大数据Scala系列之特质

Posted 2021-03-25

大数据Scala系列之特质，特质的定义除了使用关键字trait之外，与类定义无异。

　　特质用来在类之间进行接口或者属性的共享。类和对象都可以继承特质，特质不能被实例化，因此也没有参数。

　　一旦特质被定义了，就可以使用extends或者with在类中混入特质。

1 作为接口使用的特质
特质的定义：

trait Logger{
//这是一个抽象方法，特质中未被实现的方法默认是抽象的，不需要abstract关键字修饰
def log(msg:String)
}

子类对特质的实现：

class ConsoleLogger extends Logger{
//重写抽象方法，不需要override
def log(msg:String){println(msg)}
}

2 带有具体实现的特质
trait ConsoleLogger{
//注意与Java中接口的不同
def log(msg:String){println(msg)}
}

特质的使用

class SavingAccount extends Account with ConsoleLogger{
def withdraw(amount:Double){
if(amount >balance) log("Insufficent funds")
else balance -= amount
}
}

3 带有特质的对象
scala自带有Logged特质，但是没有实现

trait Logged{
def log(msg:String){}
}

如果在类定义中使用了该特质

//该类中，其中的日志信息不会被记录
class SavingAccount extends Account with Logged{
def withdraw(amount:Double){
if(amount >balance) log("Insufficent funds")
else balance -= amount
}
}

标准的ConsoleLogger扩展自Logger

class ConsoleLogger extends Logger{
//重写抽象方法，不需要override
def log(msg:String){println(msg)}
}

可以在创建对象的时候，加入该特质：

val acct1=new SavingAccount with ConsoleLogger

这样，创建同一类对象，却可以加入不同的特质

val acct2=new SavingAccount with FileLogger

4 多个叠加的特质
可以为类或者对象添加多个互相调用的特质，特质的执行顺序，取决于特质被添加的顺序

trait Logged{
def log(msg:String)
}
trait ConsoleLogger extends Logged{
//重写抽象方法，不需要override
def log(msg: String) ={println(msg)}
}
//给log加上时间戳
trait TimestampLogger extends ConsoleLogger {
override def log(msg: String) {
super.log(s"${java.time.Instant.now()} $msg")
}
}
//截断过于冗长的日志信息
trait ShortLogger extends ConsoleLogger{
val maxLength = 15
override def log(msg: String) {
super.log(
if(msg.length <=maxLength)msg
else
s"${msg.substring(0,maxLength-3)}...")
}
}
//定义超类
class Account {
protected var balance:Double = 0
}
class SavingAccount extends Account with ConsoleLogger{
def withdraw(amount:Double){
if(amount >balance) log("Insufficent funds")
else balance = balance - amount
}
}

object test{
def main(args: Array[String]): Unit = {
val acct1 = new SavingAccount with ConsoleLogger with TimestampLogger with ShortLogger
val acct2 = new SavingAccount with ConsoleLogger with ShortLogger with TimestampLogger
acct1.withdraw(100.0)
acct2.withdraw(100.0)

}
}

//res:
//ShortLogger的log方法先被执行，然后它的super.log调用的是TimestampLogger 的log方法，最后调用ConsoleLogger 的方法将信息打印出来
2018-06-15T16:50:28.448Z Insufficent ...
//先是TimestampLogger 的log方法被执行，然后它的super.log调用的是ShortLogger的log方法，最后调用ConsoleLogger 的方法将信息打印出来
2018-06-15T1...

5 使用特质统一编程
import scala.collection.mutable.ArrayBuffer

trait Pet {
val name: String
}

class Cat(val name: String) extends Pet
class Dog(val name: String) extends Pet

val dog = new Dog("Harry")
val cat = new Cat("Sally")

val animals = ArrayBuffer.empty[Pet]
animals.append(dog)
animals.append(cat)
animals.foreach(pet => println(pet.name)) // Prints Harry Sally

Mixins用于进行类组合的特质：

abstract class A {
val message: String
}
class B extends A {
val message = "I‘m an instance of class B"
}
//此处的特质C即为mixin
trait C extends A {
def loudMessage = message.toUpperCase()
}
class D extends B with C

val d = new D
println(d.message) // I‘m an instance of class B
println(d.loudMessage) // I‘M AN INSTANCE OF CLASS B

