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Kotlin - 伴生对象与静态成员

#object 关键字

Kotlin 中有一种特殊的类，它本身也是一个实例（单例），这种既是类又是对象的类需要使用 object 关键字声明（普通类声明使用 class），它跟普通类一样，也可以实现接口和继承父类：

object MusicPlayer : Player(), OnStatusChangeListener {

    var state: Int = 0

    fun play(url: String) {
        ...
    }

    fun stop() {
        ...
    }

    override fun onMount(driver: Driver) {
    }

    override fun onUnmount(driver: Driver) {
    }
}

这种 object 类的方法可以通过类名直接调用：

fun main() {
    MusicPlayer.play("http://qqmusic.com/123213.mp3")
    MusicPlayer.stop()
}

借助 Show Kotlin Bytecode 工具，将上述 Kotlin 代码反编译成 java 代码如下：

public final class MusicPlayer extends Player implements OnStatusChangeListener {
   
   public static final MusicPlayer INSTANCE;

   private MusicPlayer() {
   
   }

   static {
   
      MusicPlayer var0 = new MusicPlayer();
      INSTANCE = var0;
   }
   ...
}

可以发现，Kotlin 中的 object 本质上就是 Java 中简单的单例模式，同时它的构造方法是 private 的，因此 object 类不能自定义构造方法！

#伴生对象(companion object)

日常开发中，经常会编写一些 Bean 类，用于描述一类事物，Bean 中会包含事物的属性，有的 Bean 类还会提供一系列"工具方法"来帮助开发者快速创建 Bean 对象，就比如在 Java 中，Integer.valueOf() 就可以帮助开发者快速将字符串转成整型，进入源码一看，可以发现这是一个使用了 static 关键字修饰的静态方法：

public static Integer valueOf(String s) throws NumberFormatException {
   
    return Integer.valueOf(parseInt(s, 10));
}

可是，在 Kotlin 中是没有 static 关键字的！！！想要实现通过 类名.xxx() 的方式调用工具方法，可以使用上述的 object 类，但 object 本身就是一个对象，我们无法在外部调用其构造方法，既然想拥有 object 类(通过类名调用方法)与 class 类(外部可以调用构造方法)的两种特性，这时伴生对象 companion object 就完全可以满足这个需求：

class Rectangle(val width: Int, val height: Int) {
    companion object {
        fun ofSize(width: Int, height: Int): Rectangle {
            return Rectangle(width, height)
        }

        fun ofRectangle(rectangle: Rectangle): Rectangle {
            return Rectangle(rectangle.width, rectangle.height)
        }
    }
}

fun main() {
    val width = 4
    val height = 5
    val rectangle1 = Rectangle(width, height) // 调用构造方法
    val rectangle2 = Rectangle.ofRectangle(rectangle1) // 通过类名调用方法
    val rectangle3 = Rectangle.ofSize(width, height) // 通过类名调用方法
}

伴生对象顾名思义，就是与类一起诞生的对象，类一加载，它的伴生对象也就被创建了，每个类都可以对应一个伴生对象，并且该伴生对象的成员全局独一份，也就是说伴生对象 companion object 也是一种单例，再次借助 Show Kotlin Bytecode 工具，将上述 Kotlin 代码反编译成 java 代码如下：

public final class Rectangle {
   
   ...
   public static final Rectangle.Companion Companion = new Rectangle.Companion((DefaultConstructorMarker)null);

   public static final class Companion {
   
      @NotNull
      public final Rectangle ofSize(int width, int height) {
   
         return new Rectangle(width, height);
      }

      @NotNull
      public final Rectangle ofRectangle(@NotNull Rectangle rectangle) {
   
         Intrinsics.checkParameterIsNotNull(rectangle, "rectangle");
         return new Rectangle(rectangle.getWidth(), rectangle.getHeight());
      }

      private Companion() {
   
      }

      // $FF: synthetic method
      public Companion(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
   
         this();
      }
   }
}

可以发现，Kotlin 中的 companion object 其实对应到 Java 中也就只是 Rectangle 的一个静态内部类实例而已。

#JVM 静态成员(@JvmStatic)

我们把上面 Kotlin 的 main 方法中的代码用 java 重写一遍：

int width = 4;
int height = 5;
Rectangle rectangle1 = new Rectangle(width,height);
Rectangle rectangle2 = Rectangle.Companion.ofSize(width,height);
Rectangle rectangle3 = Rectangle.Companion.ofRectangle(rectangle2);

发现 ofSize 和 ofRectangle 方法并不是通过 Rectangle 类直接调用的，结合上述反编译后的 java 代码，应该不难理解，因为 Kotlin 中 Rectangle 的伴生对象本质上就是这个 Rectangle.Companion 实例，ofSize 和 ofRectangle 都是 Rectangle.Companion 的方法，所以，用 Rectangle.Companion 对象调用它自己的方法这完全没有毛病，可是，难道就不能在 Java 中也像 Kotlin 那样，直接通过 类名.xxx() 的方法来调用伴生对象方法吗？答案肯定是有的啦，Kotlin 提供了 @JvmStatic 和 @JvmField，可以让伴生对象中的方法和属性在 java 中通过类名直接调用：

class Rectangle(val width: Int, val height: Int) {
    companion object {
        @JvmStatic
        fun ofSize(width: Int, height: Int): Rectangle {
            return Rectangle(width, height)
        }

        @JvmStatic
        fun ofRectangle(rectangle: Rectangle): Rectangle {
            return Rectangle(rectangle.width, rectangle.height)
        }

        @JvmField
        val Tag = "Rectangle"
    }
}

这次 java 代码也可以使用 Rectangle 类名来调用 ofSize 和 ofRectangle 方法了：

int width = 4;
int height = 5;
Rectangle rectangle1 = new Rectangle(width, height);
Rectangle rectangle2 = Rectangle.ofSize(width, height);
Rectangle rectangle3 = Rectangle.ofRectangle(rectangle2);
System.out.println(Rectangle.Tag);

再来反编译一次，看其究竟是什么原理，原来就只是在 Rectangle 中增加了对应的 static 属性和方法而已：

public final class Rectangle {
   
   public static final Rectangle.Companion Companion = new Rectangle.Companion((DefaultConstructorMarker)null);

   @JvmField
   @NotNull
   public static final String Tag = "Rectangle";

   @JvmStatic
   @NotNull
   public static final Rectangle ofSize(int width, int height) {
   
      return Companion.ofSize(width, height);
   }

   @JvmStatic
   @NotNull
   public static final Rectangle ofRectangle(@NotNull Rectangle rectangle) {
   
      return Companion.ofRectangle(rectangle);
   }

   public static final class Companion {
   
      @JvmStatic
      @NotNull
      public final Rectangle ofSize(int width, int height) {
   
          ...
      }

      @JvmStatic
      @NotNull
      public final Rectangle ofRectangle(@NotNull Rectangle rectangle) {
   
          ...
      }
   }
}