如何通过合同强制客户端代码初始化Kotlin中所有必需的构建器字段？

Question

在JetBrains开放日2019上，据说Kotlin团队研究了合同并试图实施context合同，这些合同只允许在某些情况下调用函数，例如，仅允许调用函数build如果setName方法恰好在其之前调用过一次。 Here是通话录音。

我已经尝试使用当前可用的Kotlin功能来模拟此类合同，以为data class Person(val name: String, val age: Int)创建一个空安全的构建器。

注意：当然，在这种情况下，使用命名参数而不是构建器模式要容易得多，但是命名参数不允许将未完全构建的对象解析为其他函数，并且在需要时很难使用它们创建一个由其他复杂对象等组成的复杂对象。

所以这是我的null安全构建器实现：

基于通用标记的构建器

sealed class Flag {
    object ON : Flag()
    object OFF : Flag()
}

class PersonBuilder<NAME : Flag, AGE : Flag> private constructor() {
    var _name: String? = null
    var _age: Int? = null

    companion object {
        operator fun invoke() = PersonBuilder<OFF, OFF>()
    }
}

val PersonBuilder<ON, *>.name get() = _name!!
val PersonBuilder<*, ON>.age get() = _age!!

fun <AGE : Flag> PersonBuilder<OFF, AGE>.name(name: String): PersonBuilder<ON, AGE> {
    _name = name
    @Suppress("UNCHECKED_CAST")
    return this as PersonBuilder<ON, AGE>
}

fun <NAME : Flag> PersonBuilder<NAME, OFF>.age(age: Int): PersonBuilder<NAME, ON> {
    _age = age
    @Suppress("UNCHECKED_CAST")
    return this as PersonBuilder<NAME, ON>
}

fun PersonBuilder<ON, ON>.build() = Person(name, age)

优点：

1. 除非同时指定name和age，否则无法建造人。
2. 无法重新分配属性。
3. 部分构建的对象可以安全地保存到变量并传递给函数。
4. 函数可以指定生成器的必需状态和将返回的状态。
5. 分配后可以使用属性。
6. Fluent界面。

缺点：

1. 此构建器不能与DSL一起使用。
2. 没有添加类型参数并破坏所有现有代码，就无法添加新属性。
3. 必须每次都指定所有泛型（即使函数不关心age，它也必须声明它接受具有任何AGE类型参数的构建器，并返回具有相同类型参数的构建器。）] >
4. [_name和_age属性不能是私有的，因为应该可以从扩展功能访问它们。

这是此构建器的使用示例：

PersonBuilder().name("Bob").age(21).build()
PersonBuilder().age(21).name("Bob").build()
PersonBuilder().name("Bob").name("Ann") // doesn't compile
PersonBuilder().age(21).age(21) // doesn't compile
PersonBuilder().name("Bob").build() // doesn't compile
PersonBuilder().age(21).build() // doesn't compile

val newbornBuilder = PersonBuilder().newborn() // builder with age but without name
newbornBuilder.build() // doesn't compile
newbornBuilder.age(21) // doesn't compile
val age = newbornBuilder.age
val name = newbornBuilder.name // doesn't compile
val bob = newbornBuilder.name("Bob").build()
val person2019 = newbornBuilder.nameByAge().build()
PersonBuilder().nameByAge().age(21).build() // doesn't compile

fun PersonBuilder<OFF, ON>.nameByAge() = name("Person #${Year.now().value - age}")
fun <NAME : Flag> PersonBuilder<NAME, OFF>.newborn() = age(0)
基于合同的构建器

sealed class PersonBuilder {
    var _name: String? = null
    var _age: Int? = null

    interface Named
    interface Aged

    private class Impl : PersonBuilder(), Named, Aged

    companion object {
        operator fun invoke(): PersonBuilder = Impl()
    }
}

val <S> S.name where S : PersonBuilder, S : Named get() = _name!!
val <S> S.age where S : PersonBuilder, S : Aged get() = _age!!

fun PersonBuilder.name(name: String) {
    contract {
        returns() implies (this@name is Named)
    }
    _name = name
}

fun PersonBuilder.age(age: Int) {
    contract {
        returns() implies (this@age is Aged)
    }
    _age = age
}

fun <S> S.build(): Person
        where S : Named,
              S : Aged,
              S : PersonBuilder =
    Person(name, age)

fun <R> newPerson(init: PersonBuilder.() -> R): Person
        where R : Named,
              R : Aged,
              R : PersonBuilder =
    PersonBuilder().run(init).build()

fun <R> itPerson(init: (PersonBuilder) -> R): Person
        where R : Named,
              R : Aged,
              R : PersonBuilder =
    newPerson(init)
优点：

1. 与DSL兼容。
2. 除非指定姓名和年龄，否则无法建造人。
3. 仅必须指定已更改和必需的接口。 （Aged函数中没有提及name。）
4. 可以轻松添加新属性。
5. 部分构建的对象可以安全地保存到变量并传递给函数。
6. 分配后可以使用属性。

缺点：

1. 带有接收器的Lambda不能在DSL中使用，因为Kotlin不能推断this参考的类型。
2. 可以重新分配属性。
3. where子句中的样板代码。
4. 无法明确指定变量类型（PersonBuilder & Named不是有效的Kotlin语法。
5. [_name和_age属性不能是私有的，因为应该可以从扩展功能访问它们。

这是此构建器的使用示例：

newPerson {
    age(21)
    name("Bob")
    this // doesn't compile (this type isn't inferred)
}
itPerson {
    it.age(21)
    it.name("Ann")
    it
}
itPerson {
    it.age(21)
    it // doesn't compile
}
val builder = PersonBuilder()
builder.name("Bob")
builder.build() // doesn't compile
builder.age(21)
builder.build()
是否有更好的null安全生成器实现，并且有什么方法可以摆脱我的实现弊端？

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Answer 1

我认为合同不适合您的问题，而构建器的“组合”可能适合。