scala类型参数

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# 类型参数
# 类型参数
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<a href="#一泛型">一、泛型</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#11-泛型类">1.1 泛型类</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#12-泛型方法">1.2 泛型方法</a><br/>
<a href="#二类型限定">二、类型限定</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#21-类型上界限定">2.1 类型上界限定</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#22-视图界定">2.2 视图界定 </a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#23-类型约束">2.3 类型约束</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#24-上下文界定">2.4 上下文界定</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#25-类型下界限定">2.5 类型下界限定</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#26-多重界定">2.6 多重界定</a><br/>
<a href="#三Ordering--Ordered">三、Ordering & Ordered</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#31-Comparable">3.1 Comparable</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#32-Comparator">3.2 Comparator</a><br/>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<a href="#33-上下文界定的优点">3.3 上下文界定的优点</a><br/>
</nav>
## 一、泛型
Scala支持类型参数化使得我们能够编写泛型程序。
### 1.1 泛型类
Java中使用`<>`符号来定义类型参数Scala中使用`[]`来定义类型参数。
```scala
class Pair[T, S](val first: T, val second: S) {
override def toString: String = first + ":" + second
}
```
```scala
object ScalaApp extends App {
// 使用时候你直接指定参数类型,也可以不指定,由程序自动推断
val pair01 = new Pair("heibai01", 22)
val pair02 = new Pair[String,Int]("heibai02", 33)
println(pair01)
println(pair02)
}
```
### 1.2 泛型方法
函数和方法也支持类型参数。
```scala
object Utils {
def getHalf[T](a: Array[T]): Int = a.length / 2
}
```
## 二、类型限定
### 2.1 类型上界
对于对象之间进行大小比较Scala和Java一样都要求比较的对象需要实现`java.lang.Comparable`接口。
所以如果想对泛型进行比较,需要限定类型上界,语法为` S <: T`,代表S必须是类型T的子类或其本身。示例如下
```scala
// 使用 <: 符号限定T必须是Comparable[T]的子类型
class Pair[T <: Comparable[T]](val first: T, val second: T) {
// 返回较小的值
def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
}
```
```scala
// 测试代码
val pair = new Pair("abc", "abcd")
println(pair.smaller) // 输出 abc
```
>注如果你想要在Java中实现类型变量限定需要使用关键字extends来实现对于的Java代码如下
>
>```java
>public class Pair<T extends Comparable<T>> {
> private T first;
> private T second;
> Pair(T first, T second) {
> this.first = first;
> this.second = second;
> }
> public T smaller() {
> return first.compareTo(second) < 0 ? first : second;
> }
>}
>```
### 2.2 视图界定 & 类型约束
#### 1.视图界定
在上面的例子中如果你使用Int类型或者Double等类型进行测试点击运行后你会发现程序根本无法通过编译
```scala
val pair1 = new Pair(10, 12)
val pair2 = new Pair(10.0, 12.0)
```
之所以出现这样的问题是因为在Scala中Int并没有实现Comparable真正实现Comparable接口的是RichInt。在日常的编程中之所以你能够执行`3>2`这样的判断操作是因为程序执行了隐式转换将Int转换为RichInt。
![scala-richInt](D:\BigData-Notes\pictures\scala-richInt.png)
直接继承Java中Comparable接口的是特质OrderedRichInt混入了该特质Ordered源码如下:
```scala
// 除了compareTo方法外还提供了额外的关系符方法
trait Ordered[A] extends Any with java.lang.Comparable[A] {
def compare(that: A): Int
def < (that: A): Boolean = (this compare that) < 0
def > (that: A): Boolean = (this compare that) > 0
def <= (that: A): Boolean = (this compare that) <= 0
def >= (that: A): Boolean = (this compare that) >= 0
def compareTo(that: A): Int = compare(that)
}
```
所以要想在泛型中解决这个问题,需要使用视图界定:
```scala
// 视图界定符号 <%
