密封类（sealed class）的特点与优势

1. 密封类的定义与语法

密封类是一种特殊的抽象类，用于表示受限的类层次结构。其子类必须在同一文件中声明（Kotlin 1.5 后允许在同一个编译单元的不同文件中声明）。语法如下：

sealed class Result<out T> {
    data class Success<T>(val data: T) : Result<T>()
    data class Error(val exception: Exception) : Result<Nothing>()
    object Loading : Result<Nothing>()
}

2. 核心特点

  • 受限的子类：所有子类在编译时已知，无法在密封类定义的文件外部添加新子类。
  • 隐含的抽象性：密封类本身是抽象的，不能直接实例化。
  • 与 when 表达式的完美结合：编译器可以检查 when 是否覆盖所有可能情况，避免遗漏分支。

3. 主要优势

3.1 类型安全的状态管理

fun handleResult(result: Result<String>) {
    when (result) { // 编译器强制要求处理所有子类
        is Result.Success -> println(result.data)
        is Result.Error -> println("Error: ${result.exception}")
        Result.Loading -> println("Loading...")
    }
}

✅ 优势：避免运行时因未处理的状态导致的错误。

3.2 替代枚举类的增强方案

与枚举类相比，密封类的子类可以：

  • 携带不同的数据（如 Success 带泛型数据，Error 带异常）
  • 拥有独立的方法实现

3.3 模式匹配的编译期检查

val result: Result<Int> = Result.Success(42)
when (result) {
    is Result.Success -> println(result.data * 2) // 智能类型转换
    // 若漏写其他分支，编译器会警告
}

4. 典型应用场景

  • 状态机建模：如网络请求状态（Loading/Success/Error）
  • 表达式树：编译器中的 AST（抽象语法树）节点
  • 事件处理：UI 交互事件的分类型处理

5. 与普通抽象类的对比

特性密封类普通抽象类
子类限制必须同一文件/模块可任意扩展
when 分支检查编译器强制覆盖所有子类无检查
使用场景有限且固定的类型层次需要扩展的类型层次

6. 最佳实践

  1. 优先用于状态管理：替代 Java 中的 interface + 多个实现类 模式
  2. 结合数据类：子类使用 data class 自动实现 equals()/hashCode()
  3. Kotlin 1.5+ 优化：利用 sealed interface 进一步扩展设计灵活性

示例：实现一个文件下载状态机

sealed class DownloadState {
    object Idle : DownloadState()
    data class Progress(val percent: Int) : DownloadState()
    data class Finished(val file: File) : DownloadState()
    data class Failed(val error: Throwable) : DownloadState()
}

通过密封类，可以清晰地表达业务逻辑中的所有可能状态，并通过编译器的强制检查保证代码的健壮性。

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