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PHP 8.2 Readonly属性的实用场景：DTO与值对象（Value Object）中的不可变性设计

PHP 8.2 Readonly 属性：DTO 与值对象中的不可变性设计

各位同学，大家好。今天我们来聊聊 PHP 8.2 中 readonly 属性的实用场景，特别是它在数据传输对象 (DTO) 和值对象 (Value Object) 中实现不可变性设计方面的应用。

1. 不可变性的重要性

在深入 readonly 属性之前，我们先来回顾一下不可变性为何如此重要。不可变性指的是对象一旦创建，其内部状态就不能被修改。这种特性带来了诸多好处：

  • 线程安全： 不可变对象可以安全地在多个线程之间共享，无需担心数据竞争或同步问题。
  • 可预测性： 由于对象的状态不会改变，因此代码的行为更容易预测和调试。
  • 简化测试： 测试不可变对象变得更加简单，因为不需要考虑对象状态变化带来的复杂性。
  • 缓存友好： 不可变对象可以安全地被缓存，因为它们的状态永远不会改变。
  • 数据完整性： 不可变性有助于维护数据的完整性，防止意外修改。

2. PHP 中实现不可变性的传统方式

在 readonly 属性出现之前，PHP 中实现不可变性通常采用以下几种方法：

  • 构造函数赋值 + 私有属性 + 没有 setter 方法： 这是最常见的方法，通过在构造函数中初始化属性，并将属性声明为私有，同时不提供 setter 方法来防止外部修改。

    class User
{
    private string $name;
    private string $email;

    public function __construct(string $name, string $email)
    {
        $this->name = $name;
        $this->email = $email;
    }

    public function getName(): string
    {
        return $this->name;
    }

    public function getEmail(): string
    {
        return $this->email;
    }
}

$user = new User("John Doe", "[email protected]");
echo $user->getName(); // 输出 "John Doe"
// $user->name = "Jane Doe"; // 报错：尝试访问私有属性

  • 魔术方法 __set： 通过重载魔术方法 __set，阻止对未定义属性的赋值。

    class ImmutableClass
{
    private string $value;

    public function __construct(string $value)
    {
        $this->value = $value;
    }

    public function getValue(): string
    {
        return $this->value;
    }

    public function __set(string $name, $value)
    {
        throw new Exception("Cannot modify properties of an immutable object.");
    }
}

$immutable = new ImmutableClass("Initial Value");
echo $immutable->getValue(); // 输出 "Initial Value"
try {
    $immutable->newValue = "New Value"; // 抛出异常
} catch (Exception $e) {
    echo $e->getMessage(); // 输出 "Cannot modify properties of an immutable object."
}

  • 使用 final 关键字： 虽然 final 关键字不能直接实现属性的不可变性，但它可以防止子类重写方法，从而间接保证某些行为的不可变性。

虽然以上方法可以实现一定程度的不可变性，但它们都存在一些局限性：

  • 代码冗余： 需要编写大量的样板代码来声明私有属性和 getter 方法。
  • 可读性差： 代码的意图不够明确，需要仔细阅读才能理解其不可变性。
  • 容易出错： 开发者可能会忘记将属性声明为私有，或者不小心添加了 setter 方法。

3. PHP 8.2 的 readonly 属性：更简洁、更安全的不可变性

PHP 8.2 引入了 readonly 属性，为实现不可变性提供了一种更简洁、更安全的方式。readonly 属性只能在声明时或在构造函数中初始化，之后就不能被修改。

class Product
{
    public readonly string $name;
    public readonly float $price;

    public function __construct(string $name, float $price)
    {
        $this->name = $name;
        $this->price = $price;
    }
}

$product = new Product("Laptop", 1200.00);
echo $product->name; // 输出 "Laptop"
// $product->name = "Desktop"; // 报错：尝试修改只读属性

使用 readonly 属性的优势：

  • 简洁明了： 代码意图清晰，一眼就能看出属性是只读的。
  • 编译器强制： PHP 引擎会在编译时检查对 readonly 属性的修改，防止运行时错误。
  • 减少样板代码： 不需要手动编写私有属性和 getter 方法，减少了代码冗余。
  • 提高代码安全性： 从语言层面保证了属性的不可变性，避免了人为错误。

4. readonly 属性在 DTO 中的应用

DTO (Data Transfer Object) 是一种用于在不同层之间传输数据的简单对象。DTO 通常只包含数据，不包含业务逻辑。由于 DTO 的主要目的是传输数据，因此不可变性对于保证数据的完整性非常重要。

class UserDTO
{
    public readonly int $id;
    public readonly string $name;
    public readonly string $email;

    public function __construct(int $id, string $name, string $email)
    {
        $this->id = $id;
        $this->name = $name;
        $this->email = $email;
    }
}

// 使用示例
$userDTO = new UserDTO(123, "John Doe", "[email protected]");

function processUser(UserDTO $user) {
    // 假设这里有一些复杂的业务逻辑
    echo "Processing user: " . $user->name . "n";

    // 尝试修改 DTO (这将导致错误)
    // $user->name = "Jane Doe"; // 报错：尝试修改只读属性
}

processUser($userDTO);

在这个例子中，UserDTO 类使用 readonly 属性来声明 id、name 和 email 属性。这样可以确保在 DTO 对象创建后，其内部状态不会被修改，从而保证了数据的完整性。

