Kotlin编程语言的诞生与发展历程从JetBrains内部项目到Android开发首选语言的进化之路及其对现代软件开发的影响

威震华夏关云长

引言

Kotlin是一种现代的静态类型编程语言，由JetBrains公司开发。它在近年来迅速崛起，特别是在Android开发领域，已成为Google官方推荐的首选语言。Kotlin的成功并非偶然，它解决了Java等传统语言的一些痛点，同时保持了与Java的互操作性。本文将深入探讨Kotlin从JetBrains内部项目到Android开发首选语言的进化之路，以及它对现代软件开发产生的深远影响。

Kotlin的诞生背景

Kotlin的故事始于2010年，当时JetBrains（一家知名的软件开发工具公司，以IntelliJ IDEA等IDE产品闻名）的团队面临着一些挑战。他们主要使用Java进行开发，但Java在某些方面存在局限性：

• Java的语法较为冗长，需要编写大量样板代码
• Java不支持函数式编程范式
• Java的空指针异常问题一直困扰着开发者
• Java的类型系统不够灵活

JetBrains需要一个更现代、更简洁、更安全的语言来提高开发效率和代码质量。同时，他们希望这种新语言能够与现有的Java代码无缝集成，因为他们有大量的Java代码库需要维护。

因此，JetBrains启动了一个内部项目，开发一种新的编程语言。这个项目由Andrey Breslav领导，Dmitry Jemerov担任主要开发者。他们最初将这个语言命名为”Kotlin”，灵感来自俄罗斯圣彼得堡附近的科特林岛（Kotlin Island），就像Java是以印尼的爪哇岛命名一样。

Kotlin的设计理念和核心特性

Kotlin的设计理念可以概括为”实用、简洁、安全”。它旨在成为一种能够提高开发效率、减少常见错误、同时保持与Java完全互操作的语言。

核心特性

Kotlin的语法比Java更加简洁，减少了大量样板代码。例如，一个简单的POJO（Plain Old Java Object）类在Java中可能需要几十行代码，而在Kotlin中只需要一行：

2. // Kotlin
3. data class Person(val name: String, val age: Int)

复制代码

相比之下，Java中的等效代码要长得多：

2. // Java
3. public class Person {
4.     private final String name;
5.     private final int age;
6.    
7.     public Person(String name, int age) {
8.         this.name = name;
9.         this.age = age;
10.     }
11.    
12.     public String getName() {
13.         return name;
14.     }
15.    
16.     public int getAge() {
17.         return age;
18.     }
19.    
20.     @Override
21.     public boolean equals(Object o) {
22.         if (this == o) return true;
23.         if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
24.         Person person = (Person) o;
25.         return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);
26.     }
27.    
28.     @Override
29.     public int hashCode() {
30.         return Objects.hash(name, age);
31.     }
32.    
33.     @Override
34.     public String toString() {
35.         return "Person{" +
36.                 "name='" + name + '\'' +
37.                 ", age=" + age +
38.                 '}';
39.     }
40. }

复制代码

Kotlin通过内置的空安全机制，有效解决了Java中臭名昭著的空指针异常（NullPointerException）问题。在Kotlin中，变量默认不可为空，如果需要允许为空，必须明确声明：

2. var a: String = "abc" // 默认不可为空
3. a = null // 编译错误
5. var b: String? = "abc" // 可为空类型
6. b = null // 允许
8. val length = a.length // 安全
9. val length2 = b.length // 编译错误，b可能为空
11. // 安全调用操作符
12. val length3 = b?.length // 如果b不为null，返回b.length，否则返回null
14. // Elvis操作符
15. val length4 = b?.length ?: 0 // 如果b?.length不为null，返回它，否则返回0