class Pair[T <% Comparable[T]](val first: T, val second: T) {
// 返回较小的值
def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
}
```
> 注由于直接继承Java中Comparable接口的是特质Ordered所以也可以使用如下的视图界定
>
> ```scala
> class Pair[T <% Ordered[T]](val first: T, val second: T) {
>
> def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
>
> }
> ```
#### 2. 类型约束
如果你用的Scala是2.11+,则视图界定已经不推荐使用,官方推荐使用类型约束(type constraint)来实现同样的功能:
```scala
class Pair[T](val first: T, val second: T)(implicit ev: T => Comparable[T]) {
def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
}
```
### 2.3 上下文界定
上下文界定的形式为`T:M`,它要求必须存在一个类型为M[T]的隐式值,当你声明一个使用隐式值的方法时,需要添加一个隐式参数。上面的程序也可以使用上下文界定进行如下改写:
```scala
class Pair[T](val first: T, val second: T) {
def smaller(implicit ord: Ordering[T]): T = if (ord.compare(first, second) < 0) first else second
}
```
### 2.4 类型下界
## 三、类型通配符
## 一、泛型
Scala支持类型参数化使得我们能够编写泛型程序。
### 1.1 泛型类
Java中使用`<>`符号来包含定义的类型参数Scala则使用`[]`
```scala
class Pair[T, S](val first: T, val second: S) {
override def toString: String = first + ":" + second
}
```
```scala
object ScalaApp extends App {
// 使用时候你直接指定参数类型,也可以不指定,由程序自动推断
val pair01 = new Pair("heibai01", 22)
val pair02 = new Pair[String,Int]("heibai02", 33)
println(pair01)
println(pair02)
}
```
### 1.2 泛型方法
函数和方法也支持类型参数。
```scala
object Utils {
def getHalf[T](a: Array[T]): Int = a.length / 2
}
```
## 二、类型限定
### 2.1 类型上界限定
Scala和Java一样对于对象之间进行大小比较要求被比较的对象实现`java.lang.Comparable`接口。
所以如果想对泛型进行比较,需要限定类型上界为`java.lang.Comparable`,语法为` S <: T`,代表类型S是类型T的子类或其本身。示例如下
```scala
// 使用 <: 符号限定T必须是Comparable[T]的子类型
class Pair[T <: Comparable[T]](val first: T, val second: T) {
// 返回较小的值
def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
}
```
```scala
// 测试代码
val pair = new Pair("abc", "abcd")
println(pair.smaller) // 输出 abc
```
>扩展如果你想要在Java中实现类型变量限定需要使用关键字extends来实现等价的Java代码如下
>
>```java
>public class Pair<T extends Comparable<T>> {
> private T first;
> private T second;
> Pair(T first, T second) {
> this.first = first;
> this.second = second;
> }
> public T smaller() {
> return first.compareTo(second) < 0 ? first : second;
> }
>}
>```
### 2.2 视图界定
在上面的例子中如果你使用Int类型或者Double等类型进行测试点击运行后你会发现程序根本无法通过编译
```scala
val pair1 = new Pair(10, 12)
val pair2 = new Pair(10.0, 12.0)
```
之所以出现这样的问题是因为Scala中的Int类并没有实现Comparable接口。在Scala中直接继承Comparable接口的是特质Ordered它在继承compareTo方法的基础上额外定义了关系符方法源码如下:
```scala
// 除了compareTo方法外还提供了额外的关系符方法
trait Ordered[A] extends Any with java.lang.Comparable[A] {
def compare(that: A): Int
def < (that: A): Boolean = (this compare that) < 0
def > (that: A): Boolean = (this compare that) > 0
def <= (that: A): Boolean = (this compare that) <= 0
def >= (that: A): Boolean = (this compare that) >= 0
def compareTo(that: A): Int = compare(that)
}
```
之所以在日常的编程中之所以你能够执行`3>2`这样的判断操作,是因为程序执行了定义在`Predef`中的隐式转换方法`intWrapper(x: Int) `将Int类型转换为RichInt类型而RichInt间接混入了Ordered特质所以能够进行比较。
```scala
// Predef.scala
@inline implicit def intWrapper(x: Int) = new runtime.RichInt(x)
```
<div align="center"> <img src="https://github.com/heibaiying/BigData-Notes/blob/master/pictures/scala-richInt.png"/> </div>
要想解决传入数值无法进行比较的问题,可以使用视图界定。语法为`T <% U`,代表T能够通过隐式转换转为U即允许Int型参数在无法进行比较的时候转换为RichInt类型。示例如下
```scala
// 视图界定符号 <%
