زبان برنامه نویسی Kotlin

مرور کلی

کاتلین یک زبان برنامه‌نویسی با نوع ایستا است که توسط شرکت جت‌برینز توسعه یافته و به خاطر سینتکس مختصر، قابلیت تعامل با جاوا و ویژگی‌های ایمنی‌اش شناخته می‌شود. این زبان بر روی ماشین مجازی جاوا (JVM) اجرا می‌شود و همچنین می‌تواند به جاوااسکریپت یا کد بومی از طریق کاتلین/نیتیو کامپایل شود. کاتلین برای اولین بار در سال ۲۰۱۱ منتشر شد و به‌ویژه در توسعه اندروید به محبوبیت قابل توجهی دست یافته است، به لطف ویژگی‌های مدرنی که بهره‌وری و نگهداری توسعه‌دهندگان را افزایش می‌دهد.

جنبه‌های تاریخی

ایجاد و توسعه اولیه

کاتلین توسط جت‌برینز، شرکتی که به خاطر تولید محیط‌های توسعه یکپارچه (IDE) قدرتمند مانند IntelliJ IDEA شناخته شده است، ایجاد شد. این زبان به‌گونه‌ای طراحی شده است که برخی از نقاط ضعف جاوا را برطرف کند در حالی که تعامل کامل با آن را حفظ می‌کند. انتشار اولیه در سال ۲۰۱۱ با بهبودهای مداوم دنبال شد و در سال ۲۰۱۶، گوگل از پشتیبانی رسمی کاتلین در اندروید خبر داد که به‌طور قابل توجهی پذیرش آن را افزایش داد.

تکامل و وضعیت کنونی

از زمان معرفی، کاتلین به یک زبان برنامه‌نویسی قوی تبدیل شده است. انتشار کاتلین ۱.۰ در فوریه ۲۰۱۶ یک نقطه عطف مهم بود زیرا به یک نسخه پایدار تبدیل شد. به‌روزرسانی‌های بعدی ویژگی‌های جدیدی مانند کوروتین‌ها برای برنامه‌نویسی غیرهمزمان، استنتاج نوع و کلاس‌های داده را معرفی کردند که کاتلین را برای توسعه‌دهندگان جذاب‌تر کرده است. از سال ۲۰۲۳، کاتلین به‌طور فعال در حال توسعه است و به‌طور گسترده‌ای برای توسعه اندروید، توسعه وب (از طریق کاتلین/JS) و برنامه‌های سمت سرور استفاده می‌شود.

الهامات، روابط و کاربردها

کاتلین از زبان‌های برنامه‌نویسی مختلفی مانند جاوا، اسکالا، گرووی و C# الهام گرفته است. سینتکس و اصول طراحی آن ترکیبی از برنامه‌نویسی تابعی و شی‌گرا را ارائه می‌دهد که آن را به انتخابی چندمنظوره برای توسعه‌دهندگان تبدیل می‌کند. کاتلین به‌ویژه در اکوسیستم اندروید قوی است، اما همچنین در توسعه سمت سرور (با استفاده از فریم‌ورک‌هایی مانند Ktor و Spring)، توسعه موبایل چندسکویی (با کاتلین مولتی‌پلتفرم موبایل) و حتی در برنامه‌های دسکتاپ و وب کاربرد دارد.

ویژگی‌های سینتکس

ایمنی در برابر null

کاتلین به‌طور ذاتی از ایمنی در برابر null پشتیبانی می‌کند و احتمال بروز NullPointerExceptions را کاهش می‌دهد. این امر از طریق انواع nullable و non-nullable محقق می‌شود.

var nonNullString: String = "Hello"
var nullableString: String? = null

استنتاج نوع

کاتلین دارای استنتاج نوع قدرتمندی است که به کامپایلر اجازه می‌دهد نوع‌ها را از زمینه استنتاج کند و حجم کد را کاهش دهد.

val number = 42  // به‌طور خودکار به عنوان Int استنتاج می‌شود
val message = "Hello, Kotlin!"  // به‌طور خودکار به عنوان String استنتاج می‌شود

کلاس‌های داده

کاتلین ایجاد کلاس‌ها را با کلاس‌های داده ساده می‌کند که به‌طور خودکار متدهای equals، hashCode، toString و copy را تولید می‌کنند.

data class User(val name: String, val age: Int)

توابع افزونه

کاتلین اجازه می‌دهد توابع جدیدی به کلاس‌های موجود اضافه شوند بدون اینکه کد منبع آن‌ها تغییر کند.

fun String.addExclamation(): String {
    return this + "!"
}

val excited = "Hello".addExclamation() // "Hello!"

