Kotlin 设计模式：示例与实践

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Kotlin 设计模式简介

设计模式（design patterns）是经过验证的典型开发问题解决方案。在 Kotlin 语言中，许多经典模式由于内置特性（如空安全、扩展函数、协程和强大的类型系统）而实现得更加简洁和安全。

本文将介绍三类模式：创建型、结构型和行为型，并附有 Kotlin 的实际示例。您将学习如何在日常开发中使用它们来构建灵活且可维护的架构。

创建型模式（Creational）

1. Singleton（单例）

在 Kotlin 中，单例通过关键字 object 实现。这是一个线程安全的惰性单例，无需额外代码。

object DatabaseConnection {    private val url = "jdbc:postgresql://localhost:5432/mydb"    private val user = "admin"    private val password = "secret"

    fun connect(): String {        return "Connected to $url as $user"    }}

fun main() {    println(DatabaseConnection.connect())    // 验证这是同一个对象    val ref1 = DatabaseConnection    val ref2 = DatabaseConnection    println(ref1 === ref2) // true}

优势：无需编写 synchronized 或 volatile —— Kotlin 保证只有一个实例。

2. Factory Method（工厂方法）

允许将对象创建委托给子类。在 Kotlin 中，使用 sealed class 和 companion object 很方便。

sealed class Notification {    data class Email(val to: String, val subject: String) : Notification()    data class SMS(val phone: String, val message: String) : Notification()    data class Push(val deviceId: String, val title: String) : Notification()

    companion object Factory {        fun createEmail(to: String, subject: String): Notification = Email(to, subject)        fun createSMS(phone: String, message: String): Notification = SMS(phone, message)        fun createPush(deviceId: String, title: String): Notification = Push(deviceId, title)    }}

fun send(notification: Notification) {    when (notification) {        is Notification.Email -> println("Email to ${notification.to}")        is Notification.SMS -> println("SMS to ${notification.phone}")        is Notification.Push -> println("Push to ${notification.deviceId}")    }}

fun main() {    val email = Notification.createEmail("user@example.com", "Hello")    send(email)}

3. Builder（建造者）

在 Kotlin 中，建造者模式可以用命名参数和默认值替代。但对于需要验证的复杂对象，经典的 Builder 仍然适用。

class Pizza private constructor(    val size: String,    val cheese: Boolean,    val pepperoni: Boolean,    val mushrooms: Boolean) {    class Builder {        private var size: String = "Medium"        private var cheese: Boolean = false        private var pepperoni: Boolean = false        private var mushrooms: Boolean = false

        fun size(size: String) = apply { this.size = size }        fun cheese() = apply { this.cheese = true }        fun pepperoni() = apply { this.pepperoni = true }        fun mushrooms() = apply { this.mushrooms = true }

        fun build(): Pizza {            require(size in listOf("Small", "Medium", "Large")) { "Invalid size" }            return Pizza(size, cheese, pepperoni, mushrooms)        }    }}

fun main() {    val pizza = Pizza.Builder()        .size("Large")        .cheese()        .pepperoni()        .build()    println("Pizza: ${pizza.size}, cheese=${pizza.cheese}, pepperoni=${pizza.pepperoni}")}