5. readonly 属性在值对象中的应用

值对象 (Value Object) 是一种表示领域概念的不可变对象。值对象通过其属性值来标识，而不是通过其身份。例如，货币、日期、颜色等都可以被表示为值对象。由于值对象代表的是一个特定的值，因此不可变性是其核心特征。

class Money
{
    public readonly string $currency;
    public readonly int $amount;

    public function __construct(string $currency, int $amount)
    {
        $this->currency = $currency;
        $this->amount = $amount;
    }

    public function add(Money $other): Money
    {
        if ($this->currency !== $other->currency) {
            throw new InvalidArgumentException("Cannot add Money objects with different currencies.");
        }

        return new Money($this->currency, $this->amount + $other->amount);
    }

    public function __toString(): string
    {
        return $this->currency . ' ' . ($this->amount / 100); //假设 amount 是以分为单位存储
    }
}

// 使用示例
$price = new Money('USD', 1999); // $19.99
$tax = new Money('USD', 200); // $2.00

$total = $price->add($tax); // 创建一个新的 Money 对象，而不是修改现有的对象

echo "Price: " . $price . "n"; // 输出: Price: USD 19.99
echo "Tax: " . $tax . "n";   // 输出: Tax: USD 2.00
echo "Total: " . $total . "n"; // 输出: Total: USD 21.99

// 尝试修改值对象 (这将导致错误)
// $price->amount = 2000; // 报错：尝试修改只读属性

在这个例子中，Money 类使用 readonly 属性来声明 currency 和 amount 属性。add 方法返回一个新的 Money 对象，而不是修改现有的对象。这样可以确保 Money 对象始终是不可变的，从而保证了其作为值对象的特性。

6. readonly 属性的限制

虽然 readonly 属性非常有用，但也存在一些限制：

  • 只能在声明时或构造函数中初始化： readonly 属性只能在声明时或在构造函数中初始化。在其他任何地方修改 readonly 属性都会导致错误。
  • 不能使用 unset： 不能使用 unset 函数来删除 readonly 属性。
  • 不能使用 __set_state： __set_state 方法不能用于设置 readonly 属性。
  • 必须声明类型： readonly 属性必须声明类型，不能使用 mixed 类型。
  • 不能在 trait 中使用： readonly 属性不能在 trait 中定义，只能在类中定义。

7. readonly 属性与对象克隆

当克隆一个包含 readonly 属性的对象时，克隆后的对象将拥有与原始对象相同的 readonly 属性值。这意味着克隆后的对象仍然是不可变的，不能修改其 readonly 属性。

class Config
{
    public readonly string $apiKey;

    public function __construct(string $apiKey)
    {
        $this->apiKey = $apiKey;
    }
}

$config = new Config("secret_api_key");
$clonedConfig = clone $config;

echo "Original API Key: " . $config->apiKey . "n"; // 输出: Original API Key: secret_api_key
echo "Cloned API Key: " . $clonedConfig->apiKey . "n"; // 输出: Cloned API Key: secret_api_key

// 尝试修改克隆对象的 readonly 属性 (这将导致错误)
// $clonedConfig->apiKey = "new_api_key"; // 报错：尝试修改只读属性

8. readonly 和 __clone 的关系

如果你需要对克隆后的对象进行一些修改，同时保持原始对象的不可变性，可以考虑在类中实现 __clone 魔术方法。但是，需要注意的是，你仍然无法直接修改 readonly 属性。你需要找到一种方法来绕过这个限制，例如，创建一个新的对象，并将修改后的值传递给新对象的构造函数。

class MutableWrapper
{
    public readonly string $value;

    public function __construct(string $value)
    {
        $this->value = $value;
    }

    public function withNewValue(string $newValue): self
    {
        return new self($newValue);
    }
}

$wrapper = new MutableWrapper("original_value");
$clonedWrapper = clone $wrapper;

//  无法直接修改 $clonedWrapper->value

$modifiedWrapper = $clonedWrapper->withNewValue("modified_value");

echo "Original Value: " . $wrapper->value . "n"; // 输出: Original Value: original_value
echo "Cloned Value: " . $clonedWrapper->value . "n"; // 输出: Cloned Value: original_value
echo "Modified Value: " . $modifiedWrapper->value . "n"; // 输出: Modified Value: modified_value

在这个例子中，withNewValue方法创建并返回一个新的MutableWrapper实例，该实例具有修改后的值，而原始实例及其克隆保持不变。 这允许我们在不违反不可变性的前提下“修改”值。

9. readonly 和序列化

readonly 属性可以正常地进行序列化和反序列化。当一个包含 readonly 属性的对象被序列化时，readonly 属性的值会被保存下来。当对象被反序列化时，readonly 属性的值会被恢复。

class SerializableObject
{
    public readonly string $data;

    public function __construct(string $data)
    {
        $this->data = $data;
    }
}

$object = new SerializableObject("some data");
$serialized = serialize($object);
$unserialized = unserialize($serialized);

echo "Original Data: " . $object->data . "n"; // 输出: Original Data: some data
echo "Unserialized Data: " . $unserialized->data . "n"; // 输出: Unserialized Data: some data

//  尝试修改反序列化对象的 readonly 属性 (这将导致错误)
//  $unserialized->data = "new data"; // 报错：尝试修改只读属性

10. 总结：readonly 属性的价值所在

总而言之，PHP 8.2 的 readonly 属性为我们提供了一种简洁、安全的方式来实现不可变性。它在 DTO 和值对象等场景中非常有用，可以帮助我们编写更健壮、更易于维护的代码。虽然 readonly 属性存在一些限制，但只要我们理解其工作原理，就可以有效地利用它来提高代码质量。 它简化了不可变对象的创建，减少了冗余代码，并提供了编译时检查，从而提升了代码的健壮性和可维护性。

11. 灵活使用readonly，提升代码质量

readonly属性是PHP中一个强大的工具，可以显著提高代码的清晰度和安全性，特别是在处理DTO和值对象等需要保证数据完整性的场景中。通过有效地利用readonly属性，开发者可以编写出更健壮、更易于维护和测试的代码。

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