Programmieren lernen mit Kotlin

1	Einführung

Kotlin ist eine Programmiersprache, die verschiedene Ansätze verfolgt. Sie erlaubt objektorientierte und funktionale Programmierung. Das Entwickeln mit objektorientierten Programmiersprachen gehört heute zu den Grundanforderungen aller Informatikerinnen und Informatiker. Es gibt Ihnen die Möglichkeit, eigene Projektideen umzusetzen, betriebliche Prozesse zu modellieren und nützliche Werkzeuge für Anwender zu entwickeln. Die objektorientierte Herangehensweise schärft zudem Ihre analytischen und ganzheitlichen Denkfähigkeiten. Denn Sie müssen Sachverhalte differenziert betrachten, Theorien und Modelle entwickeln, Prozesse analysieren und optimieren, Probleme ganzheitlich betrachten und abwägen, Probleme in Teilprobleme zerlegen, die (Anwendungs-) Story verstehen und erzählen können. Zudem erlernen Sie ein systematisches Vorgehen für Problemlöseaufgaben und damit kreative Denkweisen. Objektorientierte Denker sind Weltversteher und Weltveränderer!

Weltversteher, weil sie die wahrgenommene Welt der Situation entsprechend und der Aufgabe angemessen in Klassen und Objekte, Zustandsbeschreibungen und Verhaltensweisen, Rollen und Beziehungen abbilden können. Weltveränderer, weil gute (und leider auch schlechte) Software unmittelbaren Einfluss auf den Lebensalltag der Anwender hat. Denken Sie nur daran, was mit Software alles möglich ist. Und bald werden Sie die nächste großartige App entwickeln! Während Objekte unsere Welt besonders gut abbilden, ist der Vorteil von Funktionen, dass sie Rechenregeln und Transformationen mit mathematischer Präzision festlegen können. Funktionale Programmieransätze bauen darauf auf und unterstützen uns dabei, Funktionalitäten miteinander zu verknüpfen, zu testen und wiederzuverwenden. Kotlin vereint diese und andere Konzepte zu einer modernen Sprache.

Kotlin ist eine noch recht junge Programmiersprache, die sich jedoch rasant durchsetzt. Fast alle kommerziell erfolgreichen Android-Apps werden derzeit in Kotlin entwickelt. Und das, obwohl Kotlin der Öffentlichkeit erst im Jahr 2011 erstmals vorgestellt wurde. Eine stabile Version gibt es seit 2016. Inzwischen hat Kotlin die Version 1.9 erreicht. Diese Version wurde am 6. Juli 2023 veröffentlicht, also kurz vor Redaktionsschluss dieses Buches. Wir haben die Neuerungen bereits in diesem Buch berücksichtigt und weisen an einzelnen Stellen darauf hin, wenn eine bestimmte Kotlin-Version benötigt wird. Das nächste größere Release wird Kotlin 2.0 sein.

Wir haben alle Kotlin-Entwicklerkonferenzen (KotlinConf) der letzten Jahre besucht und sind von der großen und aktiven Entwicklercommunity sehr begeistert. Neue Sprachfeatures werden mit der Community diskutiert, und Google bevorzugt Kotlin nicht nur als Entwicklungssprache für die Android-Plattform, sondern stellt selbst große Teile des eigenen Codes auf Kotlin um. Viele bekannte Firmen setzen auf Kotlin und teilen auf der KotlinConf ihre Erfahrungen. Damit ist Kotlin im Gegensatz zu vielen anderen neuen Sprachen keine „akademische Sprache“, die nur für die Hochschullehre interessant ist. Ganz im

Gegenteil: Immer mehr Firmen, Entwickler und Open-Source-Projekte wechseln zu Kotlin, da sich mit dieser Sprache Lösungen schneller und sicherer entwickeln lassen. Mit Jetpack Compose steht zudem ein sehr guter und moderner Ansatz für die Entwicklung grafischer Benutzeroberflächen bereit, mit dem sich nicht nur mobile Apps sehr schnell umsetzen lassen, sondern auch Desktop-Anwendungen für Ihren Mac oder PC.

Kotlin wurde von der Firma JetBrains entwickelt und steht unter einer Open Source-Lizenz. JetBrains ist ein führender Anbieter für integrierte Entwicklungsumgebungen wie z. B. IntelliJ. Bei JetBrains hat man irgendwann festgestellt, dass die Entwicklung mit der Programmiersprache Java an vielen Stellen zu aufwendig ist. Kotlin wurde basierend auf dem Erfahrungswissen, was effiziente Softwareentwickler wirklich benötigen, konzipiert. Kotlin vereint dabei viele erprobte Konzepte aus den letzten Jahrzehnten. Kotlin setzt konsequent auf Mechanismen, die sich bewährt haben und die in der Programmierpraxis zu einer erhöhten Produktivität führen – und dadurch letztlich mehr Freude bereitet. Ja, Kotlin macht Spaß!

1.1	Eine Sprache für viele Plattformen

Mit Kotlin können Sie für viele verschiedene Plattformen entwickeln.

