Kotlin 對(duì)象表達(dá)式和伴生對(duì)象

本篇文章將是 Kotlin 面向?qū)ο笙盗械淖詈笠黄恼?，這篇文章將會(huì)介紹幾個(gè)特殊的對(duì)象語法，這是 Kotlin 語法中獨(dú)有的。比如對(duì)象表達(dá)式 (object)，天生的單例對(duì)象它會(huì)使寫一個(gè)單例模式變得特別簡單，而不是像 Java 那樣聲明一些語法模板。此外伴生對(duì)象 (companion object) 它將替代 Java 中的 static 靜態(tài)成員。

1. 為什么需要對(duì)象表達(dá)式

1.1 對(duì)象表達(dá)式天生單例，會(huì)使得單例模式更簡單

相信很多小伙伴都手寫過 Java 中的單例模式，我們熟知單例模式必須滿足幾個(gè)條件:

• 構(gòu)造器私有化，private 修飾，主要為了防止外部私自創(chuàng)建該單例類的對(duì)象實(shí)例
• 提供一個(gè)該實(shí)例對(duì)象全局訪問點(diǎn)，在 Java 中一般是以公有的靜態(tài)方法或者枚舉返回單例類對(duì)象
• 在多線程環(huán)境下保證單例類有且只有一個(gè)對(duì)象實(shí)例，以及在多線程環(huán)境下獲取單例類對(duì)象實(shí)例需要保證線程安全。
• 在反序列化時(shí)保證單例類有且只有一個(gè)對(duì)象實(shí)例。

其實(shí)在 Java 中實(shí)現(xiàn)一個(gè)單例模式，上述條件需要寫一些模板的代碼，比如下面代碼：

public class Singleton implements Serializable {
    private Singleton() {//構(gòu)造器私有化
    }

    private static final Singleton mInstance = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {//提供公有獲取單例對(duì)象的函數(shù)
        return mInstance;
    }

    //防止單例對(duì)象在反序列化時(shí)重新生成對(duì)象
    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
        return mInstance;
    }
}

//外部調(diào)用
public class TestMain {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton.getInstance().doSomething();
    }
}

然而上述近 15 行 Java 的代碼，在 Kotlin 中使用單例，只需要簡單聲明一個(gè) object 表達(dá)式，然后在表達(dá)式內(nèi)部定義單例方法即可:

object KSingleton : Serializable {//實(shí)現(xiàn)Serializable序列化接口，通過私有、被實(shí)例化的readResolve方法控制反序列化
    fun doSomething() {
        println("do some thing")
    }

    private fun readResolve(): Any {//防止單例對(duì)象在反序列化時(shí)重新生成對(duì)象
        return KSingleton//由于反序列化時(shí)會(huì)調(diào)用readResolve這個(gè)鉤子方法，只需要把當(dāng)前的KSingleton對(duì)象返回而不是去創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象
    }
}

為什么一行簡單的 object 對(duì)象表達(dá)式就能實(shí)現(xiàn)單例，實(shí)際上這就是編譯器魔法或者說是語法糖，本質(zhì)上單例還是單例規(guī)則，這一點(diǎn)是無法改變的，而是編譯器在編譯 object 期間生成額外的單例代碼，所以要想揭開這層語法糖衣還得將 Kotlin 代碼反編譯成 Java 代碼。

public final class KSingleton implements Serializable {
   public static final KSingleton INSTANCE;

   public final void doSomething() {
      String var1 = "do some thing";
      System.out.println(var1);
   }

   private final Object readResolve() {
      return INSTANCE;//可以看到readResolve方法直接返回了INSTANCE而不是創(chuàng)建新的實(shí)例
   }

   static {//靜態(tài)代碼塊初始化KSingleton實(shí)例，不管有沒有使用，只要KSingleton被加載了，
   //靜態(tài)代碼塊就會(huì)被調(diào)用，KSingleton實(shí)例就會(huì)被創(chuàng)建，并賦值給INSTANCE
      KSingleton var0 = new KSingleton();
      INSTANCE = var0;
   }
}

可能會(huì)有人疑惑：沒有看到構(gòu)造器私有化，實(shí)際上這一點(diǎn)已經(jīng)在編譯器層面做了限制，不管你是在 Java 還是 Kotlin 中都無法私自去創(chuàng)建新的 object 單例對(duì)象。