6 当做富接口使用的特质
//注意抽象方法和具体方法的结合
trait Logger { def log(msg: String)
def info(msg: String) { log("INFO: " + msg) }
def warn(msg: String) { log("WARN: " + msg) }
def severe(msg: String) {log("SEVERE: " + msg)}
}
class Account {
protected var balance:Double = 0
}
class SavingsAccount extends Account with Logger {
def withdraw(amount: Double) {
if (amount > balance) severe("Insufficient funds") else "you can do this" }
override def log(msg: String) { println(msg) }
}

object test{
def main(args: Array[String]): Unit = {
val acc = new SavingsAccount
acc.withdraw(100)
}
}
//result
SEVERE: Insufficient funds

7特质中的具体字段和抽象字段
特质中的字段有初始值则就是具体的，否则是抽象的。

trait ShortLogger extends Logged {
val maxLength = 15 // 具体字段
}

那么继承该特质的子类是如何获得这个字段的呢。Scala是直接将该字段放入到继承该特制的子类中，而不是被继承。例如：

class SavingsAccount extends Account with ConsoleLogger with ShortLogger {
var interest = 0.0
def withdraw(amount: Double) {
if (amount > balance) log("Insufficient funds")
else ...
}
}

特质中的抽象字段在具体的子类中必须被重写:

trait ShortLogger extends Logged {
val maxLength: Int//抽象字段
override def log(msg: String) {
super.log( if (msg.length <= maxLength) msg else msg.substring(0, maxLength - 3) + "...")
}
}

class SavingsAccount extends Account with ConsoleLogger with ShortLogger {
val maxLength = 20 // 不需要写override
}

8 特质构造顺序
特质也是有构造器的，由字段的初始化和其他特质体中的语句构成：

trait FileLogger extends Logger {
val out = new PrintWriter("app.log") // 构造器的一部分
out.println("# " + new Date().toString) // 也是构造器的一部分

def log(msg: String) { out.println(msg); out.flush() }
}

这些语句在任何混入了该特质的对象在构造时都会被执行。 构造器的顺序：

首先调用超类的构造器
特质构造器在超类构造器之后、类构造器之前执行
特质由左到右被构造
每个特质中，父特质先被构造
如果多个特质共有一个父特质，那么那个父特质已经被构造，则不会被再次构造
所有特质构造完毕后，子类被构造。 例如：
class SavingsAccount extends Account with FileLogger with ShortLogger

构造器执行顺序：

1Account （超类）

2 Logger (第一个特质的父特质)

3 FileLogger

4 ShortLogger

5 SavingsAccount

9 初始化特质中的字段
特质不能有构造器参数，每个特质都有一个无参构造器。这也是特质和类的差别。 例如： 我们要在构造的时候指定log的输出文件：

trait FileLogger extends Logger {
val filename: String // 构造器一部分
val out = new PrintWriter(filename) // 构造器的一部分
def log(msg: String) { out.println(msg); out.flush() }
}

val acct = new SavingsAccount extends Account with FileLogger("myapp.log") //error，特质没有带参数的构造器

// 你也许会想到和前面重写maxLength一样，在这里重写filename:
val acct = new SavingsAccount with FileLogger {
val filename = "myapp.log" // 这样是行不通的
}

FileLogger的构造器先于子类构造器执行。这里的子类其实是一个扩展自SavingsAccount 并混入了FileLogger特质的匿名类。而filename的初始化发生在这个匿名类中，而FileLogger的构造器会先执行，因此new PrintWriter(filename)语句会抛出一个异常。 解决方法是要么使用提前定义或者使用懒值：

val acct = new {
val filename = "myapp.log"
} with SavingsAccount with FileLogger

// 对于类同样：
class SavingsAccount extends {
val filename = "myapp.log"
} with Account with FileLogger {
... // SavingsAccount 的实现
}

// 或使用lazy
trait FileLogger extends Logger {
val filename: String // 构造器一部分
lazy val out = new PrintWriter(filename) // 构造器的一部分
def log(msg: String) { out.println(msg); out.flush() }
}

10 扩展类的特质
特质也可以扩展类，这个类将会自动成为所有混入该特质的超类

trait LoggedException extends Exception with Logged {
def log() { log(getMessage()) }
}

log方法调用了从Exception超类继承下来的getMessage 方法。那么混入该特质的类：

class UnhappyException extends LoggedException {
override def getMessage() = "arggh!"
}