领域驱动设计(DDD)【20】之值对象（Value Object）：入门

一 值对象

• 值对象（Value Object）是领域驱动设计（DDD）中的一种核心构建块，它代表领域中的某个概念，但不通过标识（ID）来区分，而是通过其属性值来定义。举个生活中的例子：当你去咖啡店点一杯咖啡时，店员会问"要大杯、中杯还是小杯？“。这里的"大杯"就是一个值对象——它没有唯一的ID，任何容量为16oz的杯子都是"大杯”，无论这个杯子是红色还是蓝色，是今天生产的还是昨天生产的。

1.1 值对象 vs 实体

• 理解值对象最好的方式是与实体（Entity）进行对比：

特性	值对象	实体
标识	无唯一标识，由属性值定义	有唯一标识
相等性	基于所有属性值比较	基于ID比较
可变性	通常不可变	通常可变
生命周期	可随意创建和丢弃	有明确的生命周期跟踪
例子	颜色、金额、地址	用户、订单、产品

1.2 为什么使用值对象？

1. 减少认知负担：将复杂的概念封装为值对象，使代码更易于理解和维护。例如，使用Money类比使用原始的BigDecimal金额和String币种组合更直观。
2. 避免重复代码：将相关行为和验证逻辑封装在值对象中，避免在应用各处重复相同的代码。
3. 增强类型安全：使用具体的值对象类型而非基本类型，可以避免"原始类型偏执"，编译器可以在编译时捕获更多错误。
4. 提高代码表现力：值对象可以使代码更接近业务语言，提高代码的可读性和表现力。

1.3 值对象的设计技巧

1. 保持小巧：值对象应该小巧且专注于单一职责。如果一个值对象变得太大，考虑将其拆分为多个更小的值对象。
2. 验证构造函数：在构造函数中进行严格的参数验证，确保创建的值对象始终处于有效状态。
3. 提供完整的方法：为值对象的所有可能操作提供方法，避免业务逻辑泄漏到值对象外部。
4. 考虑性能：对于频繁创建和销毁的值对象，可以考虑对象池或缓存策略，但要谨慎使用，以免破坏不可变性。
5. 谨慎使用继承：值对象之间的继承关系可能导致复杂性问题，优先考虑组合而非继承。

二 值对象的核心特征

• 值对象的核心特征包括无标识性、不可变性、自包含行为。

2.1 无标识性

• 值对象没有唯一标识符（与实体的最大区别）。两个值对象如果所有属性相同，则被认为是同一个值对象。

// 地址值对象示例
public class Address {private final String street;private final String city;private final String zipCode;// 构造函数、getter等方法...@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Address address = (Address) o;return Objects.equals(street, address.street) &&Objects.equals(city, address.city) &&Objects.equals(zipCode, address.zipCode);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(street, city, zipCode);}
}

2.2 不可变性

• 值对象一旦创建，其状态不应改变。如果需要修改，应该创建一个新的值对象实例。

// 不可变的金额值对象
public class Money {private final BigDecimal amount;private final Currency currency;public Money(BigDecimal amount, Currency currency) {this.amount = amount;this.currency = currency;}public Money add(Money other) {if (!this.currency.equals(other.currency)) {throw new IllegalArgumentException("不同币种不能相加");}return new Money(this.amount.add(other.amount), this.currency);}// getter等方法...
}

2.3 自包含行为

• 值对象可以包含与其属性相关的行为，这使得业务逻辑更加内聚。

// 温度值对象包含转换行为
public class Temperature {private final double value;private final Unit unit;public enum Unit { CELSIUS, FAHRENHEIT }public Temperature(double value, Unit unit) {this.value = value;this.unit = unit;}public Temperature toFahrenheit() {if (this.unit == Unit.FAHRENHEIT) {return this;}double fahrenheit = (value * 9/5) + 32;return new Temperature(fahrenheit, Unit.FAHRENHEIT);}// 其他方法和getter...
}

三 值对象的实现模式

3.1 基本实现

• 最简单的值对象就是封装一组相关属性的类，并实现正确的相等性比较。

public class RGBColor {private final int red;private final int green;private final int blue;public RGBColor(int red, int green, int blue) {// 验证逻辑if (red < 0 || red > 255 || green < 0 || green > 255 || blue < 0 || blue > 255) {throw new IllegalArgumentException("颜色值必须在0-255之间");}this.red = red;this.green = green;this.blue = blue;}// 相等性比较和hashCode...// 业务方法public RGBColor mixWith(RGBColor other, double ratio) {int newRed = (int) (this.red * (1 - ratio) + other.red * ratio);int newGreen = (int) (this.green * (1 - ratio) + other.green * ratio);int newBlue = (int) (this.blue * (1 - ratio) + other.blue * ratio);return new RGBColor(newRed, newGreen, newBlue);}
}

3.2 微类型（Tiny Types）

• 为简单的概念创建专门的类型，即使它只包装一个基本值。

public class EmailAddress {private final String value;public EmailAddress(String value) {if (value == null || !value.contains("@")) {throw new IllegalArgumentException("无效的邮箱地址");}this.value = value;}public String getValue() {return value;}// 相等性比较和hashCode...
}// 使用处
public class User {private EmailAddress email;// ...
}

3.3 复合值对象

• 将多个简单的值对象组合成更复杂的值对象。

public class ShippingInfo {private final Address address;private final TimeWindow deliveryWindow;private final ContactPerson contact;public ShippingInfo(Address address, TimeWindow deliveryWindow, ContactPerson contact) {this.address = address;this.deliveryWindow = deliveryWindow;this.contact = contact;}// 业务方法和getter...
}

