设计不可变Person类并实现伴生对象和模式匹配

题目

设计不可变Person类并实现伴生对象和模式匹配

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐

考点

不可变类设计,伴生对象应用,模式匹配实现,apply方法

快速回答

实现要点：

• 定义主构造器为val的不可变类
• 伴生对象中实现apply工厂方法
• 实现unapply方法支持模式匹配
• 添加isAdult业务方法

代码结构：

class Person private (val name: String, val age: Int) {
  def isAdult: Boolean = age >= 18
}

object Person {
  def apply(name: String, age: Int): Person = new Person(name, age)
  def unapply(p: Person): Option[(String, Int)] = Some((p.name, p.age))
}

问题核心

本题要求设计一个符合函数式编程规范的Scala类，重点考察：

• 不可变数据结构的实现
• 伴生对象的工厂模式应用
• 模式匹配的解构能力
• 业务方法的封装

完整实现代码

// 主构造器参数标记为val确保不可变
class Person private (val name: String, val age: Int) {
  // 业务方法：检查是否成年
  def isAdult: Boolean = age >= 18
}

// 伴生对象
object Person {
  // apply工厂方法（创建实例）
  def apply(name: String, age: Int): Person = new Person(name, age)

  // unapply解构方法（支持模式匹配）
  def unapply(p: Person): Option[(String, Int)] = Some((p.name, p.age))
}

原理说明

• 不可变性：通过val声明构造参数，确保实例状态不可修改
• 伴生对象：与类同名且在同一文件，可访问私有构造器
• apply方法：实现工厂模式，允许Person("Alice", 30)方式创建实例
• unapply方法：提取器方法，返回Option[Tuple]支持模式匹配

使用示例

// 创建实例
val alice = Person("Alice", 25)

// 模式匹配
val status = alice match {
  case Person(n, a) if a >= 18 => s"$n is adult"
  case Person(n, _) => s"$n is minor"
}

println(status)  // 输出: Alice is adult
println(alice.isAdult)  // 输出: true

最佳实践

• 构造器私有化：通过private修饰主构造器，强制使用工厂方法
• 返回Option：unapply应返回Option[Tuple]，None表示匹配失败
• case类替代方案：简单场景可直接用case class（自动生成apply/unapply）

常见错误

• 忘记将构造参数声明为val，导致无法外部访问
• unapply返回类型错误（需为Option[TupleN]）
• 未将主构造器私有化，允许new Person(...)直接创建

扩展知识

• case类原理：case类自动生成apply/unapply/equals/copy等方法
• 提取器变体：可定义unapplySeq支持变长参数匹配
• 类型安全：结合密封特质(sealed trait)实现完备的模式匹配检查