Introduction à Kotlin

Découvrez les bases du langage de programmation Kotlin, ses fonctionnalités clés, et comment il se compare à Java. Ce tutoriel couvre les concepts fondamentaux de Kotlin, y compris les classes, les interfaces, les propriétés, la genericité, et l’interopérabilité avec Java.

Auteur

Affiliations

Emmanuel BRUNO

Université de Toulon

LIS UMR CNRS 7020

Introduction à Kotlin

• Langage moderne créé par JetBrains
• 100% interopérable avec Java
• Fonctionne sur la JVM
• Adopté officiellement pour Android
• Réduit significativement le boilerplate code

Kotlin en Action

// Java
public class Person {
    private String name;
    private int age;
    
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    } . 
    
    public String getName() {
        return name;
    }
}

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

// Usage
val person = Person("John", 30)
println(person.name)

John

Différences Clés avec Java

1. Déclaration de Variables
   • Type après le nom : val name: String (Kotlin) vs String name (Java)
   • Variables immuables : val (final) vs mutables : var

   val name: String = "John"    // Immutable (comme final en Java)
   var age: Int = 25           // Mutable (peut être modifié)

2. Syntaxe Simplifiée
   • Point-virgule optionnel en fin de ligne
   • Inférence de type avec val et var

   val message = "Hello"        // Type String inféré
   var count = 0               // Type Int inféré

3. Data Classes
   • Génération automatique des méthodes utilitaires

   data class User(val name: String, val age: Int)
   
   val user = User("John", 30)
   val copy = user.copy(age = 31)    // Copie avec modification
   val (name, age) = user            // Destructuration

4. Null Safety
   • Types non-nullables par défaut
   • Opérateurs de sécurité pour les nullables

   var name: String = "John"    // Non-nullable
   var nullableName: String? = null   // Nullable
   val length = nullableName?.length ?: 0   // Safe call avec Elvis

5. Expression Bodies
   • Fonctions en une ligne
   • Propriétés calculées

   fun double(x: Int) = x * 2
   val isAdult get() = age >= 18

Expresssions bodies

class Calculator {
    // Expression body avec type de retour explicite
    fun add(a: Int, b: Int): Int = a + b
    
    // Expression body avec type inféré
    fun multiply(a: Int, b: Int) = a * b
    
    // Expression body pour une propriété en lecture seule
    val version = "1.0"
    
    // Expression body pour une propriété calculée
    val isReady: Boolean
        get() = true
    
    // Expression body pour une propriété avec accesseurs personnalisés
    var lastOperation: String = ""
        private set
        get() = "Last: $field"
}

fun main() {
    val calc = Calculator()
    println("2 + 3 = ${calc.add(2, 3)}") 
    println("2 * 3 = ${calc.multiply(2, 3)}")
    println("Version: ${calc.version}")
    println("Ready: ${calc.isReady}")
}

main()

2 + 3 = 5
2 * 3 = 6
Version: 1.0
Ready: true

Getters et Setters en Kotlin

En Kotlin, la gestion des propriétés de classe est grandement simplifiée par rapport à Java. Par défaut, chaque propriété déclarée génère automatiquement un getter et un setter (pour les propriétés mutables var). Kotlin permet également de personnaliser ces accesseurs pour ajouter de la logique métier, des validations, ou des calculs. Les propriétés peuvent être en lecture seule (val), avoir des accesseurs personnalisés, utiliser des backing fields, ou même être calculées à la demande. Cette approche réduit considérablement le code boilerplate tout en maintenant un niveau élevé d’encapsulation.

class Temperature {
    // Propriété avec getter/setter par défaut
    var celsius: Double = 0.0
    
    // Propriété avec getter/setter personnalisé
    var fahrenheit: Double = 32.0
        get() = celsius * 9/5 + 32
        set(value) {
            celsius = (value - 32) * 5/9
        }
        
    // Propriété en lecture seule (getter uniquement)
    val kelvin: Double
        get() = celsius + 273.15
        
    // Backing field protégé avec getter public
    private var _data: String = ""
    val data: String
        get() = _data
}

// Usage
fun main() {
    val temp = Temperature()
    temp.celsius = 25.0
    println("Fahrenheit: ${temp.fahrenheit}") // 77.0
    println("Kelvin: ${temp.kelvin}")        // 298.15
}