复制代码

Kotlin支持高阶函数、lambda表达式、函数类型等函数式编程特性：

2. // 高阶函数
3. fun calculate(x: Int, y: Int, operation: (Int, Int) -> Int): Int {
4.     return operation(x, y)
5. }
7. // lambda表达式
8. val sum = { x: Int, y: Int -> x + y }
9. val result = calculate(10, 5, sum) // 结果为15
11. // 函数类型
12. var operation: (Int, Int) -> Int = { x, y -> x * y }
13. val product = calculate(10, 5, operation) // 结果为50

复制代码

Kotlin允许为现有类添加新函数，而无需继承该类或使用装饰器模式：

2. // 为String类添加扩展函数
3. fun String.removeSpaces(): String {
4.     return this.replace(" ", "")
5. }
7. val original = "Hello World"
8. val modified = original.removeSpaces() // 结果为"HelloWorld"

复制代码

Kotlin的数据类自动生成equals()、hashCode()、toString()等方法，大大减少了样板代码：

2. data class User(val name: String, val age: Int)
4. val user1 = User("Alice", 25)
5. val user2 = User("Alice", 25)
7. println(user1) // 自动生成toString()，输出：User(name=Alice, age=25)
8. println(user1 == user2) // 自动生成equals()，输出：true

复制代码

Kotlin的协程提供了一种简化异步编程的方式，使得异步代码看起来像同步代码一样简洁：

2. // 协程示例
3. import kotlinx.coroutines.*
5. fun main() = runBlocking {
6.     launch {
7.         delay(1000L) // 非阻塞延迟1秒
8.         println("World!")
9.     }
10.     println("Hello,")
11. }
13. // 输出：
14. // Hello,
15. // World!

复制代码

Kotlin的发展历程

早期阶段（2011-2015）

2011年7月，JetBrains首次向公众展示了Kotlin项目。2012年，Kotlin作为开源项目发布，并提供了Maven仓库。这一阶段的Kotlin主要是一个实验性项目，吸引了一些早期采用者，但还没有得到广泛使用。

2013年，Kotlin发布了M1版本，开始支持Android开发。2014年，Kotlin发布了M5.3版本，增加了对JavaScript的支持，使得Kotlin代码可以编译为JavaScript运行在浏览器中。

正式发布（2016）

2016年2月，Kotlin 1.0正式发布，这标志着Kotlin已经足够稳定，可以用于生产环境。JetBrains承诺保持1.x版本的二进制兼容性，这意味着使用1.0编写的代码可以在未来的1.x版本中无需修改即可编译和运行。

Kotlin 1.0的发布是一个重要的里程碑，它包含了许多核心特性，如空安全、扩展函数、数据类、智能类型转换等，这些特性使Kotlin成为一种强大而实用的编程语言。

快速发展阶段（2017-2018）

2017年，Google在I/O开发者大会上宣布Kotlin成为Android开发的官方语言。这一决定极大地推动了Kotlin的普及，许多Android开发者开始学习和使用Kotlin。

2017年11月，Kotlin 1.2发布，引入了多平台项目（Multiplatform Projects）的实验性支持，允许开发者共享Kotlin代码在不同平台（如JVM、JavaScript和Native）上运行。

2018年，Kotlin 1.3发布，正式推出了协程（Coroutines）特性，这极大地简化了异步编程。同时，Kotlin/Native也取得了进展，使得Kotlin代码可以编译为本地二进制文件，无需虚拟机即可运行。

成熟与普及（2019-至今）

2019年，Google在I/O开发者大会上宣布Kotlin成为Android开发的首选语言。这意味着新功能将优先在Kotlin中提供，Android官方文档和示例也主要使用Kotlin编写。

2019年，Kotlin 1.3.50发布，引入了Kotlin Multiplatform Mobile（KMM）的预览版，允许开发者共享移动应用中的业务逻辑代码，同时保持平台特定的UI实现。

2020年，Kotlin 1.4发布，带来了许多性能改进和新特性，如新的编译器后端、显式API模式等。同年，JetBrains推出了Compose for Desktop和Compose for Web，将Jetpack Compose（Android的现代UI工具包）扩展到其他平台。

