Scala入門到精通——第二十節型別引數（二）

阿新 • • 發佈：2018-12-25

本節主要內容

Ordering與Ordered特質
上下文界定（Context Bound）
多重界定
型別約束

1. Ordering與Ordered特質

在介紹上下文界定之前，我們對scala中的Ordering與Ordered之間的關聯與區別進行講解，先看Ordering、Ordered的類繼承層次體系：
Ordering類繼承層次體系

這裡寫圖片描述
通過上面兩個圖可以看到,Ordering混入了java中的Comparator介面，而Ordered混入了java的Comparable介面，我們知道java中的Comparator是一個外部比較器，而Comparable則是一個內部比較器，例如：

//下面是定義的Person類（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介面，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("搖擺少年夢" 
);
        Person p2=new Person("搖擺少年夢2");
        //下面是它的物件比較使用方式
        //可以看它，這是通過外部物件進行方法呼叫的
        if(pc.compare(p1, p2)>0) {
            System.out.println(p1);
        }else{
            System.out.println(p2);
        }
    }

}

而Comparable介面是用於內部比較，Person類自己實現Comparable介面，程式碼如下

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("搖擺少年夢");
        Person p2=new Person("搖擺少年夢2");
        //物件自身與其它物件比較，而不需要藉助第三方
        if(p1.compareTo(p2)>0) {
            System.out.println(p1);
        }else{
            System.out.println(p2);
        }

    }

}

從上述程式碼中可以看到Comparable與Comparator介面兩者的本質不同，因此Ordering混入了Comparator，Ordered混入了Comparator，它們之間的區別和Comparable與Comparator間的區別是相同的。這裡先給出一個Ordered在scala中的用法，Ordering的用法，將在上下文界定的時候具體講解

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

//將型別引數定義為T<:Ordered[T]
class Pair1[T<:Ordered[T]](val first:T,val second:T){
  //比較的時候直接使用<符號進行物件間的比較
  def smaller()={
    if(first < second) 
      first
    else
      second
  }
}

object OrderedViewBound extends App{
  val p=new Pair1(Student("搖擺少年夢"),Student("搖擺少年夢2"))
  println(p.smaller)
}

2. 上下文界定

在第十七節中的型別引數（一）中，我們提到檢視界定可以跨越類繼承層次結構，其後面的原理是隱式轉換。本節要介紹的上下文界定採用隱式值來實現，上下文界定的型別引數形式為T：M的形式，其中M是一個泛型，這種形式要求存在一個M[T]型別的隱式值：

//PersonOrdering混入了Ordering，它與實現了Comparator介面的類的功能一致
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("正在構造物件:"+name)
}
//下面的程式碼定義了一個上下文界定
//它的意思是在對應作用域中，必須存在一個型別為Ordering[T]的隱式值，該隱式值可以作用於內部的方法
class Pair[T:Ordering](val first:T,val second:T){
  //smaller方法中有一個隱式引數，該隱式引數型別為Ordering[T]
  def smaller(implicit ord:Ordering[T])={
    if(ord.compare(first, second)>0) 
      first
    else
      second
  }
}

object ConextBound extends App{
  //定義一個隱式值，它的型別為Ordering[Person]
  implicit val p1=new PersonOrdering
  val p=new Pair(Person("123"),Person("456"))
  //不給函式指定引數，此時會查詢一個隱式值，該隱式值型別為Ordering[Person],根據上下文界定的要求，該型別正好滿足要求
  //因此它會作為smaller的隱式引數傳入，從而呼叫ord.compare(first, second)方法進行比較
  println(p.smaller)
}

有時候也希望ord.compare(first, second)>0的比較形式可以寫為first > second這種直觀比較形式，此時可以省去smaller函式的隱式引數，並引入Ordering到Ordered的隱式轉換，程式碼如下：

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("正在構造物件:"+name)
}

class Pair[T:Ordering](val first:T,val second:T){
  //引入odering到Ordered的隱式轉換
  //在查詢作用域範圍內的Ordering[T]的隱式值
  //本例的話是implicit val p1=new PersonOrdering
  //編譯器看到比較方式是<的方式進行的時候，會自動進行
  //隱式轉換，轉換成Ordered，然後呼叫其中的<方法進行比較
  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

多重界定具有多種形式，例如：
T:M:K //這意味著在作用域中必須存在M[T]、K[T]型別的隱式值
T<%M<%K //這意味著在作用域中必須存在T到M、T到K的隱式轉換
K>:T<:M //這意味著M是T型別的超類，K也是T型別的超類
…..

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，必須存在兩個隱式值，型別為A[T],B[T]型別
  //前面定義的兩個隱式值a,b便是
  def test[T:A:B](x:T)=println(x)
  test("搖擺少年夢")

  implicit def t2A[T](x:T)=new A[T]
  implicit def t2B[T](x:T)=new B[T]
  //多重檢視界定，必須存在T到A，T到B的隱式轉換
  //前面我們定義的兩個隱式轉換函式就是
  def test2[T <% A[T] <% B[T]](x:T)=println(x)
  test2("搖擺少年夢2")
}

4. 型別約束

本節部分實驗來自：http://hongjiang.info/scala-type-contraints-and-specialized-methods/，感謝原作者的無私奉獻
前面講的型別變數界定、檢視界定都是將泛型限定在一定範圍內，而上下文界定則是將型別限定為某一型別。型別約束與下下文界定型別，只不過它是用於判斷型別測試，型別約束有以下兩種：

T=:=U  //用於判斷T是否等於U
T<:<U  //用於判斷T是否為U的子類

像上面的=:=符號很像一個操作符，但其實它是scala語言中的類，它們被定義在Predef當中

@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]
  }

用法簡介：

object TypeConstraint extends App{
   def test[T](name:T)(implicit ev: T <:< java.io.Serializable)= { name } 
   //正確，因為String型別屬於Serializable的子類  
   println(test("搖擺少年夢"))
   //錯誤，因為Int型別不屬於Seriablizable的子類
   println(test(134))
}

那麼問題來了，test方法定義了一個隱式引數，它的型別是T <:< java.io.Serializable，即只有T為java.io.Serializable的子類才滿足要求，但是我們在程式中並沒有指定隱式值，為什麼這樣也是合法的呢？這是因為Predef中的conforms方法會為我們產生一個隱式值。
那型別約束<:<與型別變數界定<:有什麼區別呢？下面給出的程式碼似乎告訴我們它們之間好像也沒有什麼區別：

   def test1[T<:java.io.Serializable](name:T)= { name }   
   //編譯通過，符合型別變數界定的條件
   println(test1("搖擺少年夢"))
   //編譯通不過，不符號型別變數界定的條件
   println(test1(134))

但下面的程式碼給我們演示的是型別約束<:<與型別變數界定<:之間的區別：
下面的程式碼演示的是其在一般函式使用時的區別

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

//型別不匹配時，採用型別推斷
scala>     foo(1, List(1,2,3))
res0: (Any, List[Int]) = (1,List(1, 2, 3))

//嚴格匹配，不會採用型別推斷
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))
                     ^

下面的程式碼給出的是其在隱式轉換時的區別

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
//經過隱式轉換後，滿足要求
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
//可以看到，隱式轉換在<:<型別約束中不管用
scala> bar(new A, new B)
<console>:12: error: Cannot prove that A <:< B.
              bar(new A, new B)
                 ^

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Scala入門到精通——第二十節型別引數（二）

本節主要內容

1. Ordering與Ordered特質

2. 上下文界定

3. 多重界定

4. 型別約束

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