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值类 (Value Classes) ​

源：Inline classes

在领域驱动设计（DDD）中，我们经常为了增加类型安全而包装基本类型（例如，用 Password 类包装 String，用 UserId 类包装 Int ）。这种做法虽然安全，但会带来运行时开销：每个包装实例都需要在堆上分配内存。

Kotlin 的 值类 (Value Classes)（原名内联类 inline class）完美解决了这一痛点：它在编译时提供类型安全，在运行时实现零开销。

定义与语法 ​

值类通过 value 关键字定义，并且在 JVM 上必须添加 @JvmInline 注解。

kotlin
@JvmInline
value class Password(val s: String)

核心约束 ​

为了实现内联，值类必须遵守严格规则：

  1. 必须有且仅有一个只读主构造参数（val）。
  2. 不能有 init 块。
  3. 不能有幕后字段（backing field）。
  4. 不能继承其他类（但可以实现接口）。

运行时表现：零开销 ​

值类的核心黑魔法在于：在大多数情况下，它会被编译为其底层的原始类型。

kotlin
fun login(pwd: Password) {
    println(pwd.s)
}

val p = Password("123456")
login(p)
java
// Password 类型消失了，直接传递 String
public static void login(String pwd) {
    println(pwd);
}

String p = "123456";

login(p);

值类 vs 类型别名 (Typealias) ​

这是很多开发者容易混淆的点。typealias 仅仅是给类型起了个新名字，它不提供类型安全保护。

kotlin
typealias Username = String
typealias PasswordAlias = String

fun auth(u: Username, p: PasswordAlias) {
    ...
}

val u: Username = "Viro"
val p: PasswordAlias = "123"

// ❌ 危险！编译器不会报错，因为它们本质上都是 String
auth(p, u)

相比之下，值类创造了一个全新的类型：

kotlin
@JvmInline
value class UserID(val id: String)
@JvmInline
value class OrderID(val id: String)

fun query(uid: UserID) {
    ...
}

// ✅ 安全！编译器报错：Type mismatch
// query(OrderID("123"))

装箱与拆箱 (Boxing & Unboxing) ​

虽然值类通常是内联的，但在某些情况下，它必须被装箱（创建一个包装对象），就像 int 变成 Integer 一样。

何时发生装箱？ ​

  1. 当值类作为泛型参数传递时（如 List<Password>）。
  2. 当值类作为可空类型使用时（如 Password?）。
  3. 当值类被当作其实现的接口类型使用时。
kotlin
val p = Password("123") // 拆箱 (String)

// 装箱！因为集合只存储对象引用
val list = listOf(p)

// 装箱！因为需要多态调用
val printable: IPrintable = p

名字修饰 (Mangling) 互操作性 ​

由于值类在编译时会被替换为底层类型，这可能导致函数签名冲突。

kotlin
@JvmInline
value class UserId(val id: String)
@JvmInline
value class Name(val s: String)

// 编译后变成：fun handle(String)
fun handle(u: UserId) {}

// 编译后也变成：fun handle(String) —— 冲突！
fun handle(n: Name) {}

为了解决这个问题，Kotlin 编译器会对使用值类作为参数的函数名进行修饰 (Mangling)，即在函数名后添加一串哈希值（如 handle-53412）。

Java 调用限制

由于名字被修饰，Java 代码默认无法直接调用这些 Kotlin 函数。如果必须供 Java 调用，需手动处理包装逻辑或避免使用值类。

实战：标准库中的无符号整数 ​

Kotlin 标准库中的无符号类型（UInt, ULong, UByte, UShort）正是通过值类实现的。

kotlin
@JvmInline
public value class UInt(public val data: Int) : Comparable<UInt> { ... }

这保证了 UInt 在运行时通常就是原生的 Java int，拥有极高的性能。

总结 ​

  • 类型安全：比 typealias 更强，防止“参数传反”的低级错误。
  • 性能卓越：在热点代码路径中，消除了对象分配的压力。
  • 适用场景：
    • ID 包装 (UserId, ProductId)
    • 物理单位 (Meters, Seconds)
    • 敏感数据 (Password, Token)
  • 互操作性：注意 Java 调用的限制。