class Pair[T <% Comparable[T]](val first: T, val second: T) {
// 返回较小的值
def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
}
```
> 注由于直接继承Java中Comparable接口的是特质Ordered所以如下的视图界定和上面是等效的
>
> ```scala
> // 隐式转换为Ordered[T]
> class Pair[T <% Ordered[T]](val first: T, val second: T) {
> def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
> }
> ```
### 2.3 类型约束
如果你用的Scala是2.11+会发现IDEA会提示视图界定已被标识为废弃。官方推荐使用类型约束(type constraint)来实现同样的功能,其本质是使用隐式参数进行隐式转换,示例如下:
```scala
// 1.使用隐式参数隐式转换为Comparable[T]
class Pair[T](val first: T, val second: T)(implicit ev: T => Comparable[T])
def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
}
// 2.由于直接继承Java中Comparable接口的是特质Ordered所以也可以隐式转换为Ordered[T]
class Pair[T](val first: T, val second: T)(implicit ev: T => Ordered[T]) {
def smaller: T = if (first.compareTo(second) < 0) first else second
}
```
当然,隐式参数转换也可以运用在具体的方法上:
```scala
object PairUtils{
def smaller[T](a: T, b: T)(implicit order: T => Ordered[T]) = if (a < b) a else b
}
```
### 2.4 上下文界定
上下文界定的形式为`T:M`其中M是一个泛型它要求必须存在一个类型为M[T]的隐式值,当你声明一个带隐式参数的方法时,需要定义一个隐式默认值。所以上面的程序也可以使用上下文界定进行改写:
```scala
class Pair[T](val first: T, val second: T) {
// 请注意 这个地方用的是Ordering[T]而上面视图界定和类型约束用的是Ordered[T],两者的区别会在后文给出解释
def smaller(implicit ord: Ordering[T]): T = if (ord.compare(first, second) < 0) first else second
}
// 测试
val pair= new Pair(88, 66)
println(pair.smaller) //输出66
```
在上面的示例中我们无需手动添加隐式默认值就可以完成转换这是因为Scala自动引入了Ordering[Int]这个隐式值。为了更好的说明上下文界定,下面给出一个自定义类型的比较示例:
```scala
// 1.定义一个人员类
class Person(val name: String, val age: Int) {
override def toString: String = name + ":" + age
}
// 2.继承Ordering[T],实现自定义比较器,按照自己的规则重写比较方法
class PersonOrdering extends Ordering[Person] {
override def compare(x: Person, y: Person): Int = if (x.age > y.age) 1 else -1
}
class Pair[T](val first: T, val second: T) {
def smaller(implicit ord: Ordering[T]): T = if (ord.compare(first, second) < 0) first else second
}
object ScalaApp extends App {
val pair = new Pair(new Person("hei", 88), new Person("bai", 66))
// 3.定义隐式默认值,如果不定义,则下一行代码无法通过编译
implicit val ImpPersonOrdering = new PersonOrdering
println(pair.smaller) //输出: bai:66
}
```
### 2.5 类型下界限定
2.1小节介绍了类型上界的限定Scala同时也支持下界的限定语法为`U >: T`即U必须是类型T的超类或本身。
```scala
// 首席执行官
class CEO
// 部门经理
class Manager extends CEO
// 本公司普通员工
class Employee extends Manager
// 其他公司人员
class OtherCompany
object ScalaApp extends App {
// 限定:只有本公司部门经理以上人员才能获取权限
def Check[T >: Manager](t: T): T = {
println("获得审核权限")
t
}
// 错误写法: 省略泛型参数后,以下所有人都能获得权限,显然这是不正确的
Check(new CEO)
Check(new Manager)
Check(new Employee)
Check(new OtherCompany)
// 正确写法,传入泛型参数
Check[CEO](new CEO)
Check[Manager](new Manager)
/*
* 以下两条语句无法通过编译,异常信息为:
* do not conform to method Check's type parameter bounds(不符合方法Check的类型参数边界)
* 这种情况就完成了下界限制,即只有本公司经理及以上的人员才能获得审核权限
*/
Check[Employee](new Employee)
Check[OtherCompany](new OtherCompany)
}
```
### 2.6 多重界定
+ 类型变量可以同时有上界和下界。 写法为 `T > : Lower <: Upper`
+ 不能同时有多个上界或多个下界 。但可以要求一个类型实现多个特质,写法为 :
`T < : Comparable[T] with Serializable with Cloneable`
+ 你可以有多个上下文界定,写法为`T : Ordering : ClassTag`
## 三、Ordering & Ordered
上文中使用到Ordering和Ordered特质它们最主要的区别在于分别继承自不同的Java接口Comparable和Comparator
+ **Comparable**:可以理解为内置的比较器,实现此接口的对象可以与自身进行比较;
