2021年大数据常用语言Scala（三十六）：scala高级用法 泛型

Posted 2021-05-22 Lansonli

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泛型

定义一个泛型方法

定义一个泛型类

上下界

协变、逆变、非变 

非变

协变

逆变

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泛型

scala和Java一样，类和特质、方法都可以支持泛型。我们在学习集合的时候，一般都会涉及到泛型。

scala> val list1:List[String] = List("1", "2", "3")
list1: List[String] = List(1, 2, 3)

scala> val list1:List[String] = List("1", "2", "3")
list1: List[String] = List(1, 2, 3)

在scala中，使用方括号来定义类型参数。

定义一个泛型方法

需求：用一个方法来获取任意类型数组的中间的元素

不考虑泛型直接实现（基于Array[Int]实现）

加入泛型支持

不考虑泛型的实现  

def getMiddle(arr:Array[Int]) = arr(arr.length / 2)

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr1 = Array(1,2,3,4,5)

    println(getMiddle(arr1))
  }

 

加入泛型支持

  def getMiddle[A](arr:Array[A]) = arr(arr.length / 2)

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val arr1 = Array(1,2,3,4,5)
    val arr2 = Array("a", "b", "c", "d", "f")

    println(getMiddle[Int](arr1))
    println(getMiddle[String](arr2))

    // 简写方式
    println(getMiddle(arr1))
    println(getMiddle(arr2))
  }

 

定义一个泛型类

我们接下来要实现一个Pair类（一对数据）来讲解scala泛型相关的知识点。

Pair类包含两个值，而且两个值的类型不固定。

// 类名后面的方括号，就表示这个类可以使用两个类型、分别是T和S
// 这个名字可以任意取

class Pair[T, S](val first: T, val second: S) 

case class Person(var name:String, val age:Int)

object Pair {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val p1 = new Pair[String, Int]("张三", 10)
    val p2 = new Pair[String, String]("张三", "1988-02-19")
    val p3 = new Pair[Person, Person](Person("张三", 20), Person("李四", 30))
  }
}

要定义一个泛型类，直接在类名后面加上方括号，指定要使用的类型参数。上述的T、S都是类型参数，就代表一个类型

指定了类对应的类型参数后，就可以使用这些类型参数来定义变量了

 

上下界

现在，有一个需求，在Pair类中，我们只想用来保存Person类型的对象，因为我们要添加一个方法，让好友之间能够聊天。例如：

def chat(msg:String) = println(s"${first.name}对${second.name}说: $msg")

但因为，Pair类中根本不知道first有name这个字段，上述代码会报编译错误。

而且，添加了这个方法，就表示Pair类，现在只能支持Person类或者Person的子类的泛型。所以，我们需要给Pair的泛型参数，添加一个上界。

使用<: 类型名表示给类型添加一个上界，表示泛型参数必须要从上界继承。

// 类名后面的方括号，就表示这个类可以使用两个类型、分别是T和S
// 这个名字可以任意取
class Pair[T <: Person, S <:Person](val first: T, val second: S) {
  def chat(msg:String) = println(s"${first.name}对${second.name}说: $msg")
}

class Person(var name:String, val age:Int)

object Pair {
  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val p3 = new Pair(new Person("张三", 20), new Person("李四", 30))
    p3.chat("你好啊！")
  }
}

 

接着再提一个需求，Person类有几个子类，分别是Policeman、Superman。

 

要控制Person只能和Person、Policeman聊天，但是不能和Superman聊天。此时，还需要给泛型添加一个下界。

// 类名后面的方括号，就表示这个类可以使用两个类型、分别是T和S
// 这个名字可以任意取
class Pair[T <: Person, S >: Policeman <:Person](val first: T, val second: S) {
  def chat(msg:String) = println(s"${first.name}对${second.name}说: $msg")
}

class Person(var name:String, val age:Int)
class Policeman(name:String, age:Int) extends Person(name, age)
class Superman(name:String) extends Policeman(name, -1)

object Pair {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
// 编译错误：第二个参数必须是Person的子类（包括本身）、Policeman的父类（包括本身）
    val p3 = new Pair(new Person("张三", 20), new Superman("李四"))
    p3.chat("你好啊！")
  }
}

U >: T 表示U必须是类型T的父类或本身

S <: T 表示S必须是类型T的子类或本身

 

协变、逆变、非变 

 

父类对象 可以指向 子类的实例，这是多态

如果是泛型之间呢？

来一个类型转换的问题：

class Pair[T]

object Pair {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val p1 = Pair("hello")
    // 编译报错，无法将p1转换为p2
    val p2:Pair[AnyRef] = p1

    println(p2)
  }
}

 

非变

class Pair[T]{}，这种情况就是非变（默认），类型B是A的子类型，Pair[A]和Pair[B]没有任何从属关系，这种情况和Java是一样的。

 

协变

class Pair[+T]，这种情况是协变。类型B是A的子类型，Pair[B]可以认为是Pair[A]的子类型。这种情况，参数化类型的方向和类型的方向是一致的。

 

逆变

class Pair[-T]，这种情况是逆变。类型B是A的子类型，Pair[A]反过来可以认为是Pair[B]的子类型。这种情况，参数化类型的方向和类型的方向是相反的。

 

示例：

class Super
class Sub extends Super

//非变
class Temp1[A](title: String)
//协变
class Temp2[+A](title: String)
//逆变
class Temp3[-A](title: String)

object Covariance_demo {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val a = new Sub()
    // 没有问题，Sub是Super的子类
    val b:Super = a

    // 非变
    val t1:Temp1[Sub] = new Temp1[Sub]("测试")
    // 报错！默认不允许转换
    // val t2:Temp1[Super] = t1

    // 协变
    val t3:Temp2[Sub] = new Temp2[Sub]("测试")
    val t4:Temp2[Super] = t3
    
    // 非变
    val t5:Temp3[Super] = new Temp3[Super]("测试")
    val t6:Temp3[Sub] = t5
  }
}