2021年，Kotlin 1.5发布，引入了新的JVM后端（IR后端）、稳定的无符号整型类型、新的集合类型等。同年，Google宣布Android Studio 4.2将支持Kotlin Symbol Processing（KSP），这是一个比Kapt更快的Kotlin注解处理工具。

2022年，Kotlin 1.6和1.7相继发布，带来了更多改进和新特性，如builder推断、Definitely non-nullable types等。同时，Kotlin Multiplatform Mobile（KMM）继续发展，吸引了越来越多的移动开发团队采用。

2023年，Kotlin 1.8和1.9发布，进一步增强了语言特性和工具支持。JetBrains继续推动Kotlin在多平台开发中的应用，包括Kotlin/Wasm（WebAssembly）支持，使Kotlin代码可以在浏览器中以接近原生的速度运行。

Kotlin与Android的结合：如何成为Android开发的首选语言

Android开发的痛点

在Kotlin成为Android开发的首选语言之前，Java是Android开发的主要语言。然而，Java在Android开发中存在一些痛点：

• Java的语法冗长，需要编写大量样板代码
• Java不支持函数式编程，使得处理集合和异步任务变得复杂
• Java的空指针异常问题在Android开发中尤为突出，是应用崩溃的主要原因之一
• Java需要开发者手动管理内存，虽然Android有垃圾回收机制，但仍容易出现内存泄漏
• Java不支持扩展函数，无法为现有的Android API添加便利方法

Kotlin如何解决这些痛点

Kotlin通过其语言特性有效地解决了这些痛点：

Kotlin的简洁语法大大减少了Android开发中的样板代码。例如，使用Kotlin编写一个简单的Activity：

2. class MainActivity : AppCompatActivity() {
3.     override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
4.         super.onCreate(savedInstanceState)
5.         setContentView(R.layout.activity_main)
6.         
7.         val button = findViewById<Button>(R.id.button)
8.         button.setOnClickListener {
9.             Toast.makeText(this, "Button clicked!", Toast.LENGTH_SHORT).show()
10.         }
11.     }
12. }

复制代码

使用Kotlin的View Binding可以进一步简化：

2. class MainActivity : AppCompatActivity() {
3.     private lateinit var binding: ActivityMainBinding
4.    
5.     override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
6.         super.onCreate(savedInstanceState)
7.         binding = ActivityMainBinding.inflate(layoutInflater)
8.         setContentView(binding.root)
9.         
10.         binding.button.setOnClickListener {
11.             Toast.makeText(this, "Button clicked!", Toast.LENGTH_SHORT).show()
12.         }
13.     }
14. }

复制代码

Kotlin的空安全特性有效减少了Android应用中的空指针异常：

2. // Java代码中常见的空检查
3. if (user != null && user.getName() != null) {
4.     textView.setText(user.getName());
5. }
7. // Kotlin中更简洁、更安全的写法
8. textView.text = user?.name ?: "Unknown"

复制代码

Kotlin提供了丰富的集合操作函数，使得数据处理更加简洁：

2. // Java中过滤和转换列表
3. List<String> filteredNames = new ArrayList<>();
4. for (User user : users) {
5.     if (user.getAge() >= 18) {
6.         filteredNames.add(user.getName().toUpperCase());
7.     }
8. }
10. // Kotlin中更简洁的写法
11. val filteredNames = users
12.     .filter { it.age >= 18 }
13.     .map { it.name.uppercase() }

复制代码

Kotlin的扩展函数可以为Android API添加便利方法：

2. // 为View类添加扩展函数
3. fun View.hide() {
4.     visibility = View.GONE
5. }
7. fun View.show() {
8.     visibility = View.VISIBLE
9. }
11. // 使用扩展函数
12. button.hide()
13. textView.show()

