Kotlin Academy · 课时

使用 companion object 创建工厂方法

Q: 「使用 companion object 创建工厂方法」这节课中我会学到什么？

使用 companion object 和 invoke 运算符实现工厂模式。 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Kotlin Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

使用 companion object 和 invoke 运算符实现工厂模式。

使用 companion object 创建工厂方法 是 CoddyKit 上的免费 Kotlin Academy 课时。这是第 4 节课，共 4 节。你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。这是 Kotlin Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Kotlin Academy 课程共包含 4 节课。

工厂方法模式

工厂方法使用有意义的名称和逻辑来创建对象，并隐藏构造函数的复杂性。Kotlin 的伴生对象是定义工厂方法的理想位置。

私有构造函数加工厂方法

将构造函数设为私有，并通过伴生对象提供工厂方法。

class Token private constructor(val value: String) {
    companion object {
        fun generate() = Token(java.util.UUID.randomUUID().toString())
        fun fromString(s: String) = Token(s.trim())
    }
}
val t = Token.generate()

命名工厂方法

描述性名称可以明确表达意图，不像构造函数重载那样含义不够清晰。

class Duration private constructor(val ms: Long) {
    companion object {
        fun ofMillis(ms: Long) = Duration(ms)
        fun ofSeconds(s: Long) = Duration(s * 1000)
        fun ofMinutes(m: Long) = Duration(m * 60_000)
    }
}
val d = Duration.ofMinutes(5)

工厂方法返回 null

对于无效输入，工厂方法可以返回 null，而不是抛出异常。

class Percentage private constructor(val value: Int) {
    companion object {
        fun of(value: Int): Percentage? {
            return if (value in 0..100) Percentage(value) else null
        }
    }
}
val p = Percentage.of(75) ?: error("Invalid")

缓存实例

工厂方法可以缓存并重复使用实例。

class Direction private constructor(val name: String) {
    companion object {
        private val cache = mutableMapOf<String, Direction>()
        fun of(name: String) = cache.getOrPut(name.uppercase()) {
            Direction(name.uppercase())
        }
    }
}

将 invoke 运算符用作类似构造函数的工厂

定义 invoke()，即可像调用函数一样调用该类。

class Email private constructor(val address: String) {
    companion object {
        operator fun invoke(raw: String): Email {
            require("@" in raw) { "Invalid email" }
            return Email(raw.lowercase())
        }
    }
}
val e = Email("Test@Example.com")  // looks like a constructor

使用密封类的抽象工厂

将工厂方法与密封类层次结构结合起来，实现类型安全的创建。

sealed class Shape {
    data class Circle(val r: Double) : Shape()
    data class Rect(val w: Double, val h: Double) : Shape()
    companion object {
        fun circle(r: Double) = Circle(r)
        fun rect(w: Double, h: Double) = Rect(w, h)
    }
}

感知依赖项的工厂

工厂可以接收依赖项并完成它们的组装。

class Repository(private val db: Database) {
    companion object {
        fun create(db: Database = Database.instance) = Repository(db)
    }
    fun findAll() = db.query("SELECT * FROM items")
}

测试中的工厂

工厂方法可以简洁、明确地创建测试对象。

class Order private constructor(
    val id: Long, val items: List<String>, val paid: Boolean
) {
    companion object {
        fun unpaid(id: Long, items: List<String>) = Order(id, items, false)
        fun paid(id: Long, items: List<String>) = Order(id, items, true)
    }
}

从 JSON/配置创建

工厂是自然的解析入口。

class AppConfig private constructor(
    val baseUrl: String, val timeout: Int
) {
    companion object {
        fun fromEnv() = AppConfig(
            baseUrl = System.getenv("BASE_URL") ?: "http://localhost",
            timeout = System.getenv("TIMEOUT")?.toInt() ?: 30
        )
    }
}

何时不应使用私有构造函数

不要仅仅为了代码风格而将构造函数设为私有。以下情况适合使用私有构造函数：需要验证、需要缓存，或多个创建路径具有不同的语义。

快速检查

哪个运算符函数可以让您像调用构造函数一样调用伴生对象：Email("a@b.com")？

回顾

伴生对象中的工厂方法包括：私有构造函数加命名工厂方法、可选的 null 返回值、缓存，以及用于类似构造函数语法的 invoke()。工厂让对象创建更安全、更具表达力，也更易于测试！

常见问题解答

「使用 companion object 创建工厂方法」课时是免费的吗？

是的 — 「使用 companion object 创建工厂方法」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 Kotlin Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 Kotlin Academy 课程共包含 4 节课。

「使用 companion object 创建工厂方法」这节课中我会学到什么？

使用 companion object 和 invoke 运算符实现工厂模式。你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Kotlin Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Kotlin Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Kotlin Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。这是第 4 节课，共 4 节。

「使用 companion object 创建工厂方法」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Kotlin Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 Kotlin Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

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