四 实战案例：电商系统中的值对象

• 通过一个电商系统的例子来看看值对象如何应用。

4.1 产品价格值对象（ProductPrice）

• 在电商系统中，产品价格不是简单的数字，而是包含：基础价格（basePrice）、折扣信息（discount）、可能的税费、会员价等复杂计算。

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设计要点：

1. 组合使用值对象：ProductPrice本身是值对象，又组合了Money和Discount两个值对象
2. 业务逻辑内聚：价格计算逻辑完全封装在值对象内部
3. 不可变性：所有字段都是final，确保线程安全

public class ProductPrice {// 使用Money值对象表示基础价格（金额+币种）private final Money basePrice;// 使用Discount值对象表示折扣策略private final Discount discount;// 构造函数进行严格验证public ProductPrice(Money basePrice, Discount discount) {if (basePrice == null || discount == null) {throw new IllegalArgumentException("价格和折扣不能为null");}this.basePrice = basePrice;this.discount = discount;}// 计算最终价格的核心业务逻辑public Money getFinalPrice() {// 委托Money和Discount对象完成计算return basePrice.subtract(discount.calculateDiscount(basePrice));}// 验证价格有效性public boolean isValid() {// 确保基础价格和最终价格都是正数return basePrice.isPositive() && getFinalPrice().isPositive();}// 省略equals()和hashCode()...
}

• 测试用例

// 创建价格对象
Money basePrice = new Money(new BigDecimal("100.00"), Currency.getInstance("USD"));
Discount discount = new PercentageDiscount(new BigDecimal("0.1")); // 10%折扣
ProductPrice productPrice = new ProductPrice(basePrice, discount);// 获取最终价格
Money finalPrice = productPrice.getFinalPrice(); // $90.00

4.2 订单项值对象（OrderItem）

场景分析，订单项需要明确：

• 购买的是哪个产品（productId）
• 购买数量（quantity）
• 购买时的价格快照（price）

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设计要点

1. 数量专门化：使用Quantity值对象而非基本类型int
2. 价格快照：存储下单时的价格而非实时查询，保证订单不变性

public class OrderItem {// 产品ID（实体引用，但只存储ID保持轻量）private final ProductId productId;// 购买数量（使用专门的Quantity值对象而非基本类型）private final Quantity quantity;// 价格快照（值对象）private final ProductPrice price;public OrderItem(ProductId productId, Quantity quantity, ProductPrice price) {if (productId == null || quantity == null || price == null) {throw new IllegalArgumentException("参数不能为null");}if (!price.isValid()) {throw new IllegalArgumentException("无效的价格");}this.productId = productId;this.quantity = quantity;this.price = price;}// 计算单项总价public Money calculateSubtotal() {// 委托Money完成金额乘法计算return price.getFinalPrice().multiply(quantity.getValue());}// 省略equals()和hashCode()...
}

• 测试用例

// 创建订单项
ProductId productId = new ProductId("prod-123");
Quantity quantity = new Quantity(2);
Money basePrice = new Money(new BigDecimal("100.00"), Currency.getInstance("USD"));
Discount discount = new PercentageDiscount(new BigDecimal("0.1")); // 10%折扣
ProductPrice productPrice = new ProductPrice(basePrice, discount);OrderItem item = new OrderItem(productId, quantity, price);// 计算单项总价
Money subtotal = item.calculateSubtotal(); // $180.00 (2件×$90.00)

4.3 配送时间段值对象（DeliveryTimeWindow）

场景分析，配送时间需要：

• 明确的开始和结束时间
• 验证时间窗口的有效性
• 提供时间重叠检查等业务方法

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设计要点

1. 业务约束内聚：将配送时间的所有约束条件放在构造函数中
2. 丰富的业务方法：提供时间重叠检查等实用方法
3. 不可变设计：确保时间窗口创建后不会被意外修改

public class DeliveryTimeWindow {private final LocalDateTime start;private final LocalDateTime end;public DeliveryTimeWindow(LocalDateTime start, LocalDateTime end) {if (start.isAfter(end)) {throw new IllegalArgumentException("开始时间不能晚于结束时间");}if (Duration.between(start, end).toHours() > 4) {throw new IllegalArgumentException("配送窗口不能超过4小时");}this.start = start;this.end = end;}public boolean overlapsWith(DeliveryTimeWindow other) {return !this.end.isBefore(other.start) && !this.start.isAfter(other.end);}// 相等性比较和hashCode...
}

• 测试用例

// 创建配送时间窗口
LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
DeliveryTimeWindow window1 = new DeliveryTimeWindow(now.plusHours(1), now.plusHours(3)
);DeliveryTimeWindow window2 = new DeliveryTimeWindow(now.plusHours(2),now.plusHours(4)
);// 检查时间重叠
if (window1.overlapsWith(window2)) {System.out.println("配送时间有冲突");
}// 获取持续时间
Duration duration = window1.duration(); // PT2H (2小时)

五 常见问题与解决方案

Q1: 什么时候应该使用值对象而不是实体？

当满足以下条件时，使用值对象更合适：

• 概念上没有唯一标识的需求
• 可以通过属性比较相等性
• 对象是不可变的或变化时会创建新实例
• 生命周期由父实体管理

Q2: 值对象可以引用实体吗？

• 通常不建议。值对象应该是自包含的，引用实体会引入复杂性并可能破坏不变性。如果确实需要，确保引用是不可变的。

Q3: 如何持久化值对象？

常见的持久化策略包括：

1. 嵌入方式：将值对象的属性作为父实体的列存储在同一个表中
2. 序列化方式：将值对象序列化为JSON/XML存储在单个列中
3. 单独表：为值对象创建单独的表，但通常不推荐

Q4: 值对象可以有行为吗？

• 当然可以！值对象应该包含与其数据相关的行为。这是DDD的一个重要原则——将数据和行为放在一起。