diff --git a/notes/Scala类型参数.md b/notes/Scala类型参数.md index 173cdb8..04e7522 100644 --- a/notes/Scala类型参数.md +++ b/notes/Scala类型参数.md @@ -1,154 +1,402 @@ -# 类型参数 +# 类型参数 + -## 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> { -> 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Ordered,RichInt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 \ No newline at end of file +## 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> { +> 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) +``` + +
+ +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。 + +
+ + + +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 { + + 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() { + @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 + diff --git a/pictures/scala-ordered-ordering.png b/pictures/scala-ordered-ordering.png new file mode 100644 index 0000000..5854d2e Binary files /dev/null and b/pictures/scala-ordered-ordering.png differ