توابع مرتبه بالاتر

کاتلین از توابع مرتبه بالاتر پشتیبانی می‌کند که به توابع اجازه می‌دهد به عنوان پارامتر منتقل شوند.

fun performOperation(a: Int, b: Int, operation: (Int, Int) -> Int): Int {
    return operation(a, b)
}

val sum = performOperation(2, 3, { x, y -> x + y }) // ۵ را برمی‌گرداند

کوروتین‌ها

کوروتین‌های کاتلین برنامه‌نویسی غیرهمزمان را ساده می‌کنند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند کد غیرمسدودکننده‌ای را به سبک ترتیبی بنویسند.

import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
    launch {
        delay(1000L)
        println("World!")
    }
    println("Hello,")
}

اشیاء همراه

کاتلین از اشیاء همراه پشتیبانی می‌کند که اجازه می‌دهد متدها و ویژگی‌های استاتیک بدون نیاز به کلیدواژه‌های استاتیک تعریف شوند.

class Factory {
    companion object {
        fun create(): Factory {
            return Factory()
        }
    }
}

val factory = Factory.create()

کلاس‌های مهر و موم شده

کلاس‌های مهر و موم شده سلسله‌مراتب نوع‌ها را با محدود کردن وراثت کلاس‌ها تقویت می‌کنند و راهی برای نمایش سلسله‌مراتب کلاس‌های محدود فراهم می‌کنند.

sealed class Result
data class Success(val data: String) : Result()
data class Error(val exception: Exception) : Result()

آرگومان‌های پیش‌فرض و نام‌گذاری شده

کاتلین اجازه می‌دهد مقادیر پیش‌فرض برای پارامترها تعیین شود و آرگومان‌های نام‌گذاری شده را فعال می‌کند که باعث می‌شود فراخوانی توابع خواناتر و انعطاف‌پذیرتر شود.

fun greet(name: String = "Guest") {
    println("Hello, $name")
}

greet() // Hello, Guest
greet("Alice") // Hello, Alice

بارگذاری اپراتور

کاتلین از بارگذاری اپراتور پشتیبانی می‌کند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد رفتار سفارشی برای عملیات روی اشیاء تعریف کنند.

data class Point(val x: Int, val y: Int) {
    operator fun plus(other: Point) = Point(x + other.x, y + other.y)
}

ابزارهای توسعه‌دهنده و فرآیندهای ساخت

زمان اجرا و کامپایلرها

کاتلین به بایت‌کد JVM، جاوااسکریپت یا باینری‌های بومی کامپایل می‌شود و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که پلتفرم مناسب برای پروژه‌های خود را انتخاب کنند. کامپایلر کاتلین می‌تواند از طریق خط فرمان فراخوانی شود و به‌طور یکپارچه با IntelliJ IDEA و Android Studio ادغام می‌شود.

محیط‌های توسعه یکپارچه (IDE)

محیط‌های توسعه محبوب برای توسعه کاتلین شامل:

ساخت پروژه‌ها

برای ساخت پروژه‌های کاتلین، گرادل ابزار ساخت ترجیحی است که از Kotlin DSL برای اسکریپت‌های ساخت استفاده می‌کند تا سینتکس بیان‌تری ارائه دهد.

plugins {
    kotlin("jvm") version "1.5.31"
}

repositories {
    mavenCentral()
}

dependencies {
    implementation("org.jetbrains.kotlin:kotlin-stdlib")
}

کاربردهای کاتلین

کاتلین به‌طور گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف استفاده می‌شود، از جمله:

مقایسه با زبان‌های مشابه

کاتلین شباهت‌هایی با چندین زبان برنامه‌نویسی دارد که مقایسه آن را آسان می‌کند:

ترجمه منبع به منبع

کاتلین ابزارهای خاص و گسترده‌ای برای ترجمه منبع به منبع مانند برخی زبان‌های دیگر ندارد، اما ابزارهایی وجود دارند که از ترجمه کد کاتلین به جاوااسکریپت از طریق کاتلین/JS پشتیبانی می‌کنند. همچنین، برای تبدیل کد جاوا به کاتلین، جت‌برینز ابزارهای داخلی در IntelliJ IDEA را برای تسهیل این فرآیند فراهم می‌کند که انتقال از جاوا به کاتلین را به‌ویژه برای پروژه‌های جاوای موجود آسان می‌کند.