Android 之 Kotlin中的密封类

​​一、核心特性与设计哲学​​

1. ​​封闭的继承体系​​

   • 密封类的所有直接子类必须在​​同一模块内声明​​（Kotlin 1.1 后放宽到同模块，此前需同文件）。

   • 构造函数默认私有化，禁止外部继承，确保子类集合在编译时完全已知。

2. ​​编译时类型安全​​

   • 在 when表达式中处理密封类时，编译器强制检查是否覆盖所有子类，若遗漏则报错，无需 else分支。

   • 例如：

     sealed class Result {
         data class Success(val data: String) : Result()
         data class Error(val msg: String) : Result()
     }
     fun handle(result: Result) = when(result) {
         is Success -> println(result.data)
         is Error -> println(result.msg) // 无 else，编译器确保穷尽
     }

3. ​​子类形式的灵活性​​

   • 子类可以是 object（单例）、data class（携带数据）或普通类，支持异构数据结构

     sealed class Shape {
         object Circle : Shape()
         data class Rectangle(val w: Int, val h: Int) : Shape()
     }

---

 ​​二、底层实现机制​​

1. ​​字节码转换​​

   • 密封类编译为​​抽象类​​，子类转为​​静态内部类​​，构造函数私有化。

   • 示例字节码伪代码：

     public abstract class Shape {
         private Shape() {} // 私有构造
         public static final class Circle extends Shape { /* 单例 */ }
         public static final class Rectangle extends Shape { /* 数据字段 */ }
     }

2. ​​模式匹配优化​​

   • when表达式编译为 instanceof链或 switch语句（若子类可映射为整数）。

   • 若未覆盖所有子类，编译器注入 throw NoWhenBranchMatchedException。

---

 ​​三、典型应用场景​​

1. ​​状态机与 UI 状态管理​​

   • 封装网络请求状态（加载/成功/错误），避免 null和非法状态

     sealed class UIState {
         object Loading : UIState()
         data class Success(val data: List<String>) : UIState()
         data class Error(val message: String) : UIState()
     }

2. ​​替代枚举的增强方案​​

   • 当各类型需携带不同数据时（如几何图形计算），密封类比枚举更灵活

     fun area(shape: Shape): Double = when(shape) {
         is Circle -> π * shape.radius.pow(2)
         is Rectangle -> shape.width * shape.height
     }

3. ​​设计模式实现​​

   • ​​状态模式​​：封装不同状态的行为

     sealed class State {
         abstract fun handle()
         object Idle : State() { override fun handle() = /* ... */ }
         object Active : State() { override fun handle() = /* ... */ }
     }

   • ​​访问者模式​​：通过子类分发处理逻辑。

---

​​四、与枚举类的对比​​

​​特性​​	​​密封类​​	​​枚举类​​
​​数据类型​​	子类可携带异构数据	所有实例类型一致
​​行为扩展​​	子类可自定义方法	共享统一方法
​​适用场景​​	需数据关联的复杂状态（如 API 响应）	简单常量集合（如颜色类型）

enum class Color { RED, GREEN }          // 简单常量
sealed class ApiResult {                   // 复杂数据
    data class Success(val json: String) : ApiResult()
    object Timeout : ApiResult()
}

---

 ​​五、局限性​​

1. ​​模块内封闭性​​

   • 子类无法跨模块扩展，新增类型需修改原文件。

2. ​​文件膨胀风险​​

   • 大量子类集中同一文件可能降低可读性。

3. ​​不支持多重继承​​

   • 子类不能同时继承多个密封类（可用 sealed interface补充）。

---

​​总结​​

密封类通过​​编译时穷尽性检查​​和​​灵活的子类数据承载能力​​，成为 Kotlin 中建模有限状态（如 UI 状态、操作结果）的核心工具。其设计平衡了类型安全与扩展性，尤其适合替代枚举处理需携带异构数据的场景，但需注意模块封闭性带来的维护成本。