重学 Kotlin —— object，史上最 “快” 单例？

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前言

这里是专栏 重学 Kotlin，灵感来自于 Medium 上 Android Developers 团队的 Kotlin Vocabulary 。

作为一名 Kotlin 老铁粉，我可能在博客里不止一次的表达过对 Kotlin 的态度。

都 2020 了，作为一名安卓开发者，再不会 Kotlin ，真的说不过去了！

介绍 Kotlin 语法的文章很多，那么，在这个系列中，我会写一些什么呢？

Kotlin 再强大，也逃脱不了在 JVM 上运行。经过 kotlinc 编译之后，生成的依旧是 .class 文件。

所以，学习 Kotlin 的最佳方式其实就是查看字节码。Android Studio 直接提供了插件，按如下方式即可查看：

Tools -> Kotlin -> Show Kotlin Bytecode

当然，字节码可读性太差，IDE 提供了 Decompile ，将字节码转换成 Java 代码。

这样，我们就可以轻松掌握 Kotlin 各种语法的本质。

本系列的每一篇文章都会选择一个关键字或者知识点，剖析本质，帮助大家快速深入理解 Kotlin 。

下面就进入今天的主角 object 。

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。

fun Car.Companion.getCarType(brand:String) :CarType { ...... }

虽然是在 Car.Companion 上定义的扩展函数，但实际上相当于给 Car 增加了一个静态方法，使用方式如下：

Car.getCarType("BMW")

对象表达式

对象表达式最经典的用法就是用来 代替 Java 的匿名内部类 。例如常见的点击事件：

xxx.setOnClickListener(object : View.OnClickListener{
        override fun onClick(v: View) {
            
        }
})

这和 Java 的匿名内部类是等价的。只不过像上面的单方法接口，我们很少用 object 写，而是用 lambda 代替，显得更加简洁。

xxx.setOnClickListener { view ->  ...... }

当匿名对象需要重写多个方法时，就只能选择对象表达式了。

和 Java 的匿名内部类一样，对象声明中也可以访问外部变量。

对象表达式应该是 object 最朴实无华的使用方式了。

最后

看到这里，你应该已经完全掌握了 object 关键字的本质。那么，我也要来考考你，仔细看下面的代码：

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    val a = 1
    
    object click : View.OnClickListener {
        override fun onClick(v: View) {
            val b = a + 1
        }
    }
}

上面的代码可以正确编译吗？为什么？
这里 object 的用法属于哪一种？

在评论区留下你的答案吧！

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