Dart 之模式 - 技术栈

前言

收到一张采购单，我们会先确认它写了商品和数量，再决定如何处理。如果只有"苹果"，没有写要几个，采购员就没法照单买齐。确认信息是否完整，与取出其中的商品、数量，是两件相连的事。

程序处理数据也常做这两件事。拿到一条记录，我们想把几个字段分别取出来；拿到外部传来的数据，还得先确认它的结构和类型是否符合预期。Dart 的模式把"按什么结构检查"和"从中取出什么"写在一起。

一、模式到底是什么

**模式是用来描述值应有形状的一种写法。**它可以检查一个值是否符合这种形状；匹配成功后，还可以把其中的值取出来，放进变量。模式不是新的数据类型，也不会把原来的值改成另一种数据。Dart 3.0 起支持模式。

先看一条记录：

dart 复制代码

void main() {
  final purchase = (item: '苹果', count: 3);
  final (item: itemName, count: quantity) = purchase;

  print(itemName); // 苹果
  print(quantity); // 3
}

等号右侧是已有的记录，它有 item 和 count 两个字段。等号左侧的 (item: itemName, count: quantity) 是模式：冒号前是要找的字段名，冒号后是接住字段值的新变量名。因此 itemName 得到"苹果"，quantity 得到 3。这里已知 purchase 是符合要求的记录，所以可以直接拆开。

模式有两个动作：匹配是核对结构，解构是取出结构中的值。有时只需要其中一个动作，例如检查温度是否小于零；有时两者一起使用，例如确认一份数据包含姓名，再取出姓名。Dart 模式

二、已经确定结构时，直接拆值

2.1 声明新变量并拆值

计算两次成绩后，函数可以把总分和平均分放进一条记录返回。模式则能把这两个结果一次取出：

dart 复制代码

({int total, double average}) summarize(int first, int second) {
  final total = first + second;
  return (total: total, average: total / 2);
}

void main() {
  final (:total, :average) = summarize(80, 100);
  print('$total, $average'); // 180, 90.0
}

summarize() 负责计算成绩并返回记录；模式不参与计算，只负责取出结果。(:total, :average) 是简写，意思是从同名的 total、average 字段取值，并声明同名变量。它相当于先保存返回的记录，再分别读取 result.total 和 result.average。

列表也能拆，但位置要对齐：

dart 复制代码

void main() {
  final [first, second] = ['苹果', '香蕉'];
  print('$first、$second'); // 苹果、香蕉
}

这里要求右侧恰好有两个元素。如果元素个数不确定，可以用 ... 表示其余部分：

dart 复制代码

void main() {
  final [first, ...rest] = ['苹果', '香蕉', '梨'];
  print(first); // 苹果
  print(rest);  // [香蕉, 梨]
}

rest 得到剩余元素组成的列表；如果只想略过剩余元素，可写 ...。当数据可能不符合形状时，不要直接拆值，因为这种声明要求模式一定能匹配右侧的值。列表模式与剩余元素

模式也能放在 for 循环中。每次循环取出一条记录时，(name, count) 会把两个位置字段分别绑定到变量：

dart 复制代码

void main() {
  final items = [('苹果', 2), ('梨', 3)];

  for (final (name, count) in items) {
    print('$name：$count');
  }
}

循环不是先取出整条记录，再手写 item. $1和item.1 和 item.$ 1和item.2；模式在每次迭代时完成拆值。列表中的某一项若不符合 (String, int)，循环也不能把它当成符合该形状的记录。

2.2 给已有变量赋值

模式既能声明新变量，也能给已有变量赋值。例如交换两个值：

dart 复制代码

void main() {
  var left = '左';
  var right = '右';

  (left, right) = (right, left);
  print('$left、$right'); // 右、左
}

等号左侧是赋值模式，left、right 已经存在；它没有重新声明变量。等号右侧先组成记录，再分别赋给左侧。final (...) = ... 会创建新变量，这里的 (left, right) = ... 则改变已有变量的值。

三、结构不确定时，先匹配再使用

前面的 (item: '苹果', count: 3) 是记录，有确定的字段。接口或文件传来的采购单也可能是 {'item': '苹果', 'count': 3} 这样的 Map，用键查找对应的值。两者都能表达"苹果，3 个"，但它们是不同的数据类型。下面用手写的 Map 模拟尚未核对的外部数据：它可能缺少 count，也可能把数量写成字符串。由于函数接收的是 Object?，使用前要先确认传入的确实是包含所需键、且值类型正确的 Map。

3.1 映射模式：同时检查键和值

dart 复制代码

void printPurchase(Object? data) {
  if (data case {'item': String item, 'count': int count}) {
    print('$item：$count 个');
  } else {
    print('采购单信息不完整');
  }
}

void main() {
  printPurchase({'item': '苹果', 'count': 3});
  printPurchase({'item': '苹果'});
}

第一次传入时，模式找到 item 和 count 两个键，值分别是 String 和 int，因此打印"苹果：3 个"。第二次缺少 count，匹配失败，进入 else。即使键存在，若数量的值是字符串 '3'，也不会匹配 int count。这里没有把字符串自动转换为整数。

读 if (data case ...) 时，先看 data：它是待检查的值；再看 case 后面的大括号：它描述需要的键和各自的类型。检查成功才进入第一个分支，此时 item、count 已是可用的局部变量；失败就进入 else，不能在那儿读取这两个变量。这就是映射模式 。它只检查写出来的键，数据中再多一个其他键仍可匹配；列表模式通常要求元素个数与模式对应，而映射模式不要求列出所有键。映射模式

3.2 守卫条件：匹配后继续检查

如果还想检查"购买数量必须大于零"，可以在模式之后加 when：

dart 复制代码

void printCount(Object? data) {
  if (data case {'count': int count} when count > 0) {
    print('数量：$count');
  } else {
    print('数量无效');
  }
}

