Scala入门到精通——第二十节类型參数

Posted 2020-10-01 ljbguanli

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Scala入门到精通——第二十节类型參数相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本节主要内容

Ordering与Ordered特质
上下文界定（Context Bound）
多重界定
类型约束

1. Ordering与Ordered特质

在介绍上下文界定之前，我们对scala中的Ordering与Ordered之间的关联与差别进行解说，先看Ordering、Ordered的类继承层次体系：
技术分享

技术分享
通过上面两个图能够看到,Ordering混入了java中的Comparator接口。而Ordered混入了java的Comparable接口。我们知道java中的Comparator是一个外部比較器。而Comparable则是一个内部比較器，比如：

//以下是定义的Person类（Java）
public class Person {
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    Person(String name){
        this.name=name;
    }
}
//Comparator接口，注意它是在java.util包中的
public class PersonCompartor implements Comparator<Person>{

    @Override
    public int compare(Person o1, Person o2) {
        if (o1.getName().equalsIgnoreCase(o2.getName())) {
            return 1;
        }else{
            return -1;
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        PersonCompartor pc=new PersonCompartor();
        Person p1=new Person("摇摆少年梦");
        Person p2=new Person("摇摆少年梦2");
        //以下是它的对象比較使用方式
        //能够看它。这是通过外部对象进行方法调用的
        if(pc.compare(p1, p2)>0) {
            System.out.println(p1);
        }else{
            System.out.println(p2);
        }
    }

}

而Comparable接口是用于内部比較，Person类自己实现Comparable接口。代码例如以下

public class Person implements Comparable<Person>{
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    Person(String name){
        this.name=name;
    }
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if (this.getName().equalsIgnoreCase(o.getName())) {
            return 1;
        }else{
            return -1;
        }
    }
}

public class PersonComparable {

    public static void main(String[] args) {
        Person p1=new Person("摇摆少年梦");
        Person p2=new Person("摇摆少年梦2");
        //对象自身与其他对象比較，而不须要借助第三方
        if(p1.compareTo(p2)>0) {
            System.out.println(p1);
        }else{
            System.out.println(p2);
        }

    }

}

从上述代码中能够看到Comparable与Comparator接口两者的本质不同。因此Ordering混入了Comparator，Ordered混入了Comparator，它们之间的差别和Comparable与Comparator间的差别是同样的。

这里先给出一个Ordered在scala中的使用方法，Ordering的使用方法，将在上下文界定的时候详细解说

case class Student(val name:String) extends Ordered[Student]{
  override def compare(that:Student):Int={
    if(this.name==that.name)
      1
    else
      -1
  }
}

//将类型參数定义为T<:Ordered[T]
class Pair1[T<:Ordered[T]](val first:T,val second:T){
  //比較的时候直接使用<符号进行对象间的比較
  def smaller()={
    if(first < second) 
      first
    else
      second
  }
}

object OrderedViewBound extends App{
  val p=new Pair1(Student("摇摆少年梦"),Student("摇摆少年梦2"))
  println(p.smaller)
}

2. 上下文界定

在第十七节中的类型參数（一）中，我们提到视图界定能够跨越类继承层次结构，其后面的原理是隐式转换。本节要介绍的上下文界定採用隐式值来实现。上下文界定的类型參数形式为T：M的形式。当中M是一个泛型，这样的形式要求存在一个M[T]类型的隐式值：

//PersonOrdering混入了Ordering，它与实现了Comparator接口的类的功能一致
class PersonOrdering extends Ordering[Person]{
   override def compare(x:Person, y:Person):Int={
    if(x.name>y.name) 
      1
    else 
      -1
  }
}
case class Person(val name:String){
  println("正在构造对象:"+name)
}
//以下的代码定义了一个上下文界定
//它的意思是在相应作用域中，必须存在一个类型为Ordering[T]的隐式值，该隐式值能够作用于内部的方法
class Pair[T:Ordering](val first:T,val second:T){
  //smaller方法中有一个隐式參数。该隐式參数类型为Ordering[T]
  def smaller(implicit ord:Ordering[T])={
    if(ord.compare(first, second)>0) 
      first
    else
      second
  }
}

object ConextBound extends App{
  //定义一个隐式值。它的类型为Ordering[Person]
  implicit val p1=new PersonOrdering
  val p=new Pair(Person("123"),Person("456"))
  //不给函数指定參数，此时会查找一个隐式值，该隐式值类型为Ordering[Person],依据上下文界定的要求。该类型正好满足要求
  //因此它会作为smaller的隐式參数传入，从而调用ord.compare(first, second)方法进行比較
  println(p.smaller)
}

有时候也希望ord.compare(first, second)>0的比較形式能够写为first > second这样的直观比較形式，此时能够省去smaller函数的隐式參数。并引入Ordering到Ordered的隐式转换，代码例如以下：

class PersonOrdering extends Ordering[Person]{
   override def compare(x:Person, y:Person):Int={
    if(x.name>y.name) 
      1
    else 
      -1
  }
}
case class Person(val name:String){
  println("正在构造对象:"+name)
}

class Pair[T:Ordering](val first:T,val second:T){
  //引入odering到Ordered的隐式转换
  //在查找作用域范围内的Ordering[T]的隐式值
  //本例的话是implicit val p1=new PersonOrdering
  //编译器看到比較方式是<的方式进行的时候。会自己主动进行
  //隐式转换，转换成Ordered。然后调用当中的<方法进行比較
  import Ordered.orderingToOrdered;
  def smaller={
    if(first<second) 
      first
    else
      second
  }
}

object ConextBound extends App{
  implicit val p1=new PersonOrdering
  val p=new Pair(Person("123"),Person("456"))
  println(p.smaller)
}