Android: Kotlin ist die primäre Entwicklungssprache für die Android-Plattform von Google. Damit hat sie eine hohe Relevanz, da sich Apps für Android mit Kotlin schneller, besser und leichter entwickeln lassen.

JVM: Programme, die in Kotlin geschrieben werden, können für die Java-Plattform kompiliert werden. Das heißt: Die Kotlin-Programme werden in Java-Bytecode übersetzt und laufen dann auf jeder Java Virtuellen Maschine (JVM). Diese JVMs gibt es für verschiedene Betriebssysteme. Ihre Programme können also auf verschiedenen Rechnersystemen ausgeführt werden.

JavaScript: Kotlin kann aber auch nach JavaScript übersetzt werden. Das heißt: Sie können die Programmierung von Webanwendungen auch mit Kotlin durchführen. Dies gilt sowohl für die Programmierung des Clients (also JavaScript, das im Browser ausgeführt wird) als auch des Servers (also JavaScript, das auf dem Server ausgeführt wird).

Kotlin Native: Darüber hinaus gibt es mit Kotlin Native den Ansatz, ein Kotlin-Programm direkt für eine bestimmte Rechnerarchitektur zu kompilieren. Es wird also nicht Bytecode für eine virtuelle Maschine wie die JVM erzeugt, sondern echter Maschinencode für die jeweilige Plattform (z. B. iOS, Mac oder Linux).

Kotlin Multiplattform: Die Multiplattform-Entwicklung zielt darauf ab, dass Sie Ihre Programme einmal schreiben und dann auf verschiedenen Plattformen wie z. B. Android, iOS, Desktop-Systeme und im Web laufen lassen können. Dabei wird die Anwendungslogik geteilt und für alle Systeme verwendet. Sie legen z. B. nur einmal fest, wie Daten verarbeitet werden sollen. Die Gestaltung der Benutzeroberfläche kann dann die nativen Bedienelemente der verschiedenen Plattformen berücksichtigen. Mit Jetpack Compose, das wir ebenfalls in diesem Buch behandeln, ist es sogar möglich, die gesamte Benutzeroberfläche plattformübergreifend zu gestalten. Diese Technologie befindet sich allerdings aktuell noch zum Teil in der Alpha-Version (Stand Juli 2023).

1.2	Deshalb ist Kotlin so besonders

Hier noch einmal die wichtigsten Gründe, die für Kotlin sprechen:

Einfacher Einstieg: Kotlin lässt sich schneller lernen. Es ist verständlicher, und die Sprachelemente sind prägnanter, also ausdrucksstärker. Sie können sich besser auf die wesentlichen Konzepte fokussieren, da unnötiger „Boilerplate Code“ entfällt. Das ist Code, der eigentlich nicht nötig ist, z. B. weil er keine neuen Sachverhalte ausdrückt. Ein Beispiel sind die vielen setter- und getter-Methoden, die man in anderen Programmiersprachen wie zum Beispiel Java schreiben muss.

Eleganter: Viele Programme lassen sich mit Kotlin eleganter schreiben. Mehr noch: Man muss die Programme eleganter schreiben. Sie lernen also gleich den richtigen Stil und können diesen auch in anderen Sprachen einsetzen.

Effiziente Entwicklung: Vieles lässt sich in Kotlin kürzer und effizienter ausdrücken. Das spart nicht nur Zeit beim Schreiben des Quellcodes. Durch kurze, übersichtliche Programme lassen sich Fehler besser vermeiden, und Sie behalten besser den Überblick.

Effiziente Ausführung: Kotlin stellt viele optimierte Algorithmen für immer wieder anfallende Aufgaben zur Verfügung. Das Verarbeiten oder Sortieren von Listen ist in Kotlin sehr gut gelöst und leicht nutzbar.

Erprobte Konzepte: Kotlin baut auf erprobten Konzepten auf. Die Sprache enthält konzeptionell nichts Neues, dafür (fast) alles Gute aus den letzten 50 Jahren Softwareentwicklung. Die Sprache ist praktisch und effizient, bietet mehr Sicherheit und vereint objektorientierte und funktionale Programmierkonzepte.

Erklärt sich selbst: Der Quellcode ist lesbarer für Menschen. Sie können den Code von anderen Entwicklern (und womöglich Ihren eigenen Code selbst nach ein paar Wochen) viel besser verstehen.

Error-less: Viele Fehler, die man in anderen Sprachen leicht machen kann, werden in Kotlin gar nicht erst zugelassen oder zumindest leichter vermieden. So gibt es in Kotlin beispielsweise keine sogenannten Null-Fehler mehr.

Erfrischend: Viele Entwickler berichten, dass das Entwickeln mit Kotlin wieder mehr Spaß macht! Und tatsächlich bekommt man beim Entwickeln mit Kotlin leuchtende Augen. Und manchmal auch tränende Augen – vor Freude über Kotlin und Ärger darüber, dass früher so vieles...