后，在我们的代码中，我们可以直接调用 INLINECODEc5a25d50("Kotlin is cool!")。编译器在这里替我们完成了一些工作。使用 INLINECODE43681438，我们可以查看生成的字节码。只需运行 javap -c StaticKt.class 即可获得编译器生成的代码：

Compiled from "Static.kt"
public final class com.gfg.kotlin.StaticKt {
 public static final char showFirstCharacter(java.lang.String);
 Code:
 0: aload_0
 1: ldc #9 //String input
 3: invokestatic #15 //Method
kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkParameterIsNotNull:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V
 ...
 40: aload_0
 41: checkcast #17 //class java/lang/CharSequence
 44: invokestatic #35 //Method
kotlin/text/StringsKt.first:(Ljava/lang/CharSequence;)C
 47: ireturn
}

正如大家从输出中看到的，编译器实际上为我们生成了一个类，并将其标记为 INLINECODE94664ede；如大家所知，它是不可被继承的。在这个类中，编译器添加了我们定义的函数。让我们从程序入口点调用这个方法，再次使用 INLINECODE94a473fb 工具，我们可以看看字节码是什么样的：

fun main(args: Array) {
println("First letter:" + showFirstCharacter("Kotlin is cool")
}

Compiled from "gfg.kt"

public final class com.gfg.kotlin.gfgkt {
public static final void main(java.lang.String[]);
Code:
0: aload_0
...
18: ldc #29 //String Kotlin is cool
20: invokestatic #35 //Method
com/folder/kotlin.StaticKt.showFirstCharacter:(Ljava/lang/String;)C
}

为了简洁起见，大部分字节码被省略了，但在第 20 行大家可以看到对我们方法的调用；具体来说，这个调用是通过 invokestatic 例程进行的。

我们在讨论静态方法时，不能不提单例模式。单例是一种设计模式，它将给定类的实例化限制为一个实例。一旦创建，它将在程序的整个生命周期中存在。Kotlin 借鉴了 Scala 中的方法。以下是在 Kotlin 中定义单例的方法：

object Singleton{
  private var count = 0
  fun doSomething():Unit {
    println("Calling a doSomething (${++count} call/-s in total)")
  }
 }

现在，我们可以从任何函数调用 Singleton.doSomething，每次都会看到计数器增加。如果你查看生成的字节码，你会发现编译器再次为我们完成了一些工作：

public final class com.gfg.kotlin.Singleton {
 public static final com.gfg.kotlin.Singleton INSTANCE;
 public final void doSomething();
 Code:
 0: new #10 // class java/lang/StringBuilder
 43: return
 ...
 static {};
 Code:
 0: new #2 //class
com/gfg/kotlin/Singleton
 3: invokespecial #61 //Method "":()V
 6: return
}

我们省略了为 INLINECODE3597438f 方法生成的代码，因为它不是本文的重点。编译器再次创建了一个类并将其标记为 INLINECODEe80d5918。此外，它引入了一个名为 INLINECODE6f930997 的成员并将其标记为 INLINECODE4584ac53。有趣的部分在于列表的末尾，大家可以看到 static {}; 条目。这是类初始化器，它只被调用一次，JVM 会确保这种情况发生在以下操作之前：

• 创建类的实例
• 调用类的静态方法
• 赋值类的静态字段
• 使用非常量静态字段
• 执行词法嵌套在类中的 top-level 类的断言语句

在这种情况下，代码在第一次调用 INLINECODE1b7b5027 之前被调用，因为我们访问了静态成员 INLINECODE34c64011（请参见下面的 getstatic 字节码例程）。如果我们调用这个方法两次，我们将得到以下字节码：

public static final void main(java.lang.String[]);
Code:
0: aload_0
1: ldc #9 // String args
3: invokestatic #15 //Method
kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkParameterIsNotNull:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V
6: getstatic #21 //Field
com/gfg/kotlin/Singleton.INSTANCE:Lcom/gfg/kotlin/Singleton;
9: invokevirtual #25 //Method
com/gfg/kotlin/Singleton.doSomething:()V
12: getstatic #21 //Field
com/gfg/kotlin/Singleton.INSTANCE:Lcom/gfg/kotlin/Singleton;
15: invokevirtual #25 //Method
com/gfg/kotlin/Singleton.doSomething:()V
18: return

大家可以看到，在这两种情况下，INLINECODE5f2dfa9d 都是通过虚方法调用（INLINECODEb2e2772a）执行的，并且是针对同一个 INSTANCE 进行的。