一、概述

委托模式是软件设计模式中的一项基本技巧。在委托模式中，有两个对象参与处理同一个请求，接受请求的对象将请求委托给另一个对象来处理。

Kotlin 直接支持委托模式，更加优雅，简洁。Kotlin 通过关键字 by 实现委托。

二、类委托

类的委托：一个类中定义的方法实际是调用另一个类的对象的方法来实现的。

class <类名>(<参数>:<类型>): <基类> by <参数>

以下实例中派生类 Derived 继承了接口 Base 所有方法，并且委托一个传入的 Base 类的对象来执行这些方法。
在 Derived 声明中，by 子句表示，将 b 保存在 Derived 的对象实例内部，而且编译器将会生成继承自 Base 接口的所有方法, 并将调用转发给 b。

// 创建接口
interface Base {   
    fun print()
}

// 实现此接口的被委托的类
class BaseImpl(val x: Int) : Base {
    override fun print() { print(x) }
}

// 通过关键字 by 建立委托类
class Derived(b: Base) : Base by b

fun main(args: Array<String>) {
    val b = BaseImpl(10)
    Derived(b).print() // 输出 10
}

三、属性委托

属性委托指的是一个类的某个属性值不是在类中直接进行定义，而是将其托付给一个代理类，从而实现对该类的属性统一管理。
属性委托语法格式：

val/var <属性名>: <类型> by <表达式>

• var/val：属性类型(可变/只读)
• 属性名：属性名称
• 类型：属性的数据类型
• 表达式：委托代理类

by 关键字之后的表达式就是委托, 属性的 get() 方法(以及set() 方法)将被委托给这个对象的 getValue() 和 setValue() 方法。属性委托不必实现任何接口, 但必须提供 getValue() 函数(对于 var属性,还需要 setValue() 函数)。

属性委托代理类的定义

该类需要包含 getValue() 方法和 setValue() 方法，且参数 thisRef 为进行委托的类的对象，prop 为进行委托的属性的对象。

import kotlin.reflect.KProperty
// 定义包含属性委托的类
class Example {
    var p: String by Delegate()
}

// 委托的类
class Delegate {
    operator fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): String {
        return "$thisRef, 这里委托了 ${property.name} 属性"
    }

    operator fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: String) {
        println("$thisRef 的 ${property.name} 属性赋值为 $value")
    }
}

四、标准委托

Kotlin 的标准库中已经内置了很多工厂方法来实现属性的委托。

1、延迟属性 Lazy

lazy() 是一个函数, 接受一个 Lambda 表达式作为参数, 返回一个 Lazy <T> 实例的函数，返回的实例可以作为实现延迟属性的委托： 第一次调用 get() 会执行已传递给 lazy() 的 lamda 表达式并记录结果， 后续调用 get() 只是返回记录的结果。

val lazyValue: String by lazy {
    println("computed!")     // 第一次调用输出，第二次调用不执行
    "Hello"
}

2、可观察属性 Observable

observable 可以用于实现观察者模式。
Delegates.observable() 函数接受两个参数: 第一个是初始化值, 第二个是属性值变化事件的响应器(handler)。
在属性赋值后会执行事件的响应器(handler)，它有三个参数：被赋值的属性、旧值和新值：

import kotlin.properties.Delegates

class User {
    var name: String by Delegates.observable("初始值") {
        prop, old, new ->
        println("旧值：$old -> 新值：$new")
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val user = User()
    user.name = "第一次赋值"
    user.name = "第二次赋值"
}

//执行输出结果：
//旧值：初始值 -> 新值：第一次赋值
//旧值：第一次赋值 -> 新值：第二次赋值

3、把属性储存在映射中

一个常见的用例是在一个映射（map）里存储属性的值。 这经常出现在像解析 JSON 或者做其他"动态"事情的应用中。 在这种情况下，你可以使用映射实例自身作为委托来实现委托属性。

class Site(val map: Map<String, Any?>) {
    val name: String by map
    val url: String  by map
}

fun main(args: Array<String>) {
    // 构造函数接受一个映射参数
    val site = Site(mapOf(
        "name" to "菜鸟教程",
        "url"  to "www.runoob.com"
    ))
    
    // 读取映射值
    println(site.name)
    println(site.url)
}

4、Not Null

notNull 适用于那些无法在初始化阶段就确定属性值的场合。

class Foo {
    var notNullBar: String by Delegates.notNull<String>()
}

foo.notNullBar = "bar"
println(foo.notNullBar)