+ **Comparator**:可以理解为外置的比较器;当对象自身并没有定义比较规则的时候,可以传入外部比较器进行比较。
为什么Java中要同时给出这两个比较接口这是因为你要比较的对象不一定实现了Comparable接口而你又想对其进行比较这时候当然你可以修改代码实现Comparable但是如果这个类你无法修改(如源码中的类)这时候就可以使用外置的比较器。同样的问题在Scala中当然也会出现所以Scala分别使用了Ordering和Ordered来继承它们。
<div align="center"> <img src="https://github.com/heibaiying/BigData-Notes/blob/master/pictures/scala-ordered-ordering.png"/> </div>
下面分别给出Java中Comparable和Comparator接口的使用示例
### 3.1 Comparable
```scala
import java.util.Arrays;
// 实现Comparable接口
public class Person implements Comparable<Person> {
private String name;
private int age;
Person(String name,int age) {this.name=name;this.age=age;}
@Override
public String toString() { return name+":"+age; }
// 核心的方法是重写比较规则,按照年龄进行排序
@Override
public int compareTo(Person person) {
return this.age - person.age;
}
public static void main(String[] args) {
Person[] peoples= {new Person("hei", 66), new Person("bai", 55), new Person("ying", 77)};
Arrays.sort(peoples);
Arrays.stream(peoples).forEach(System.out::println);
}
}
输出:
bai:55
hei:66
ying:77
```
### 3.2 Comparator
```scala
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
public class Person {
private String name;
private int age;
Person(String name,int age) {this.name=name;this.age=age;}
@Override
public String toString() { return name+":"+age; }
public static void main(String[] args) {
Person[] peoples= {new Person("hei", 66), new Person("bai", 55), new Person("ying", 77)};
// 这里为了直观直接使用匿名内部类,实现Comparator接口
//如果是Java8你也可以写成Arrays.sort(peoples, Comparator.comparingInt(o -> o.age));
Arrays.sort(peoples, new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.age-o2.age;
}
});
Arrays.stream(peoples).forEach(System.out::println);
}
}
```
使用外置比较器还有一个好处,就是你可以随时定义其排序规则:
```scala
// 按照年龄大小排序
Arrays.sort(peoples, Comparator.comparingInt(o -> o.age));
Arrays.stream(peoples).forEach(System.out::println);
// 按照名字长度倒序排列
Arrays.sort(peoples, Comparator.comparingInt(o -> -o.name.length()));
Arrays.stream(peoples).forEach(System.out::println);
```
### 3.3 上下文界定的优点
这里再次给出上下文界定中的示例代码作为回顾:
```scala
// 1.定义一个人员类
class Person(val name: String, val age: Int) {
override def toString: String = name + ":" + age
}
// 2.继承Ordering[T],实现自定义比较器,这个比较器就是一个外置比较器
class PersonOrdering extends Ordering[Person] {
override def compare(x: Person, y: Person): Int = if (x.age > y.age) 1 else -1
}
class Pair[T](val first: T, val second: T) {
def smaller(implicit ord: Ordering[T]): T = if (ord.compare(first, second) < 0) first else second
}
object ScalaApp extends App {
val pair = new Pair(new Person("hei", 88), new Person("bai", 66))
// 3.在当前上下文定义隐式默认值,这就相当于传入了外置比较器
implicit val ImpPersonOrdering = new PersonOrdering
println(pair.smaller) //输出: bai:66
}
```
使用上下文界定和Ordering带来的好处是传入`Pair`中的参数不一定需要可比较,只要在其进行比较时传入外置比较器即可。
需要注意的是由于隐式默认值二义性的限制你不能像上面Java代码一样在同一个上下文中传入两个外置比较器即下面的代码是无法通过编译的。但是你可以在不同的上下文中引入不同的隐式默认值即使用不同的外置比较器。
```scala
implicit val ImpPersonOrdering = new PersonOrdering
println(pair.smaller)
implicit val ImpPersonOrdering2 = new PersonOrdering
println(pair.smaller)
```
## 参考资料
1. Martin Odersky . Scala编程(第3版)[M] . 电子工业出版社 . 2018-1-1
2. 凯.S.霍斯特曼 . 快学Scala(第2版)[M] . 电子工业出版社 . 2017-7

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