实现一个不可变的银行账户类，要求支持存款、取款和查询余额操作，并处理可能的错误情况

题目

实现一个不可变的银行账户类，要求支持存款、取款和查询余额操作，并处理可能的错误情况

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐

考点

不可变数据结构, 错误处理, 面向对象设计, 模式匹配

快速回答

实现要点：

• 使用case class定义不可变账户类
• 存款/取款操作返回新实例而非修改状态
• 通过Either或自定义ADT处理错误（如透支）
• 模式匹配处理不同操作结果
• 余额使用BigDecimal避免浮点精度问题

核心原理

在函数式编程中，不可变数据是核心原则。每次"修改"操作都应返回包含新状态的对象，而非改变原始对象。这保证了线程安全和引用透明性。

代码实现

// 定义ADT（代数数据类型）处理错误
sealed trait AccountError
case object OverdraftError extends AccountError  // 透支错误

case class BankAccount private (id: String, balance: BigDecimal) {
  // 存款 - 始终成功
  def deposit(amount: BigDecimal): BankAccount = {
    require(amount > 0, "Deposit amount must be positive")
    this.copy(balance = balance + amount)
  }

  // 取款 - 可能失败
  def withdraw(amount: BigDecimal): Either[AccountError, BankAccount] = {
    require(amount > 0, "Withdrawal amount must be positive")

    if (amount > balance) Left(OverdraftError)
    else Right(this.copy(balance = balance - amount))
  }

  def getBalance: BigDecimal = balance
}

object BankAccount {
  def apply(id: String): BankAccount = new BankAccount(id, 0)
}

// 使用示例
val account = BankAccount("123")
val afterDeposit = account.deposit(100.50)

val withdrawalResult = afterDeposit.withdraw(50.25)
withdrawalResult match {
  case Right(newAccount) => 
    println(s"New balance: ${newAccount.getBalance}")  // 输出: 50.25
  case Left(OverdraftError) => 
    println("Error: Insufficient funds")
}

最佳实践

• 不可变性：使用case class的copy方法创建新实例
• 错误处理：Either比异常更符合函数式原则，Left承载错误，Right承载成功结果
• 精度处理：金融计算必须使用BigDecimal而非Double
• 防御性编程：通过require校验输入参数有效性

常见错误

• 可变状态：错误地使用var定义余额
• 异常滥用：用throw new Exception处理业务错误（破坏引用透明性）
• 浮点精度：使用Double导致金额计算误差
• 模式匹配缺失：未处理Either的Left情况

扩展知识

• ADT设计：可扩展更多错误类型（如InvalidAmountError）
• 类型类：为AccountError定义Show类型类实现错误展示
• Refined Types：使用refined库强化类型约束（如PositiveDecimal）
• IO Monad：在ZIO/Cats Effect中可将副作用延迟到边缘