注意:如果属性在赋值前就被访问的话则会抛出异常

5、局部委托属性

将局部变量声明为委托属性;
例如，你可以使一个局部变量惰性初始化：

fun example(computeFoo: () -> Foo) {
    val memoizedFoo by lazy(computeFoo)

    if (someCondition && memoizedFoo.isValid()) {
        memoizedFoo.doSomething()
    }
}
//memoizedFoo 变量只会在第一次访问时计算。 如果 someCondition 失败，那么该变量根本不会计算。

6、属性委托要求

对于只读属性(也就是说val属性), 它的委托必须提供一个名为getValue()的函数。该函数接受以下参数：

• thisRef —— 必须与属性所有者类型（对于扩展属性——指被扩展的类型）相同或者是它的超类型
• property —— 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型

这个函数必须返回与属性相同的类型（或其子类型）
对于一个值可变(mutable)属性(也就是说,var 属性),除 getValue()函数之外,它的委托还必须 另外再提供一个名为setValue()的函数, 这个函数接受以下参数:

• property —— 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型
• new value —— 必须和属性同类型或者是它的超类型。

7、翻译规则

在每个委托属性的实现的背后，Kotlin 编译器都会生成辅助属性并委托给它。 例如，对于属性 prop，生成隐藏属性 prop$delegate，而访问器的代码只是简单地委托给这个附加属性：

class C {
    var prop: Type by MyDelegate()
}

// 这段是由编译器生成的相应代码：
class C {
    private val prop$delegate = MyDelegate()
    var prop: Type
        get() = prop$delegate.getValue(this, this::prop)
        set(value: Type) = prop$delegate.setValue(this, this::prop, value)
}

Kotlin 编译器在参数中提供了关于 prop 的所有必要信息：第一个参数 this 引用到外部类 C 的实例而 this::prop 是 KProperty 类型的反射对象，该对象描述 prop 自身。

8、提供委托

通过定义 provideDelegate 操作符，可以扩展创建属性实现所委托对象的逻辑。 如果 by 右侧所使用的对象将 provideDelegate 定义为成员或扩展函数，那么会调用该函数来 创建属性委托实例。
provideDelegate 的一个可能的使用场景是在创建属性时（而不仅在其 getter 或 setter 中）检查属性一致性。
例如，如果要在绑定之前检查属性名称，可以这样写：

class ResourceLoader<T>(id: ResourceID<T>) {
    operator fun provideDelegate(
            thisRef: MyUI,
            prop: KProperty<*>
    ): ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
        checkProperty(thisRef, prop.name)
        // 创建委托
    }

    private fun checkProperty(thisRef: MyUI, name: String) { …… }
}

fun <T> bindResource(id: ResourceID<T>): ResourceLoader<T> { …… }

class MyUI {
    val image by bindResource(ResourceID.image_id)
    val text by bindResource(ResourceID.text_id)
}

provideDelegate 的参数与 getValue 相同：
thisRef —— 必须与 属性所有者 类型（对于扩展属性——指被扩展的类型）相同或者是它的超类型
property —— 必须是类型 KProperty<*> 或其超类型。
在创建 MyUI 实例期间，为每个属性调用 provideDelegate 方法，并立即执行必要的验证。
如果没有这种拦截属性与其委托之间的绑定的能力，为了实现相同的功能， 你必须显式传递属性名，这不是很方便：

// 检查属性名称而不使用“provideDelegate”功能
class MyUI {
    val image by bindResource(ResourceID.image_id, "image")
    val text by bindResource(ResourceID.text_id, "text")
}

fun <T> MyUI.bindResource(
        id: ResourceID<T>,
        propertyName: String
): ReadOnlyProperty<MyUI, T> {
   checkProperty(this, propertyName)
   // 创建委托
}

在生成的代码中，会调用 provideDelegate 方法来初始化辅助的 prop$delegate 属性。 比较对于属性声明 val prop: Type by MyDelegate() 生成的代码与 上面（当 provideDelegate 方法不存在时）生成的代码：

class C {
    var prop: Type by MyDelegate()
}

// 这段代码是当“provideDelegate”功能可用时
// 由编译器生成的代码：
class C {
    // 调用“provideDelegate”来创建额外的“delegate”属性
    private val prop$delegate = MyDelegate().provideDelegate(this, this::prop)
    val prop: Type
        get() = prop$delegate.getValue(this, this::prop)
}

注意：provideDelegate 方法只影响辅助属性的创建，并不会影响为 getter 或 setter 生成的代码。