Membres Statiques en Kotlin

En Kotlin, il n’existe pas de mot-clé static comme en Java. À la place, Kotlin propose deux mécanismes principaux pour implémenter des fonctionnalités similaires :

1. Le companion object qui permet de définir des membres liés à une classe (équivalent aux méthodes/propriétés statiques Java)
2. La déclaration object qui crée un singleton avec tous ses membres “statiques”

Ces deux approches offrent plus de flexibilité que le simple mot-clé static de Java, tout en permettant une meilleure encapsulation et la possibilité d’implémenter des interfaces. Pour l’interopérabilité avec Java, l’annotation @JvmStatic permet de générer de véritables membres statiques.

// Companion object - équivalent des membres statiques
class MathUtils {
    companion object {
        const val PI = 3.14159
        
        fun square(x: Int): Int = x * x
        
        @JvmStatic  // Pour utilisation depuis Java
        fun cube(x: Int): Int = x * x * x
    }
}

// Object declaration - Singleton avec membres statiques
object Configuration {
    const val VERSION = "1.0.0"
    var apiKey: String = ""
    
    fun initialize() {
        println("Configuration initialized")
    }
}

// Usage
fun main() {
    println(MathUtils.PI)
    println(MathUtils.square(4))
    
    Configuration.apiKey = "xyz"
    Configuration.initialize()
}

Null Safety

//| error: true
// Variables non-nullables par défaut
var name: String = "John"
//name = null // Erreur de compilation

// Variables nullables explicites
var nullableName: String? = "John"
nullableName = null // OK

// Safe calls
println(nullableName?.length)

// Elvis operator
val len = nullableName?.length ?: 0

null

Avantages

• NullPointerException évités à la compilation
• Gestion explicite des nulls
• Opérateurs de sécurité intégrés
• Vérification statique du null-safety

Extensions Functions

// Extension function
fun String.addHello(): String {
    return "Hello $this"
}

// Usage
val name = "John"
println(name.addHello())
// Output: Hello John

// Extension property
val String.lastChar: Char
    get() = this[length - 1]

Bénéfices

• Étendre des classes existantes
• Améliorer la lisibilité
• Organiser le code
• Réutilisation facilitée

Smart Casts

fun printLength(obj: Any) {
    if (obj is String) {
        // obj est automatiquement casté en String
        println(obj.length)
    }
}

// Pattern Matching avec when
fun describe(obj: Any): String =
    when (obj) {
        1 -> "One"
        "Hello" -> "Greeting"
        is Long -> "Long number"
        !is String -> "Not a string"
        else -> "Unknown"
    }

Avantages

• Casts automatiques sûrs
• Pattern matching puissant
• Vérification exhaustive
• Code plus concis

Coroutines

// Suspend function
// Fonction asynchrone
suspend fun fetchUser(): User {
    delay(1000) // non bloquant
    return User("John")
}

// Usage
// Appel asynchrone
GlobalScope.launch {
    val user = fetchUser()
    println(user)
}

// Flow
// Flux de données asynchrone
flow {
    for (i in 1..3) {
        delay(100)
        emit(i)
    }
}.collect { value -> 
    println(value)
}

Caractéristiques

• Asynchrone léger
• Séquentiel en apparence
• Annulation structurée
• Gestion des erreurs simplifiée

Classe en Kotlin

Types de Classes

// Classe standard
class User(val name: String)

// Data class
data class Person(
    val name: String,
    val age: Int
)

// Classe abstraite
abstract class Shape {
    abstract fun area(): Double
}

// Object (singleton)
object Config {
    const val VERSION = "1.0"
}

// Companion object
class Factory {
    companion object {
        fun create() = Factory()
    }
}

Caractéristiques

• Classes final par défaut
• Constructeur primaire dans l’en-tête
• Initialiseurs avec init
• Propriétés dans le constructeur
• Héritage explicite avec open
• Délégation avec by
• Visibilité par défaut: public

Exemple Complet

open class Animal(val name: String) {
    open fun makeSound() = "..."
}

class Dog(
    name: String,
    val breed: String
) : Animal(name) {
    override fun makeSound() = "Woof!"
    
    init {
        println("Dog $name created")
    }
}

// Usage
fun main() {
    val dog = Dog("Rex", "Labrador")
    println("${dog.name} says: ${dog.makeSound()}")
}

