Data class 是好东西，Kotlin 就差一个 pattern matching 了
我注意到在我前些天的一篇回答的评论里，Swift 和 Scala 都被拿来和 Kotlin 做比较。
我于是忽然想写一点没什么技术水平、也没什么内容结构的随笔，谈谈一些关于 data class 的一些有意思的地方。
我写 Swift 时也注意到，Swift 里的 enum 中每一项是可以有参数的，亦即「associated values」。例如：
enum Gender {
case male
case female
case other(description: String)
}
于是写 Kotlin 的时候，我就在想，为什么 Kotlin 的 enum 不能带参数呢…… 后来我才意识到，其实「带 associated values 的 enum」实际上可以用 sealed class 的语法来等同：
sealed class Gender {
object Male: Gender()
object Female: Gender()
data class Other(val description: String): Gender()
}
Sealed class 和 data class 这两个东西，用在一起真是蛮合适呢。其实这个例子里，不加 sealed 和 data 两个修饰符，也能编译通过。但是，加上这两个修饰符，似乎更能表达类似于 enum 的语义。为什么呢？
在 Kotlin 里，sealed class 也是为了协助 when 语句的 exhaustiveness check 的；也就是说，对于一个 sealed class，如果 when 已经处理了它的所有已知子类，那就不再需要 else 分支。事实上，Sealed class 这个概念在 Scala 里也有完全相同的存在——相似地，它的主要用途是协助 pattern matching 的 exhaustiveness check。
而 Scala 里也有着和 data class 相似的存在，那就是 case class。它们同样用于表示「仅仅用于组织数据的类」，也就是类似于「带了 tags 的 tuple」；并且，它们同样提供了符合直觉的 equals 方法的实现。
然而，在 Scala 里，正如「case class」这个名字所暗示，其一个很大的用途是在 pattern matching 中。在 Scala 中，假设有
case class Bar(noun: String, verb: String)
那么就可以对变量 foo: Bar 做
foo match {
case Bar(_, "药丸") => "后面有药丸"
case Bar("青果", predicate) => "青果" + predicate + "了"
case _ => "啥都没有"
}
所以：Kotlin 不提供 pattern matching 简直就是反人类！
Improved Pattern Matching in Kotlin 提供了一些增强 when 语句的奇技淫巧。当然，这样的奇技淫巧的代价，就是丧失 exhaustiveness check 的功能——因为 when 语句的 exhaustiveness check 非常弱，仅仅能识别「is XXX」这样的条件。
利用类似的奇迹淫巧，再加上更肮脏的反射，我们就能对 Kotlin 的 data class 做类似的事情——至少实现上面那段 Scala 中那样，对 foo 中的属性的值做 matching。这里利用的是，Kotlin 对于 data class 会生成 componentN() 方法 。
「奇技淫巧」所需要的一点 bolterplating：
object any // 因为没法直接用 _
class MatchDataClass<T: Any>(private val kClass: KClass<T>, private val params: Array<out Any>) {
init {
if (!kClass.isData) { throw IllegalArgumentException("Not a data class!") }
}
operator fun contains(input: Any): Boolean { // 实现「in」操作符
return if (!kClass.isInstance(input)) false else (
params.mapIndexed { index, criteria ->
(criteria is any) || (kClass.java.getMethod("component" + (index + 1)).invoke(input) == criteria)
}.all { it }
)
}
}
inline fun <reified T: Any> match(vararg params: Any) = MatchDataClass(T::class, params)
于是，我们现在就可以写出跟上面的 Scala 代码有点像的 Kotlin 代码来：
when (foo) {
in match<Bar>(any, "药丸") -> "后面有药丸"
in match<Bar>("青果", any) -> { val (_, predicate) = foo; "青果" + predicate + "了" }
else -> "啥都没有"
}
注意到，第二个 case 的代码比较恶心。这是因为 Scala 能够在 matching 的同时创建变量并赋值，而 Kotlin 再怎么 hack 也无法做到。幸而 Kotlin 还算支持 destructing。
当然，这样的写法有很多问题：
- 用了反射，这样不仅慢，而且很脏
- 编译器不会为你做类型检查，写出 match<Bar>(1, 2) 编译器也不会指出错误
- 同样，exhaustiveness check 和 smart cast 就通通没法帮你了
所以，似乎我们还是应该期待 Kotlin 提供完整的 pattern matching 支持，才能发挥 sealed class 和 data class 的最大功力呢。