Kotlin中的Companion object：替代Java static及性能分析

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为什么Kotlin没有static，却有companion object？深入解析性能与逻辑

如果您从Java转向Kotlin，那么您在StackOverflow上遇到的第一个问题（这个问题确实获得了数千次浏览）会是：“为什么我们要用companion object代替Java static？这会不会拖慢应用程序？”

老实说：当我第一次看到companion object这个结构时，我觉得Kotlin团队只是想把事情搞复杂。为什么要写更多的代码，而不是直接复制Java中的static？但深入研究后，我明白了：这不是一时兴起，而是一个深思熟虑的架构决策，它让代码更清晰、更安全……而且，是的，有时甚至更快。

在本文中，我们不仅仅是翻译StackOverflow上的答案。我们将深入解析companion object在底层是如何工作的，将其性能与Java static进行比较，并展示何时使用它，以及何时选择其他方式。

用简单的话说，什么是companion object？

在Java中，静态字段和方法属于类，而不是实例。Kotlin决定放弃static关键字，因为它违反了面向对象编程原则（静态不能被重写，它不是对象的一部分）。相反，Kotlin提供了伴生对象。

假设您有一个User类。您想存储一个常量MAX_AGE和一个工厂方法createGuest()。在Java中，您会这样写：

public class User {    public static final int MAX_AGE = 120;    public static User createGuest() {        return new User("guest", "1234");    }}

在Kotlin中，它看起来像这样：

class User(private val name: String, private val password: String) {    companion object {        const val MAX_AGE = 120        fun createGuest() = User("guest", "1234")    }}

请注意：companion object不仅仅是“static块”。它是一个完整的对象，存在于您的类内部。它可以有接口、扩展，甚至有自己的名称（如果您指定的话）。

Companion object在底层是如何工作的？（从JVM视角看）

为了理解性能，让我们看看字节码。当您编写companion object时，Kotlin编译器会执行以下操作：

创建一个名为Companion（或您自定义的名称）的内部静态类。
将companion object中的所有字段和方法放入这个类中。
如果您使用@JvmStatic注解，编译器还会在原始类中额外生成静态包装方法。

使用@JvmStatic注解的示例：

class User {    companion object {        @JvmStatic        fun createGuest() = User()    }}

现在，从Java中您可以像调用普通静态方法一样调用User.createGuest()。如果没有这个注解，您必须写成User.Companion.createGuest()。

性能结论：如果您只使用Kotlin，则没有额外的开销。如果从Java调用，则多了一层间接性（通过Companion对象）。但JVM的JIT编译器能很好地内联这些调用，因此速度差异趋近于零。

性能：companion object vs Java static

让我们破除一个主要迷思：companion object不会拖慢速度。我进行了一些微基准测试（使用Kotlin 1.9，JVM 17），结果如下：

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