3. 多重界定

多重界定具有多种形式，比如：
T:M:K //这意味着在作用域中必须存在M[T]、K[T]类型的隐式值
T<%M<%K //这意味着在作用域中必须存在T到M、T到K的隐式转换
K>:T<:M //这意味着M是T类型的超类，K也是T类型的超类
…..

class A[T]
class B[T]

object MutilBound extends App{
  implicit val a=new A[String]
  implicit val b=new B[String]
  //多重上下文界定。必须存在两个隐式值，类型为A[T],B[T]类型
  //前面定义的两个隐式值a,b便是
  def test[T:A:B](x:T)=println(x)
  test("摇摆少年梦")

  implicit def t2A[T](x:T)=new A[T]
  implicit def t2B[T](x:T)=new B[T]
  //多重视图界定。必须存在T到A。T到B的隐式转换
  //前面我们定义的两个隐式转换函数就是
  def test2[T <% A[T] <% B[T]](x:T)=println(x)
  test2("摇摆少年梦2")
}

4. 类型约束

本节部分实验来自：http://hongjiang.info/scala-type-contraints-and-specialized-methods/，感谢原作者的无私奉献
前面讲的类型变量界定、视图界定都是将泛型限定在一定范围内，而上下文界定则是将类型限定为某一类型。类型约束与下下文界定类型，仅仅只是它是用于推断类型測试，类型约束有以下两种：

T=:=U  //用于推断T是否等于U
T<:<U  //用于推断T是否为U的子类

像上面的=:=符号非常像一个操作符，但事实上它是scala语言中的类，它们被定义在Predef当中

@implicitNotFound(msg = "Cannot prove that ${From} <:< ${To}.")
  sealed abstract class <:<[-From, +To] extends (From => To) with Serializable
private[this] final val singleton_<:< = new <:<[Any,Any] { def apply(x: Any): Any = x }
  // not in the <:< companion object because it is also
  // intended to subsume identity (which is no longer implicit)
  implicit def conforms[A]: A <:< A = singleton_<:<.asInstanceOf[A <:< A]  

 @implicitNotFound(msg = "Cannot prove that ${From} =:= ${To}.")
  sealed abstract class =:=[From, To] extends (From => To) with Serializable
  private[this] final val singleton_=:= = new =:=[Any,Any] { def apply(x: Any): Any = x }
  object =:= {
     implicit def tpEquals[A]: A =:= A = singleton_=:=.asInstanceOf[A =:= A]
  }

使用方法简单介绍：

object TypeConstraint extends App{
   def test[T](name:T)(implicit ev: T <:< java.io.Serializable)= { name } 
   //正确。由于String类型属于Serializable的子类  
   println(test("摇摆少年梦"))
   //错误。由于Int类型不属于Seriablizable的子类
   println(test(134))
}

那么问题来了，test方法定义了一个隐式參数，它的类型是T <:< java.io.Serializable。即仅仅有T为java.io.Serializable的子类才满足要求，可是我们在程序中并没有指定隐式值。为什么这样也是合法的呢？这是由于Predef中的conforms方法会为我们产生一个隐式值。

那类型约束<:<与类型变量界定<:有什么差别呢？以下给出的代码似乎告诉我们它们之间好像也没有什么差别：

   def test1[T<:java.io.Serializable](name:T)= { name }   
   //编译通过，符合类型变量界定的条件
   println(test1("摇摆少年梦"))
   //编译通只是，不符号类型变量界定的条件
   println(test1(134))

但以下的代码给我们演示的是类型约束<:<与类型变量界定<:之间的差别：
以下的代码演示的是其在一般函数使用时的差别

 scala> def foo[A, B <: A](a: A, b: B) = (a,b)
foo: [A, B <: A](a: A, b: B)(A, B)

//类型不匹配时。採用类型推断
scala>     foo(1, List(1,2,3))
res0: (Any, List[Int]) = (1,List(1, 2, 3))

//严格匹配。不会採用类型推断
scala>  def bar[A,B](a: A, b: B)(implicit ev: B <:< A) = (a,b)
bar: [A, B](a: A, b: B)(implicit ev: <:<[B,A])(A, B)

scala>     bar(1,List(1,2,3))
<console>:9: error: Cannot prove that List[Int] <:< Int.
                  bar(1,List(1,2,3))
                     ^

以下的代码给出的是其在隐式转换时的差别

scala> def foo[B, A<:B] (a:A,b:B) = print("OK")
foo: [B, A <: B](a: A, b: B)Unit

scala> class A; class B;
defined class A
defined class B

scala> implicit def a2b(a:A) = new B
warning: there were 1 feature warning(s); re-run with -feature for details
a2b: (a: A)B
//经过隐式转换后，满足要求
scala>  foo(new A, new B)
OK
scala>  def bar[A,B](a:A,b:B)(implicit ev: A<:<B) = print("OK")
bar: [A, B](a: A, b: B)(implicit ev: <:<[A,B])Unit
//能够看到，隐式转换在<:<类型约束中无论用
scala> bar(new A, new B)
<console>:12: error: Cannot prove that A <:< B.
              bar(new A, new B)
                 ^