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值对象与引用对象

值对象（value object）

什么是值对象

维基百科的定义

In computer science, a value object is a small object that represents a simple entity whose equality is not based on identity在计算机科学中，值对象是一种小型对象，它表示一个简单的实体，该实体的相等性不取决于标识。

我们身边就有一堆“值对象”，比如你现在从钱包掏一张纸币，它就是典型的值对象，纸币存在的意义在于表示一个价值。我们区分纸币时并不是根据纸币上那个唯一的编号，而是根据它表示的面值，具有相同面值的纸币就是等价的，是可互换的。

这里纸币的编号就对应程序中对象的标识，纸币的面值就对应程序中对象表示的值。

其它值对象的例子：ip地址、rgb颜色、地理坐标。

我的解理就是：值对象是用来表示一个量、一个值、一个信息的对象，它的状态是静态的；我们使用值对象时， 关心的是它所表示的信息，而不是这个对象本身

值对象与不可变性（immutability）

值对象通常都会被设计成不可变的（immutable），比如.NET基类库中的Int32、DateTime这些类型都是不可变的。可能有人会对下面的C#代码提出疑问：

Int32 i = 1; i = 2;

咦！这不是可变的吗？注意这里i是一个 l-value（左值） ，是一个存放Int32类型值的变量，是线程栈上一个内存块，是一个容器，相当于是钱包；下一句中只是把该钱包中的纸币换了，并没有修改纸币的面值。像 某日期.月份 = 12 , 某整数.符号 = 负 才叫修改了对象。

为什么说值对象需要是不可变的

主要有以下原因：

从理论上讲值对象存在的意义就在于表示一个值，如果状态修改了，那就是一个新的值，应该用新的对象表示。

简化编程、避免bug如果值对象可变，当它被共享时，一处修改可能会影响另一处，修改操作就会产生“副作用（side effect）”，如java中的java.util.Date是引用类型并且是可变的，下面的代码演示了使用它时可能犯的错误：

//表示一个定时任务 class Task{   //设置执行时间   public Date setStartDate(Date date){ this.startDate = date; }   //获取执行时间   public Date getStartDate(){ return this.startDate; } //FIXME: 改成 return this.startDate.clone();   //延迟执行时间   void delay(int delayDays) {     this.startDate.setDate(startDate.getDate() + delayDays);   }   private Date startDate;//执行时间 }  task1.setStartDate(new Date("2016/01/01"); task2.setStartDate(task1.getTaskDate());  task2.delay(5); //这里本想修改task2的日期，但无意中影响到了task1

这里的问题在于我们关心的其实只是一个“日期值”而不是一个 java.util.Date 对象，所以在传递时应该是传递表示的日期值，而不是直接传递对象。注释中的FIXME标注是一种解决办法。

值对象必须要实现为不可变吗？

但是如果把一个类实现为不可变的话，意味着修改一个成员就要创建一个新的对象，如果成员非常多的话，代码写起来会比较繁琐。

有些语言支持 值语义（value semantics） ，所谓“值语义”是指对象传递时是 传递的它所表示的值 （传值），而不是 传递对象本身 （传引用），这就意味着传递过程就是“复制”，比如C++默认就是值语义、C#中的struct等，因为是复制，所以值对象不会被共享，也就没有了上面提到的那个问题，这种情况下，值对象可变的话也是完全可以的，但是值对象仍可以被“按引用”传递，所以把值对象实现为不可变是最保险的手段。

值对象的实现

C++
C++默认就是值语义，如果类状态较简单，则可以不做任何特殊处理。如果比较复杂，比如成员是指针或引用，则就要实现生命周期管理函数
C#
- 如果类状态较简单，可直接用struct，因为struct正好支持值语义
- 如果状态较复杂则用class，并且从接口上把它设计成不可变，比如：public readonly的属性，提供一个能够初始化所有成员的构造方法或提供修改状态的方法，但实际不修改本对象的状态，而是构建并返回一个具有的新状态的新对象。
java
同C#中的class

其它

struct与class

不管是C++和C#中的struct关键字，还是ruby中的Struct::new都是趋向用于定义 简单的复合类型 ，所以struct适合用来定义没有复杂行为和状态的值对象。而class更趋向用于定义具有丰富逻辑、复杂状态的对象类型，struct、class和值对象、引用对象并不是一一对应的关系。

特殊的值对象 - 字符串

在我看来字符串是值对象，理由很简单：它的相等性取决于它的状态

虽然它本质是一个字符容器，但我们更多的是用它来进行比较，输出等等，而不是对里面的字符进行“增删改查”，所以从它的用途来看，它是一个 静态的字符序列 。

那么问题来了，为什么在C#和java中字符串都是引用类型呢？现阶段我是这么认为的：

“值类型”，“引用类型”这些只是语言/平台实现中的术语，“值对象”、“引用对象”是语言无关的，是对象设计思想，所以不是说被实现为“引用类型”它就不是值对象了
字符串本质上是字符容器，大小不定，不像Int32固定占4字节，且无法在编译时确定（当然字面量除外），如 String str = new String('a', 10) ，因此无法分配于栈上
虽然在C#中也完全可以把字符串实现为struct，在内部动态分配字符数组，但由于这样内部实现会比较复杂，而struct更倾向于用来定义简单的复合类型。

DTO（Data transfer object）

它和值对象的区别在于：值对象可以是一个domain model，可以拥有逻辑；而DTO被用于打包其它对象的状态，在layer间传递，是一种贫血模型，它没有逻辑。

引用对象（reference object）

什么是引用对象？

引用对象是相等性取决于它的标识的一种对象。

为什么要“相等性取决于标识”？因为在使用引用对象时，我们 关心的是这个对象本身 ，在传递过程中，需要传递同一个对象，因此就把对象的“引用（即标识、通常是内存地址）”传递过去，这也就是“ 引用语义（reference semantics） ”。

我们实际写程序中，使用对象的目的在于映射问题域中的事物，因此基本关心的是对象本身，所以使用引用对象会相对比较多。

实现

在C#和java中用class定义的类型叫“引用类型”，具有引用语义，创建的对象天生就是引用对象
在C/C++中通常通过动态分配内存和传递指针实现

指针与引用类型

C/C++中的指针其实是一个unsigned int，表示一个内存地址。具体类型的指针类型如 int * ，类型名的用途在于解引用时知道数据的大小和数据表示的含义，我们可以用“强制类型转换”以不同的大小和类型解读一块内存，非常灵活，但也容易出错。
C#和java中的引用实际上是一个受限的、托管的、安全的指针，因为内存管理被GC接管了，它会释放内存、整理内存碎片（就可能会移动分配在堆上的对象），所以就禁止开发人员通过这个指针获取内存地址、计算偏移、释放内存等，以防出错，只能用它来“引用”托管堆上的对象。