空安全(Null Safety)

在 Kotlin 中，空安全（Null Safety） 是一項設計特性，用於避免在運行時發生 NullPointerException（NPE）。

Kotlin 通過明確地將變量分為可空（nullable）與不可空（non-nullable）來實現空安全。

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1. 不可空型別

• 預設情況下，Kotlin 的變量不能為 null。
• 如果嘗試將 null 賦值給不可空變量，會導致編譯錯誤。

範例：

var name: String = "Kotlin"
// name = null // 編譯錯誤：`null` 無法賦值給非空型別

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2. 可空型別

• 如果變量需要接受 null 值，可以在型別後加上 ? 來聲明為可空型別。
• 可空型別允許變數的值為 null。

範例：

var name: String? = "Kotlin" // 可空變量初始值為 "Kotlin"
name = null // 將變量的值設為 null
println(name) // 輸出 null

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3. 安全調用操作符（?.）

• 用途：在調用可空變量的屬性或方法時，使用 ?. 可以安全地執行操作。如果變量為 null，結果會直接返回 null，而不會拋出異常。

範例：

var a: String? = null // 可空變量初始值為 null
println(a?.length) // 安全調用，輸出 null，因為 a 為 null

a = "Kotlin" // 將 a 賦值為 "Kotlin"
println(a?.length) // 安全調用，輸出 6，因為 "Kotlin" 的長度為 6

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4. Elvis 操作符（?:）

• 用途：提供一個替代值，如果變量為 null，則返回替代值。

範例：

val name: String? = null
val length = name?.length ?: 0 // 如果 name 不為 null，返回length，如果為 null，則返回 0
println(length) // 輸出 0

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5. 非空斷言操作符（!!）

• 用途：告訴編譯器變量一定不為 null。
• 注意：如果變量實際為 null，將拋出 NullPointerException。

範例：

val name: String? = null
// println(name!!.length) // 執行時會拋出 NullPointerException

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6. 可空型別的條件檢查

在操作可空型別前，可以使用條件檢查來避免 NPE。

範例：

val name: String? = null
if (name != null) {
    println(name.length) // 在這裡可以安全地使用 name
} else {
    println("name is null")
}

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7. let 函數與空安全

• 用途：let 函數常與 ?. 結合，用於執行非空情況下的操作。

範例：

val name: String? = "Kotlin"
name?.let {
    println("Name length: ${it.length}") // 如果 name 為 null，let 內部的程式碼不會執行。
}

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8. 使用泛型與空安全

Kotlin 的泛型也支持空安全檢查。例如，處理列表時可以明確指定元素是否可為 null。

範例：

val list: List<String?> = listOf("Kotlin", null, "Java")
for (item in list) {
    println(item?.uppercase() ?: "Unknown") // 安全處理每個元素
}

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9. 預防 NullPointerException 的關鍵

Kotlin 內建的空安全特性大大減少了 NullPointerException，但在以下情況下可能仍會發生：

1. 使用 !! 非空斷言時。
2. 與 Java 程式碼交互時。
3. 錯誤地初始化變量（例如，lateinit 屬性未初始化）。

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Reference

https://kotlinlang.org/docs/null-safety.html