深入浅出 Kotlin Multiplatform：跨平台开发的技术革新

在移动互联网时代，应用程序需要覆盖多个平台（Android、iOS、Web、Desktop 等）才能触达更广泛的用户。然而，为每个平台独立开发和维护应用带来了巨大的成本和复杂性。为了解决这一难题，跨平台开发技术应运而生。在众多跨平台方案中，Kotlin Multiplatform (KMP) 以其独特的优势和潜力，正逐渐成为开发者的新宠。

本文将深入浅出地介绍 Kotlin Multiplatform，包括其核心概念、工作原理、优势、适用场景、生态系统，以及与其他跨平台方案的对比，并提供一些实践建议，帮助读者全面了解这项技术革新。

1. 跨平台开发的痛点与挑战

在深入了解 KMP 之前，我们先来看看传统跨平台开发面临的痛点与挑战：

• 代码重复： 为每个平台编写相似的业务逻辑，导致大量重复代码，增加了开发和维护成本。
• 技术栈不统一： 不同平台使用不同的编程语言和框架，增加了团队协作的难度，也提高了学习成本。
• 性能和体验差异： 一些跨平台方案为了实现跨平台兼容性，牺牲了部分性能和原生体验。
• 维护困难： 当业务逻辑发生变更时，需要同步修改多个平台的代码，容易出现遗漏和错误。
• 平台特性支持不足： 一些跨平台方案难以充分利用各个平台的特性和 API。

这些痛点使得跨平台开发变得复杂、低效，甚至可能影响最终产品的质量。

2. Kotlin Multiplatform：应运而生的解决方案

Kotlin Multiplatform (KMP) 是由 JetBrains 开发的一种代码共享技术，它允许开发者使用 Kotlin 编写一次业务逻辑，然后将其编译为多个平台（Android、iOS、Web、Desktop、Server-side）的原生代码。

2.1 KMP 的核心理念：代码共享，而非 UI 共享

与许多其他跨平台方案不同，KMP 的核心理念是代码共享，而非 UI 共享。这意味着 KMP 专注于共享业务逻辑、数据模型、网络请求等非 UI 代码，而 UI 层仍然使用各个平台的原生技术进行开发。

这种设计理念带来了以下好处：

• 最大程度的代码复用： 业务逻辑只需编写一次，即可在多个平台重复使用。
• 保持原生性能和体验： UI 层使用原生技术，可以充分利用平台特性，提供最佳的用户体验。
• 灵活性和可扩展性： 可以根据需要选择共享哪些代码，以及如何与原生代码交互。
• 易于学习和上手： 开发者只需要掌握 Kotlin 语言，无需学习新的框架或 DSL。

2.2 KMP 的工作原理：Kotlin/JVM、Kotlin/Native、Kotlin/JS

KMP 的实现依赖于 Kotlin 语言的三个编译器：

• Kotlin/JVM： 将 Kotlin 代码编译为 Java 字节码，运行在 Java 虚拟机 (JVM) 上，主要用于 Android 和 Server-side 开发。
• Kotlin/Native： 将 Kotlin 代码编译为原生机器码，无需 JVM 即可直接运行，主要用于 iOS、macOS、Windows、Linux 等平台。
• Kotlin/JS： 将 Kotlin 代码编译为 JavaScript 代码，运行在浏览器或 Node.js 环境中，主要用于 Web 开发。

通过这三个编译器，KMP 可以将同一份 Kotlin 代码编译为不同平台的原生代码，实现代码的跨平台共享。

2.3 KMP 的项目结构：common、platform-specific

一个典型的 KMP 项目通常包含以下几个模块：

• commonMain： 包含所有平台共享的代码，例如业务逻辑、数据模型、网络请求等。
• androidMain： 包含 Android 平台的特定代码，例如 UI 实现、Android API 调用等。
• iosMain： 包含 iOS 平台的特定代码，例如 UI 实现、iOS API 调用等。
• jsMain/jvmMain/etc.: 可以有其他平台特有模块
• 可以通过expect/actual关键字来声明和实现在公共代码中使用平台特定功能的需求

commonMain 模块中的代码使用 Kotlin 编写，不依赖于任何平台特定的 API。androidMain 和 iosMain 模块中的代码可以使用 Kotlin 或平台原生语言（Java/Kotlin for Android, Swift/Objective-C for iOS）编写，可以访问平台特定的 API。

2.4 expect/actual 机制

在 commonMain 模块中，可以使用 expect 关键字声明一个期望的类或函数，然后在各个平台特定的模块中使用 actual 关键字提供具体的实现。

例如，在 commonMain 中声明一个期望的函数：

kotlin
// commonMain
expect fun platformName(): String

在 androidMain 中提供 Android 平台的实现：

kotlin
// androidMain
actual fun platformName(): String = "Android"

在 iosMain 中提供 iOS 平台的实现：

kotlin
// iosMain
actual fun platformName(): String = "iOS"