复制代码

Google的支持

Google对Kotlin的支持是其成为Android开发首选语言的关键因素：

2017年，Google在I/O开发者大会上宣布Kotlin成为Android开发的官方语言。这意味着Android Studio开始提供完整的Kotlin支持，包括代码补全、重构、调试等功能。

2019年，Google进一步宣布Kotlin成为Android开发的首选语言。这意味着新功能将优先在Kotlin中提供，Android官方文档和示例也主要使用Kotlin编写。

Google的Android Jetpack组件库开始采用Kotlin优先的设计理念，许多新功能和API首先在Kotlin中提供，然后才考虑Java支持。例如，Jetpack Compose（Android的现代UI工具包）就是完全用Kotlin设计的，充分利用了Kotlin的语言特性。

Google不断改进Android开发工具，使其更好地支持Kotlin。例如，引入了Kotlin Symbol Processing（KSP），这是一个比Kapt更快的Kotlin注解处理工具；改进了Kotlin的增量编译，提高了构建速度；增加了更多的Kotlin代码模板和示例。

开发者社区的接受

Kotlin在Android开发者社区中迅速获得了广泛的接受：

对于有Java经验的开发者来说，Kotlin的学习曲线相对平缓。Kotlin与Java高度互操作，开发者可以逐步将Java代码迁移到Kotlin，而不需要一次性重写整个项目。

许多开发者发现，使用Kotlin可以显著提高开发效率。Kotlin的简洁语法和强大特性使得编写、阅读和维护代码变得更加容易。

随着Kotlin的普及，出现了大量的学习资源，包括官方文档、教程、书籍、视频课程等。这使得开发者可以轻松地学习和掌握Kotlin。

Kotlin拥有一个活跃的社区，开发者可以在各种论坛、社交媒体和会议上分享经验和解决问题。这种社区支持使得使用Kotlin变得更加容易和愉快。

Kotlin对现代软件开发的影响

改变Java生态

Kotlin的出现对Java生态系统产生了深远的影响：

Kotlin的成功促使Java社区加快了语言改进的步伐。Java 8引入了lambda表达式和Stream API，Java 9引入了模块系统，Java 10引入了局部变量类型推断，这些改进在一定程度上受到了Kotlin的影响。

Kotlin为Java开发者提供了一个现代的替代方案，使他们能够在不放弃JVM生态系统的情况下，使用更现代、更简洁的语言进行开发。许多企业和开发团队开始在新项目中选择Kotlin而不是Java。

Kotlin的成功证明了在JVM上创新的可能性，鼓励了其他语言（如Scala、Clojure等）的发展，也促进了JVM本身的改进。

多平台开发的兴起

Kotlin的多平台项目（Kotlin Multiplatform）为跨平台开发提供了新的思路：

Kotlin Multiplatform允许开发者在不同平台（如Android、iOS、Web、后端）之间共享业务逻辑代码，同时保持平台特定的UI实现。这大大减少了开发时间和维护成本。

例如，一个典型的Kotlin Multiplatform项目结构可能如下：

2. shared/
3.   src/
4.     commonMain/
5.       kotlin/
6.         common.kt
7.     androidMain/
8.       kotlin/
9.         android.kt
10.     iosMain/
11.       kotlin/
12.         ios.kt
13. app-android/
14. app-ios/

复制代码

在这个结构中，commonMain目录包含共享的代码，而androidMain和iosMain目录包含平台特定的代码。

Kotlin Multiplatform Mobile (KMM)是Kotlin多平台开发的移动端实现，允许开发者在Android和iOS应用之间共享业务逻辑。这使得移动开发团队可以减少重复工作，提高开发效率。

Kotlin/JS允许开发者将Kotlin代码编译为JavaScript，运行在浏览器中。而Kotlin/Wasm（WebAssembly）支持则使Kotlin代码可以在浏览器中以接近原生的速度运行，为Web开发提供了新的选择。