Points Clés

1. Constructeur Primaire
   • Partie de la déclaration de classe
   • Initialiseurs avec init
   • Paramètres peuvent être propriétés
2. Héritage
   • Classes final par défaut
   • Mot-clé open pour permettre l’héritage
   • override explicite obligatoire
3. Visibilité
   • public par défaut
   • private, protected, internal
   • S’applique aux classes et membres

Interface en Kotlin

// Interface basique
interface Movable {
    fun move()
    val speed: Int
    
    // Méthode avec implémentation par défaut
    fun describe() = "Moving at $speed"
}

// Interface avec propriété par défaut
interface Named {
    val name: String
        get() = "Unknown"
}

// Implémentation
class Car : Movable, Named {
    override val speed = 100
    override val name = "Ferrari"
    override fun move() = println("Vrooom!")
}

Caractéristiques

• Peuvent contenir des propriétés abstraites
• Méthodes par défaut possibles
• Implémentation multiple autorisée
• Pas d’état (pas de champs)
• Délégation possible avec by

Genericité en Kotlin

// Classe générique basique
class Box<T>(var content: T)

// Variance déclarée
interface Source<out T> {
    fun next(): T
}

// Contraintes de type
class NumberBox<T : Number>(var value: T)

// Type projection
fun copy(from: Array<out Any>, to: Array<Any>) {
    from.forEachIndexed { i, e -> to[i] = e }
}

// Fonctions génériques
fun <T> printBox(box: Box<T>) {
    println(box.content)
}

Concepts Clés

• Variance: in/out
• Contraintes de type
• Projections de type
• Star projections *
• Reified type parameters

Propriétés en Kotlin

class User {
    // Propriété simple
    var name: String = ""
    
    // Propriété en lecture seule
    val id: Int = 1
    
    // Propriété avec accesseurs
    var age: Int = 0
        get() = field
        set(value) {
            if (value >= 0) field = value
        }
    
    // Propriété calculée
    val isAdult: Boolean
        get() = age >= 18
    
    // Propriété avec délégation
    val lazy: String by lazy {
        println("Computing...")
        "Lazy Value"
    }
}

Fonctionnalités

• Backing field avec field
• Accesseurs personnalisables
• Délégation de propriétés
• Late initialization lateinit
• Propriétés calculées

Interopérabilité avec Java

Principes Fondamentaux

Interopérabilité Bidirectionnelle

• Kotlin et Java peuvent coexister dans le même projet
• Appels transparents entre les deux langages
• Pas besoin d’adaptateurs ou de wrappers
• Compilation vers le même bytecode Java

De Java vers Kotlin

Utilisation de Java en Kotlin

1. Accès aux Classes Java
   • Import direct des classes Java
   • Utilisation naturelle des API Java
   • Support complet des frameworks Java
   • Conversion automatique des collections
2. Adaptations Automatiques
   • Getters/Setters → Propriétés Kotlin
   • Interfaces SAM → Lambdas Kotlin
   • Checked Exceptions → Gestion optionnelle
   • Types primitifs → Types Kotlin

De Kotlin vers Java

📤 Utilisation de Kotlin en Java

1. Fonctionnalités Kotlin en Java
   • Properties → Getters/Setters
   • Extension functions → Méthodes statiques
   • Data classes → Classes Java standard
   • Named parameters → Arguments standards
2. Annotations Spéciales
   • @JvmStatic pour méthodes statiques
   • @JvmField pour champs publics
   • @JvmOverloads pour paramètres optionnels
   • @JvmName pour noms personnalisés

Considérations Importantes

⚠️ Points d’Attention

1. Null Safety
   • Types nullables Kotlin → Types Java standards
   • Types Java → Platform Types en Kotlin
   • Vérifications de nullité à runtime
2. Collections
   • Collections Kotlin → Collections Java
   • Mutabilité préservée
   • Conversions automatiques
3. Spécificités
   • Extensions Kotlin → Méthodes statiques Java
   • Coroutines → Compatibilité avec futures/callbacks
   • Propriétés → Pattern JavaBean

Apprendre Kotlin

• Pour travailler :
  • Kotlin Playground
  • IntelliJ IDEA
  • SDKMan: sdk install kotlin
• Learning by exemple