重学 Kotlin —— object，史上最 “快” 单例？(1)

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519人浏览 · 2024-05-11 17:35:12

2401_84003733 · 2024-05-11 17:35:12 发布

正文

object 的三种用法

Kotlin 的 object 关键字有三种用法：

对象声明 ，一般用来实现单例
伴生对象 ，类似 Java 的 static 关键字，也可以用于工厂方法模式
对象表达式 ，一般用来代替 Java 的匿名内部类

下面就逐个来看看这三种用法的本质。

对象声明

object 的语义是这样的： 定义一个类并创建一个实例 。不管是对象声明，还是下面会说到的另外两种用法，都是遵循这一语义的。

作为对象声明，它可以直接用来实现单例模式：

object Singleton{ fun xxx(){} }

话不多说，直接 Decompile 看 Java 代码：

public final class Singleton { public static final Singleton INSTANCE; public final void xxx() { } private Singleton() { } static { Singleton var0 = new Singleton(); INSTANCE = var0; } }

从 Java 代码中可以看出来，显然这是一个单例模式。

私有构造函数
通过静态字段对外提供实例
静态代码块中直接初始化，线程安全 。

这里插播一个问题，static 代码块在何时执行？

首先类加载阶段可以分为加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载七个步骤。static 代码块就是在 初始化 阶段执行的。那么，哪些场景会触发类的初始化呢？有如下几种场景：

通过 new 实例化对象
读写一个类的静态字段
调用一个类的静态方法
对类进行反射调用

按照上面反编译出来的 Java 代码，获得单例对象的方法是 Singleton.INSTANCE ，即调用 Singleon 类的静态字段 INSTANCE，就会触发类的初始化阶段，也就触发了 static 代码块的执行，从而完成了单例对象的实例化。同时，由于类加载过程天生线程安全，所以 Kotlin 的 object 单例活脱脱的就是一个线程安全的懒汉式单例(访问时初始化)。

此外，object 声明的单例类和普通类一样，可以实现接口，继承类，也可以包含属性，方法。但是它不能由开发者手动声明构造函数，从反编译出来的 Java 代码可以看到，它只有一个 private 构造函数。

所以，这对实际的业务场景是有一定限制的。对于需要携带参数的单例类，object 就有点力不从心了。当然也不难解决，模仿 Java 的写法就行了，这里以 DCL 模式为例。

class Singleton private constructor(private val param: Int) { companion object { @Volatile private var instance: Singleton? = null fun getInstance(property: Int) = instance ?: synchronized(this) { instance ?: Singleton(property).also { instance = it } } } }

说到这，你应该了解了 object 实现单例模式的本质。下面来看看 伴生对象 。

伴生对象

你可以回想一下，你在 Kotlin 中使用过 static 关键字吗？答案肯定是没有。通常我们可以在顶层文件中直接定义常量和顶层函数，但有的时候我们的确需要在类中定义静态常量或函数，这样显得更加直观。这就是 伴生对象 的应用场景。

伴生对象，顾名思义，就是伴随着类而存在的对象，在类加载的时候初始化。

class User(val male: Int){ companion object { val MALE = 0 fun isMale(male:Int) = male == MALE } }

这样就可以像调用 static 一样调用伴生对象中的属性和函数，而无需创造类实例。

User.MALE User.isMale(1)

还是直接看 Java 代码。

public final class User { private final int male; private static final int MALE = 0; public static final User.Companion Companion = new User.Companion((DefaultConstructorMarker)null); public final int getMale() { return this.male; } public User(int male) { this.male = male; } public static final class Companion { public final int getMALE() { return User.MALE;public static final User.Companion Companion = new User.Companion((DefaultConstructorMarker)null); } public final boolean isMale(int male) { return male == ((User.Companion)this).getMALE(); } private Companion() { } // $FF: synthetic method public Companion(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) { this(); } } }

编译器为我们生成了一个叫做 Companion 的静态内部类，注意它的 getMale() 和 isMale() 方法并不是静态方法，所以实际去访问的时候还是需要一个 Companion 实例的。这里实例就是 User 类中定义的静态成员变量 Companion ：

public static final User.Companion Companion = new User.Companion((DefaultConstructorMarker)null);

看到静态字段，又该想到在类加载的时候初始化的了。那么，哪个操作触发了类加载呢？我们来反编译一下 User.MALE 的 Java 代码。

User.Companion.getMALE();

所以也是访问时时会初始化伴生对象。再回想一下前面说过的，

object 其实我们可以把它理解成 定义一个类并创建一个实例 。

伴生对象仍旧符合这一语义。

在 Java 中如何调用伴生对象呢？User.Companion.isMale(1) 即可。另外，我们可以给伴生对象命名，如下所示：

companion object X { ... }

那么，编译器生成的类就不是 Companion 了，而是 X 。在 Java 中就可以用 User.X.isMale(1) 了。

了解了伴生对象的本质之后，再来说两个它的其他用法。

创建静态工厂方法

interface Car { val brand: String companion object { operator fun invoke(type: CarType): Car { return when (type) { CarType.AUDI -> Audi() CarType.BMW -> BMW() } } } }

这里重载了 invoke() 方法，调用时直接 Car(CarType.BMW) 即可。你可以试着用 Java 代码实现上面的逻辑，对比一下。

伴生对象扩展方法

伴生对象也是支持扩展方法的。还是以上面的 Car 为例，定义一个根据汽车品牌获取汽车类型的扩展方法。

总结

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