通过 expect/actual 机制，KMP 可以在共享代码中调用平台特定的功能，而无需在 commonMain 中引入平台相关的依赖。

3. Kotlin Multiplatform 的优势

与其他跨平台方案相比，KMP 具有以下优势：

• 原生性能和体验： UI 层使用原生技术，可以充分利用平台特性，提供最佳的用户体验。
• 代码复用率高： 业务逻辑只需编写一次，即可在多个平台重复使用。
• 灵活性和可扩展性： 可以根据需要选择共享哪些代码，以及如何与原生代码交互。
• 易于学习和上手： 开发者只需要掌握 Kotlin 语言，无需学习新的框架或 DSL。
• 与现有项目兼容： 可以逐步将 KMP 集成到现有项目中，无需重写整个应用。
• 强大的 IDE 支持： JetBrains IntelliJ IDEA 和 Android Studio 提供了对 KMP 的全面支持，包括代码补全、调试、重构等。
• 活跃的社区和生态系统： KMP 拥有一个活跃的社区和不断发展的生态系统，提供了丰富的库和工具。
• 与 Jetpack Compose Multiplatform 结合： Jetpack Compose Multiplatform 提供了声明式 UI 框架，进一步提升了跨平台 UI 开发的效率。

4. Kotlin Multiplatform 的适用场景

KMP 适用于以下场景：

• 需要同时支持 Android 和 iOS 平台的移动应用： 这是 KMP 最常见的应用场景，可以显著减少代码重复和开发成本。
• 需要跨多个平台共享业务逻辑的应用： 例如，一个应用可能需要同时支持 Android、iOS、Web 和 Desktop 平台，KMP 可以帮助共享核心业务逻辑。
• 希望逐步迁移到跨平台开发的现有项目： 可以先将部分业务逻辑迁移到 KMP，逐步扩大共享范围。
• 希望提高代码复用率和开发效率的团队： KMP 可以帮助团队减少重复劳动，提高开发效率。
• 开发跨平台库或 SDK： KMP 可以用于开发跨平台的库或 SDK，供其他开发者使用。

5. Kotlin Multiplatform 的生态系统

KMP 拥有一个不断发展的生态系统，提供了丰富的库和工具，可以帮助开发者更轻松地构建跨平台应用。

以下是一些常用的 KMP 库：

• Kotlinx.coroutines： 提供协程支持，简化异步编程。
• Kotlinx.serialization： 提供 JSON、Protobuf 等序列化支持。
• Ktor： 提供跨平台的 HTTP 客户端和服务器框架。
• SQLDelight： 提供跨平台的数据库访问库。
• Multiplatform Settings： 提供跨平台的本地存储库。
• Moko MVVM： 提供跨平台的 MVVM 框架。
• Napier: 提供跨平台的日志库

此外，还有许多其他第三方库和工具可供选择。

6. Kotlin Multiplatform 与其他跨平台方案的对比

以下是 KMP 与一些常见跨平台方案的对比：

特性	Kotlin Multiplatform	React Native	Flutter	Xamarin
编程语言	Kotlin	JavaScript	Dart	C#
UI 渲染方式	原生 UI	原生 UI 桥接	自绘 UI	原生 UI
性能	接近原生	接近原生	接近原生	接近原生
代码复用率	高	中	高	中
学习曲线	较低	中	中	中
社区活跃度	活跃	非常活跃	非常活跃	活跃
生态系统	不断发展	非常丰富	非常丰富	丰富
适用场景	代码共享优先	快速原型、Web 背景	快速原型、UI 优先	.NET 生态

• React Native： 使用 JavaScript 和 React 框架开发跨平台应用，通过原生 UI 桥接实现 UI 渲染。具有庞大的社区和生态系统，但性能和原生体验略逊于 KMP。
• Flutter： 使用 Dart 语言和自绘 UI 引擎开发跨平台应用，具有出色的性能和一致的 UI 体验。但需要学习 Dart 语言，且 UI 风格与原生略有差异。
• Xamarin： 使用 C# 和 .NET 框架开发跨平台应用，使用原生 UI 渲染。适用于 .NET 开发者，但生态系统相对较小。

总的来说，KMP 在代码共享、原生性能和体验、灵活性和可扩展性方面具有优势，适合对这些方面有较高要求的项目。

7. Kotlin Multiplatform 实践建议

以下是一些 KMP 实践建议：

• 从核心业务逻辑开始： 优先将核心业务逻辑、数据模型、网络请求等非 UI 代码迁移到 KMP。
• 逐步迁移： 可以先将部分模块迁移到 KMP，逐步扩大共享范围。
• 合理划分模块： 将共享代码和平台特定代码分离到不同的模块中，保持代码清晰。
• 充分利用 expect/actual 机制： 在共享代码中调用平台特定的功能。
• 选择合适的 KMP 库： 根据项目需求选择合适的 KMP 库，简化开发。
• 关注社区动态： 了解 KMP 的最新进展和最佳实践。
• 与 Jetpack Compose Multiplatform 结合： 如果需要跨平台 UI 开发，可以考虑使用 Jetpack Compose Multiplatform。

8. 总结

Kotlin Multiplatform (KMP) 是一种极具潜力的跨平台开发技术，它通过代码共享而非 UI 共享的方式，实现了最大程度的代码复用，同时保持了原生性能和体验。KMP 具有灵活性、可扩展性、易于学习和上手等优势，适用于各种需要跨平台共享业务逻辑的应用场景。

随着 KMP 生态系统的不断发展和完善，以及与 Jetpack Compose Multiplatform 的结合，KMP 将在跨平台开发领域发挥越来越重要的作用，为开发者带来更高效、更便捷的开发体验。 如果你正在寻找一种既能提高开发效率，又能保证应用质量的跨平台解决方案，那么 Kotlin Multiplatform 绝对值得你深入了解和尝试。