现代UI开发的推动

Kotlin对现代UI开发产生了重要影响：

Jetpack Compose是Android的现代UI工具包，完全用Kotlin设计，充分利用了Kotlin的语言特性，如lambda表达式、扩展函数、类型安全构建器等。Compose采用声明式UI范式，使得UI开发更加简洁和直观。

例如，使用Compose编写一个简单的UI：

2. @Composable
3. fun Greeting(name: String) {
4.     Text(text = "Hello, $name!")
5. }
7. @Composable
8. fun MyApp() {
9.     Column {
10.         Greeting(name = "World")
11.         Button(onClick = { /* Handle click */ }) {
12.             Text("Click me")
13.         }
14.     }
15. }

复制代码

Compose Multiplatform将Jetpack Compose扩展到其他平台，包括桌面（Compose for Desktop）和Web（Compose for Web）。这使得开发者可以使用相同的声明式UI范式在不同平台上构建用户界面。

Kotlin和Compose的成功推动了声明式UI的普及，影响了其他UI框架和平台的设计思路。例如，Apple的SwiftUI和Google的Flutter都采用了类似的声明式UI范式。

函数式编程的普及

Kotlin对函数式编程的支持促进了函数式编程思想的普及：

Kotlin的高阶函数和lambda表达式使得函数式编程在JVM生态系统中变得更加容易和自然。许多开发者通过Kotlin接触并学习了函数式编程的概念和技术。

Kotlin鼓励使用不可变数据（通过val关键字和只读集合），这有助于编写更安全、更易于推理的代码。这种思想逐渐影响了更多开发者的编程风格。

Kotlin的标准库包含了许多函数式数据结构和操作，如序列（Sequence）、范围（Range）、集合操作函数等。这些工具使得函数式编程在实际项目中变得更加实用。

协程与异步编程

Kotlin的协程为异步编程提供了新的思路：

协程使得异步代码看起来像同步代码一样简洁和直观，大大降低了异步编程的复杂性。例如，使用协程进行网络请求：

2. suspend fun fetchUserData(): User {
3.     return apiService.getUser() // 挂起函数，不会阻塞线程
4. }
6. // 在协程中调用
7. lifecycleScope.launch {
8.     try {
9.         val user = fetchUserData()
10.         updateUi(user)
11.     } catch (e: Exception) {
12.         showError(e)
13.     }
14. }

复制代码

Kotlin协程支持结构化并发，这有助于管理异步任务的生命周期，避免资源泄漏和其他常见问题。

Kotlin协程的设计和实现影响了其他语言和框架的异步编程模型。例如，JavaScript的async/await和Python的asyncio在某种程度上与Kotlin协程有相似之处。

领域特定语言（DSL）的普及

Kotlin的语言特性使其成为构建领域特定语言（DSL）的理想选择：

Kotlin的类型安全构建器使得创建DSL变得容易和类型安全。例如，使用DSL简化Android布局的创建：

2. verticalLayout {
3.     padding = dip(30)
4.     editText {
5.         hint = "Name"
6.         textSize = 24f
7.     }
8.     button("Say Hello") {
9.         textSize = 26f
10.         onClick { toast("Hello, ${editText.text}!") }
11.     }
12. }

复制代码

Kotlin被用于创建Gradle构建脚本的DSL，替代了传统的Groovy DSL。Kotlin DSL提供了更好的类型安全性和IDE支持：

2. plugins {
3.     kotlin("jvm") version "1.8.0"
4.     application
5. }
7. application {
8.     mainClass.set("com.example.MainKt")
9. }
11. dependencies {
12.     implementation(kotlin("stdlib-jdk8"))
13.     testImplementation("org.junit.jupiter:junit-jupiter-api:5.8.1")
14.     testRuntimeOnly("org.junit.jupiter:junit-jupiter-engine:5.8.1")
15. }