1.2 替代 Java 中的匿名內(nèi)部類

我們都知道在 Java 中有匿名內(nèi)部類，一般情況直接通過 new 匿名內(nèi)部類對(duì)象，然后重寫內(nèi)部抽象方法。但是在 Kotlin 使用 object 對(duì)象表達(dá)式來替代了匿名內(nèi)部類，一般匿名內(nèi)部類用在接口回調(diào)比較多。比如 Java 實(shí)現(xiàn)匿名內(nèi)部類:

public interface OnClickListener {
    void onClick(View view);
}

mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() {//Java創(chuàng)建匿名內(nèi)部類對(duì)象
    @Override
    public void onClick(View view) {
        //do logic
    }
});

然而在 Kotlin 并不是直接創(chuàng)建一個(gè)匿名接口對(duì)象，而是借助 object 表達(dá)式來聲明的。

interface OnClickListener {
    fun onClick()
}

mButton.setOnClickListener(object: OnClickListener{//Kotlin創(chuàng)建object對(duì)象表達(dá)式
    override fun onClick() {
        //do logic
    }
})

2. 如何使用對(duì)象表達(dá)式

使用對(duì)象表達(dá)式很簡單，只需要像聲明類一樣聲明即可，只不過把 class 關(guān)鍵字換成了 object. 聲明格式: object + 對(duì)象名 + : + 要實(shí)現(xiàn) / 繼承的接口或抽象類 (用做單例模式場景) 和 object + : + 要實(shí)現(xiàn) / 繼承的接口或抽象類 (用做匿名內(nèi)部類場景)：

//1、用做單例模式形式
object KSingleton : Serializable {//object關(guān)鍵字 + 對(duì)象名(KSingleton) + : + 要實(shí)現(xiàn)的接口(Serializable)
    fun doSomething() {
        println("do some thing")
    }

    private fun readResolve(): Any {
        return KSingleton
    }
}

//2、用做匿名內(nèi)部類形式
mButton.setOnClickListener(object: OnClickListener{//object關(guān)鍵字 + : + 要實(shí)現(xiàn)的接口(OnClickListener)
    override fun onClick() {
        //do logic
    }
})

3. 對(duì)象表達(dá)式使用場景

在 Kotlin 中 object 對(duì)象表達(dá)式使用場景主要就是單例模式和替代匿名內(nèi)部類場景。

3.1 object 用于單例模式場景

單例場景很簡單，如果有需要使用單例模式，只要聲明一個(gè) object 對(duì)象表達(dá)式即可：

object KSingleton : Serializable {//實(shí)現(xiàn)Serializable序列化接口，通過私有、被實(shí)例化的readResolve方法控制反序列化
    fun doSomething() {
        println("do some thing")
    }

    private fun readResolve(): Any {//防止單例對(duì)象在反序列化時(shí)重新生成對(duì)象
        return KSingleton//由于反序列化時(shí)會(huì)調(diào)用readResolve這個(gè)鉤子方法，只需要把當(dāng)前的KSingleton對(duì)象返回而不是去創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象
    }
}

//在Kotlin中使用KSingleton
fun main(args: Array<String>) {
    KSingleton.doSomething()//像調(diào)用靜態(tài)方法一樣，調(diào)用單例類中的方法
}
//在Java中使用KSingleton
public class TestMain {
    public static void main(String[] args) {
        KSingleton.INSTANCE.doSomething();//通過拿到KSingleton的公有單例類靜態(tài)實(shí)例INSTANCE, 再通過INSTANCE調(diào)用單例類中的方法
    }
}

3.2 object 用于匿名內(nèi)部類場景

object 使用匿名內(nèi)部場景在開發(fā)中還是比較多的，對(duì)于需要寫一些接口回調(diào)方法時(shí)，一般都離不開 object 對(duì)象表達(dá)式。

interface OnClickListener {
    fun onClick()
}

mButton.setOnClickListener(object: OnClickListener{//Kotlin創(chuàng)建object對(duì)象表達(dá)式
    override fun onClick() {
        //do logic
    }
})

