scala类型参数

notes/Scala类型参数.md

@@ -1,4 +1,20 @@
 # 类型参数
+
<nav>
+<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
 
@@ -6,7 +22,7 @@ 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。
+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) {
@@ -38,11 +54,11 @@ object Utils {
 
 ## 二、类型限定
 
-### 2.1 类型上界
+### 2.1 类型上界限定
 
-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。
+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，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：
+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
@@ -58,7 +74,7 @@ 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：
+>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>> {
@@ -74,9 +90,7 @@ println(pair.smaller) // 输出 abc
 >}
 >```
 
-### 2.2 视图界定 & 类型约束
+### 2.2 视图界定 
-
-#### 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：
 
@@ -85,11 +99,7 @@ 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。
+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-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
@@ -103,7 +113,16 @@ trait Ordered[A] extends Any with java.lang.Comparable[A] {
 }
 ```
 
-所以要想在泛型中解决这个问题，需要使用视图界定：
+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 <%
@@ -113,42 +132,271 @@ class Pair[T <% Comparable[T]](val first: T, val second: T) {
 }
 ```
 
-> 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：
+> 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. 类型约束
+### 2.3 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：
+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
-class Pair[T](val first: T, val second: T)(implicit ev: T => Comparable[T]) {
+ // 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
 }
 ```
 
-### 2.3 上下文界定
+当然，隐式参数转换也可以运用在具体的方法上：
 
-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
+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
 }
 ```
 
-### 2.4 类型下界
+### 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、类型通配符
+## 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
+