复制代码

Kotlin被用于创建各种DSL，如HTML构建器、SQL查询构建器、测试DSL等。这些DSL使得特定领域的代码更加简洁和表达性强。

Kotlin的未来展望

语言特性的持续发展

Kotlin语言特性将继续发展，以满足现代软件开发的需求：

Kotlin团队正在实验性地支持类型类（Type Classes），这是一种允许在现有类型上添加新行为的机制，类似于Haskell的类型类或Rust的trait。

Kotlin可能会进一步改进泛型支持，包括更灵活的变型、更强大的类型推断等。

Kotlin可能会提供更强大的元编程能力，如编译时代码生成、宏系统等，以进一步减少样板代码和提高开发效率。

多平台开发的扩展

Kotlin多平台开发将继续扩展，覆盖更多平台和场景：

除了现有的JVM、JavaScript、Native和WebAssembly支持外，Kotlin可能会支持更多平台，如嵌入式系统、游戏开发平台等。

Kotlin多平台开发的工具链将继续改进，提供更好的IDE支持、调试工具、性能分析工具等。

随着Kotlin多平台开发的普及，将出现更多可共享的库和框架，覆盖各种常见需求，如网络请求、数据库访问、数据序列化等。

与新兴技术的结合

Kotlin将与新兴技术结合，拓展其应用领域：

Kotlin可能会提供更多支持人工智能和机器学习的库和工具，使得开发者可以使用Kotlin构建AI应用。

Kotlin的简洁性和安全性使其成为云原生和微服务开发的良好选择。未来可能会出现更多支持Kotlin的云原生框架和工具。

Kotlin/Native使得Kotlin可以运行在没有虚拟机的环境中，这使其适合物联网和边缘计算场景。未来可能会看到更多Kotlin在这些领域的应用。

性能和工具的持续优化

Kotlin的性能和开发工具将继续优化：

Kotlin编译器的性能将继续改进，减少编译时间，提高开发效率。

Kotlin的运行时性能将继续优化，特别是在Kotlin/Native和Kotlin/JS方面。

JetBrains将继续改进Kotlin的IDE支持，提供更好的代码补全、重构、调试等功能，以及更多的代码分析和优化建议。

结论

Kotlin从JetBrains的一个内部项目发展为Android开发的首选语言，并逐渐影响现代软件开发的多个方面，这一历程展现了Kotlin作为现代编程语言的强大生命力和价值。

Kotlin的成功源于其设计理念：实用、简洁、安全。它解决了Java等传统语言的一些痛点，同时保持了与Java的完全互操作性，使得开发者可以逐步迁移而不需要一次性重写现有代码。

Kotlin对现代软件开发的影响是多方面的：它改变了Java生态系统，推动了多平台开发的兴起，促进了现代UI开发的发展，普及了函数式编程思想，简化了异步编程，并推动了领域特定语言的普及。

展望未来，Kotlin语言特性将继续发展，多平台开发将扩展到更多平台和场景，Kotlin将与新兴技术结合，其性能和开发工具也将持续优化。这些发展将进一步巩固Kotlin作为现代软件开发重要语言的地位。

总之，Kotlin的诞生与发展历程是现代编程语言进化的一个缩影，它不仅解决了当前的问题，也为未来的软件开发指明了方向。无论是对于个人开发者还是企业团队，掌握Kotlin都将成为一项宝贵的技能，有助于应对现代软件开发的挑战。

版权声明

1、转载或引用本网站内容(Kotlin编程语言的诞生与发展历程从JetBrains内部项目到Android开发首选语言的进化之路及其对现代软件开发的影响)须注明原网址及作者(威震华夏关云长)，并标明本网站网址(https://www.pixtech.cc/)。

2、对于不当转载或引用本网站内容而引起的民事纷争、行政处理或其他损失，本网站不承担责任。

3、对不遵守本声明或其他违法、恶意使用本网站内容者，本网站保留追究其法律责任的权利。

本文地址: https://www.pixtech.cc/thread-31423-1-1.html