3.3 object 匿名內(nèi)部類場景和 lambda 表達(dá)式場景如何選擇

其實(shí)我們知道在 Kotlin 中對(duì)于匿名內(nèi)部類場景，除了可以使用 object 對(duì)象表達(dá)式場景還可以使用 lambda 表達(dá)式，但是需要注意的是能使用 lambda 表達(dá)式替代匿名內(nèi)部場景必須是匿名內(nèi)部類使用的類接口中只能有一個(gè)抽象方法，超過一個(gè)都不能使用 lambda 表達(dá)式來替代。所以對(duì)于 object 表達(dá)式和 lambda 表達(dá)式替換匿名內(nèi)部類場景就一目了然了。

interface OnClickListener {
    fun onClick()
}

mButton.setOnClickListener{//因?yàn)镺nClickListener中只有一個(gè)抽象方法onClick，所以可以直接使用lambda表達(dá)式的簡寫形式
    //do logic
}

interface OnLongClickListener {
    fun onLongClick()
    
    fun onClickLog()
}

mButton.setOnLongClickListener(object : OnLongClickListener {//因?yàn)镺nLongClickListener中有兩個(gè)抽象方法，所以只能使用object表達(dá)式這種形式
    override fun onLongClick() {

    }

    override fun onClickLog() {

    }
})

4. 伴生對(duì)象

在 Kotlin 中其實(shí)已經(jīng)看不到任何的 static 靜態(tài)關(guān)鍵字的字眼，我們都知道在 Java 中 static 是一個(gè)非常重要的特性，它可以用來修飾類、方法或?qū)傩?。然而，static 修飾的內(nèi)容是屬于類級(jí)別的，而不是具體的對(duì)象級(jí)別的，但是很奇怪的是在定義的時(shí)候卻與普通類成員變量和方法混合在一起。站在 Kotlin 視角來看就覺得代碼結(jié)構(gòu)很混亂，所以 Kotlin 希望盡管屬于類級(jí)別的，定義在類的內(nèi)部也希望把所有類似靜態(tài)方法、屬性都定義一個(gè)叫做 companion object 局部作用域內(nèi)，這樣一看就知道在 companion object 中是靜態(tài)的。一起來看下對(duì)比例子：

package com.imooc.test;

public class Teacher {
    private String name;
    private String sex;
    private int age;

    public Teacher(String name, String sex, int age) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.age = age;
    }
    
    //可以看到在Java中static方法和屬性都和普通類Teacher中普通成員方法屬性混在一起的
    static final String MALE = "male";
    static final String FEMALE = "FEMALE";
    
    public static boolean isWomen(Teacher teacher) {
        return teacher.sex.equals(FEMALE);
    }
}

Kotlin 希望能找到一種方式能夠?qū)刹糠执a分開，但是又不失語義，所以 Kotlin 在 object 對(duì)象表達(dá)式基礎(chǔ)上，引入了伴生對(duì)象的概念，伴生對(duì)象故名思義就是伴隨某個(gè)類的對(duì)象，它屬于這個(gè)類所有，因此伴生對(duì)象和 Java 中 static 修飾效果性質(zhì)一樣，全局只有一個(gè)單例。它聲明在類的內(nèi)部，在類被裝載的時(shí)候初始化。

package com.imooc.test

class KTeacher(private var name: String, private var sex: String, private var age: Int) {
    companion object {//在KTeacher類內(nèi)部，提出companion object作用域?qū)⑺衧tatic相關(guān)的成員屬性和方法放在一起，這樣就可以和普通成員屬性和方法分隔開了
        private const val MALE = "male"
        private const val FEMALE = "female"

        fun isWoman(teacher: KTeacher): Boolean {
            return teacher.sex == FEMALE
        }
    }
}

54. 總結(jié)

到這里有關(guān) Kotlin 中面向?qū)ο笙嚓P(guān)系列知識(shí)就介紹完畢了，總的體會(huì)下來會(huì)發(fā)現(xiàn) Kotlin 的面向?qū)ο笥泻芏嗟胤竭€是和 Java 保持一樣，但是也引入很多自己特有的語法，然而在這些語法的背后依然還是回歸到 Java 上了。但是不得不說這語法糖是真甜，寫代碼的效率將是大大提高，這也是 Kotlin 這門語言初衷，減少不必要模板代碼，讓開發(fā)者更加專注于自己業(yè)務(wù)邏輯。下篇文章將進(jìn)入 Kotlin 比較復(fù)雜且不易理解的泛型系列，會(huì)由淺入深地帶你認(rèn)識(shí) Kotlin 泛型的使用場景以及它背后的原理。