先确认 count 是整数，才能安全地比较它是否大于零。when 是守卫条件 ：模式匹配成功后再检查条件；条件为假，同样走 else。它不负责从缺失的数据里补出值。Dart 守卫条件

图中的第一关核对数据结构和类型，第二关才判断数量是否大于零。只有两关都通过，程序才会执行成功分支。因此"有 count 键，但值是 '3'"与"值是整数 0"都会进入 else，只是失败的关口不同。

3.3 空值检查：只让非空值进入分支

模式还可以顺手排除 null。问号放在变量模式后面，表示"匹配非空值，并把非空值绑定出来"：

dart 复制代码

void printNickname(String? nickname) {
  if (nickname case var value?) {
    print(value.length);
  } else {
    print('没有昵称');
  }
}

value 在成功分支里已经是非空的 String，所以可以直接读取 length。如果 nickname 是 null，模式失败，进入 else。这和先写 if (nickname != null) 再读取也能达到同样目的；模式的优势是检查和绑定写在一起。

四、模式不只拆记录和映射

模式可以依照不同形状取值。除了记录、列表和映射，也能检查一个对象的类型，并读取它的属性：

dart 复制代码

class Book {
  final String title;
  final int pages;

  Book(this.title, this.pages);
}

void main() {
  Object item = Book('小王子', 96);

  if (item case Book(title: var title)) {
    print(title); // 小王子
  }
}

Book(...) 先要求值是 Book，再读取它的 title getter，并把结果放进局部变量 title。虽然类还有 pages，这里不需要取，就不必写。对象模式不会调用构造函数创建新书 ，它是在查看已有对象。对象模式

如果某个位置的值不需要用，可以用 _ 略过：

dart 复制代码

void main() {
  final (_, count) = ('苹果', 3);
  print(count); // 3
}

_ 是通配模式：这个位置要有值，但我们不把它绑定到变量。它不是给字段起了一个可读取的名字。上面的记录仍要有两个位置字段，只是我们只关心第二个。模式也能逐层嵌套：如果记录的某个字段本身是列表，可以在那个字段的位置再写列表模式，继续取出其中的元素。

五、多个可能结果，用 switch 分别处理

匹配不一定要拆出变量。有时我们只想根据值作判断。例如根据温度给出提示：

dart 复制代码

String describeTemperature(int temperature) => switch (temperature) {
  < 0 => '结冰',
  >= 30 => '炎热',
  _ => '适中',
};

void main() {
  print(describeTemperature(-2)); // 结冰
  print(describeTemperature(20)); // 适中
}

< 0 和 >= 30 是关系模式，按顺序尝试。_ 接住没有匹配的值。这里用的是 switch 表达式，它要给函数产生一个结果，所以所有可能的输入都得有对应分支；漏掉兜底分支可能无法通过穷尽性检查。

如果要按某个确定的值判断，直接把该值写在分支里。例如状态是 'pending' 或 'waiting' 时都提示等待，可以用 || 把两个常量模式合在一支：

dart 复制代码

String message(String status) => switch (status) {
  'pending' || 'waiting' => '请等待',
  'sent' => '已发货',
  _ => '状态未知',
};

这里的 || 表示任一模式匹配即可，不是在比较两个字符串本身；_ 处理未列出的状态。这样读分支时，就能清楚看到哪些输入共享同一个结果。逻辑或模式

switch 也能结合拆值。例如处理记录时，先按字段匹配，再给出结果：

dart 复制代码

String checkPurchase(({String item, int count}) purchase) =>
    switch (purchase) {
  (item: _, count: <= 0) => '数量无效',
  (item: var item, count: var count) => '$item：$count 个',
};

记录模式仍要写出全部字段，所以第一个分支用 _ 略过商品名，只判断数量是否有效；第二个分支取出商品名和数量。由于参数已限定为有 item 和 count 的记录，第二个分支可以覆盖其余情况。这里的参数类型已经由调用方保证；如果拿到的是未经核对的外部数据，就应先匹配结构和类型。Dart 分支与模式

六、什么时候使用模式

拿到结构已知的记录或列表，只想把几部分分别使用时，直接用模式解构。拿到不确定的映射或对象，必须先核对结构和类型时，用 if-case 或 switch 尝试匹配。只用一个字段时，普通的 purchase.item 往往更清楚；模式不是每次取值都必须使用的新语法。

读模式时，可以从外向内看：**先看值整体是什么形状，再看每个位置要求什么，最后看哪些值被绑定成变量。**如果还带 when，那是在前面的结构匹配成功后继续检查条件。按这个顺序，嵌套模式也不会变成一团符号。

七、总结

模式把"值应有什么结构"写出来，既能检查，也能拆出需要的部分。直接声明或赋值适合形状确定的数据；if-case 和 switch 适合可能匹配失败的分支。列表模式默认对齐元素个数，映射模式只检查指定的键，对象模式检查类型并读取指定属性。

先判断数据是否可靠，再决定直接拆值还是尝试匹配。需要的只是一次普通属性访问时，就用普通访问；需要同时核对结构和取值时，模式才真正省去重复检查。

八、测试题

final $first, second$ = $'苹果', '香蕉', '梨'$ ; 为什么不能按前两个元素直接解构？怎样保留其余元素？
if (data case {'name': String name}) 遇到 {'name': '小林', 'age': 18} 会匹配吗？如果 name 是整数呢？
final (_, count) = ('苹果', 3); 中 _ 之后还能作为变量读取吗？
if (data case {'count': int count} when count > 0) 中，检查"整数"和检查"大于零"的先后顺序是什么？
什么时候适合写 book.title，什么时候适合用 Book(title: var title) 模式？