Kotlin 中的密封类 优于 带标签的类

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在之前的文章中我也分析过 Sealed Classes 原理，以及 Google 和很多开源项目为什么都在大量的使用它，如果你对 Sealed Classes 还不是很了解，可以前往查看  Kotlin Sealed 是什么？为什么 Google 都在用 主要内容如下：

• Sealed Classes 原理分析？
• 枚举和抽象类都有那些局限性？
• 为什么枚举可以作为单例？枚举作为单例有那些优点？
• 分别在什么情况下使用枚举和 Sealed Classes？
• Sealed Classes 究竟是什么？
• 为什么 Sealed Classes 用于表示受限制的类层次结构？
• 为什么说 Sealed Classes 是枚举类的扩展？
• Sealed Classes 的子类可以表示不同状态的实例，那么在项目中如何使用？
• 禁止在 Sealed Classes 所定义的文件外使用， Kotlin 是如何做到的呢？

而今天这篇文章，我们主要从类层次结构来讨论一下 Sealed Classes（密封类） 和 Tagged Classes（标记类）的优缺点。在开始分析之前，我们先介绍一下什么是 Tagged Classes（标记类）以及都有那些缺点。

Tagged Classes 是什么

在一个类中包含一个指示操作的标记字段或者特征，方便在它们之间切换的类称为 Tagged Classes（标记类），在 Effective Java 中也指出了 Tagged Classes 存在很多问题，这里引用 Effective Java Item 23 中的一个案例来分析 Tagged Classes 存在的问题，这里用 Kotlin 重写了。

class Figure(
    // 这个标签字段：用来表示图形的形状
    val shape: Shape,
    // 这个字段用于圆形
    val radius: Double = 0.0,
    // 这两个字段用于矩形
    val length: Double = 0.0,
    val width: Double = 0.0
) {
    // 定义了两个形状 矩形、圆形
    enum class Shape {
        RECTANGLE, CIRCLE
    }
    // 计算当前图形的面积
    fun area(): Double = when (shape) {
        Shape.RECTANGLE -> length * width
        Shape.CIRCLE -> Math.PI * (radius * radius)
        else -> throw AssertionError(shape)
    }
    companion object {
        fun createRectangle(radius: Double) {
            Figure(
                shape = Shape.RECTANGLE,
                radius = radius
            )
        }
        fun createCircle(length: Double, width: Double = 0.0) {
            Figure(
                shape = Shape.CIRCLE,
                length = length,
                width = width
            )
        }
    }
}

正如你所见，代码中包含了很多模板代码，包括标记字段、切换语句、枚举等等，在一个类中包含了很多不同的操作，如果以后增加新的操作，有需要增加新的标记，实际情况这样的代码在项目中非常的常见，主要存在以下几个问题：

• 增加了很多模板代码
• 内存是非常稀缺的资源，当我们创建圆形的时候，与它无关的字段也要保留，增加当前类所占用的内存
• 降低了代码的可读性，类中混合了很多操作例如枚举、切换语句等等，为了保证对象正确的创建，通常需要用到工厂模式等等设计模式
• 如果增加新的图形，不得不去修改原有的代码结构
• ......

那么有没有很好的替换方案，可以解决以上所有的问题，而且还可以在不修改原有的代码结构基础上增加新的图形，这就需要用到类的层次结构。

类的层次结构

无论是 Java 还是 Kotlin 我们都会使用类的层次结构代替标记类，而在 Kotlin 中我们常用 Sealed Classes 表示受限制的类层次结构, 在之前的文章 Kotlin Sealed 是什么？ 中已经详细分析过 Sealed Classes。接下来一起来看一下如何使用 Sealed Classes 优化上面的代码。

sealed class Figure {
    abstract fun area(): Double
    class Rectangle(val length: Double, val width: Double) : Figure() {
        override fun area(): Double = length * width
    }
    class Circle(val radius: Double) : Figure() {
        override fun area(): Double = Math.PI * (radius * radius)
    }
}

正如你所见，代码简洁干净了很多，不包含模板代码，并且类之间的职责分明，提高了代码的灵活性，完美的解决了上述所有的缺点。每个类中不包含无关的字段，同时在类中添加新的参数，并不会影响其他类。

如果我们需要增加新的图形，只需要新增加一个类即可，并不会破坏原有的代码结构，例如这里我们增加一个球形。

class Ball(val radius: Double) : Figure() {
    override fun area(): Double = 4.0 * Math.PI * Math.pow(radius, 2.0)
}

不仅仅如此，Sealed Classes 结合 when 表达式一起使用会更加的方便，when 语句下的所有分支可以通过快捷键 Mac/Win/Linux：Alt + Enter 自动生成，如下所示。

fun Figure.Valida() {
    when (this) {
        is Figure.Ball -> {
            println("I am Ball")
            area()
        }
        is Figure.Circle -> {
            println("I am Circle")
            area()
        }
        is Figure.Rectangle -> {
            println("I am Rectangle")
            area()
        }
    }
}

在 Effective Java 中也说明了 Tagged classes（标记类）很少有适合的场景，但是往往在开发过程中，为了快速的开发一个功能，往往会忽略它所带来的影响，但是我们在做优化的时候，遇到这种 Tagged classes 是否可以考虑使用类的层次结构来代替，如果是 Kotlin 建议使用 Sealed Classes。

参考文章

• Effective Java Item 23: Prefer class hierarchies to tagged classes
• Effective Kotlin Item 40: Prefer class hierarchies to tagged classes

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