# 继承和特质 ## 一、继承 ### 1.1 Scala中的继承结构 Scala中继承关系如下图： + Any是整个继承关系的根节点； + AnyRef包含Scala Classes和Java Classes，等价于Java中的java.lang.Object； + AnyVal是所有值类型的一个标记； + Null是所有引用类型的子类型，唯一实例是null，可以将null赋值给除了值类型外的所有类型的变量; + Nothing是所有类型的子类型。
### 1.2 extends & override Scala的集成机制和Java有很多相似之处，比如都使用`extends`关键字表示继承，都使用`override`关键字表示重写父类的方法或成员变量。下面给出一个Scala继承的示例： ```scala //父类 class Person { var name = "" // 1.不加任何修饰词,默认为public,能被子类和外部访问 var age = 0 // 2.使用protected修饰的变量能子类访问，但是不能被外部访问 protected var birthday = "" // 3.使用private修饰的变量不能被子类和外部访问 private var sex = "" def setSex(sex: String): Unit = { this.sex = sex } // 4.重写父类的方法建议使用override关键字修饰 override def toString: String = name + ":" + age + ":" + birthday + ":" + sex } ``` 使用`extends`关键字实现继承： ```scala // 1.使用extends关键字实现继承 class Employee extends Person { override def toString: String = "Employee~" + super.toString // 2.使用public或protected关键字修饰的变量能被子类访问 def setBirthday(date: String): Unit = { birthday = date } } ``` 测试继承： ```scala object ScalaApp extends App { val employee = new Employee employee.name = "heibaiying" employee.age = 20 employee.setBirthday("2019-03-05") employee.setSex("男") println(employee) } // 输出： Employee~heibaiying:20:2019-03-05:男 ``` ### 1.3 调用超类构造器 在Scala的类中，每个辅助构造器都必须首先调用其他构造器或主构造器，这样就导致了子类的辅助构造器永远无法直接调用超类的构造器，只有主构造器才能调用超类的构造器。所以想要调用超类的构造器，代码示例如下： ```scala class Employee(name:String,age:Int,salary:Double) extends Person(name:String,age:Int) { ..... } ``` ### 1.4 类型检查和转换 想要实现类检查可以使用`isInstanceOf`,判断一个实例是否来源于某个类或者其子类，如果是，则可以使用`asInstanceOf`进行强制类型转换。 ```scala object ScalaApp extends App { val employee = new Employee val person = new Person // 1. 判断一个实例是否来源于某个类或者其子类 输出 true println(employee.isInstanceOf[Person]) println(person.isInstanceOf[Person]) // 2. 强制类型转换 var p: Person = employee.asInstanceOf[Person] // 3. 判断一个实例是否来源于某个类(而不是其子类) println(employee.getClass == classOf[Employee]) } ``` ### 1.5 构造顺序和提前定义 #### **1. 构造顺序** 在Scala中还有一个需要注意的问题，如果你在子类中重写父类的val变量，并且超类的构造器中使用了该变量，那么可能会产生不可预期的错误。下面给出一个示例： ```scala // 父类 class Person { println("父类的默认构造器") val range: Int = 10 val array: Array[Int] = new Array[Int](range) } //子类 class Employee extends Person { println("子类的默认构造器") override val range = 2 } //测试 object ScalaApp extends App { val employee = new Employee println(employee.array.mkString("(", ",", ")")) } ``` 这里初始化array用到了变量range，这里你会发现实际上array既不会被初始化Array(10)，也不会被初始化为Array(2)，实际的输出应该如下： ```properties 父类的默认构造器 子类的默认构造器 () ``` 可以看到array被初始化为Array(0)，主要原因在于父类构造器的执行顺序先于子类构造器，这里给出实际的执行步骤： 1. 父类的构造器被调用，执行`new Array[Int](range)`语句; 2. 这里想要得到range的值，会去调用子类range()方法，因为`override val`重写变量的同时也重写了其get方法； 3. 调用子类的range()方法，自然也是返回子类的range值，但是由于子类的构造器还没有执行，这也就意味着对range赋值的`range = 2`语句还没有被执行，所以自然返回range的默认值，也就是0。 这里可能比较疑惑的是为什么`val range = 2`没有被执行，却能使用range变量，这里因为在虚拟机层面，是先对成员变量先分配存储空间并赋给默认值，之后才赋予给定的值。想要证明这一点其实也比较简单，代码如下: ```scala class Person { // val range: Int = 10 正常代码 array为Array(10) val array: Array[Int] = new Array[Int](range) val range: Int = 10 //如果把变量的声明放在使用之后，此时数据array为array(0) } object Person { def main(args: Array[String]): Unit = { val person = new Person println(person.array.mkString("(", ",", ")")) } } ``` #### **2. 提前定义** 想要解决上面的问题，有以下几种方法： (1) . 将变量用final修饰，代表不允许被子类重写，即 `final val range: Int = 10 `； (2) . 将变量使用lazy修饰，代表懒加载，即只有当你实际使用到array时候，才去进行初始化； ```scala lazy val array: Array[Int] = new Array[Int](range) ``` (3) . 采用提前定义，代码如下，代表range的定义优先于超类构造器。 ```scala class Employee extends { //这里不能定义其他方法 override val range = 2 } with Person { // 定义其他变量或者方法 def pr(): Unit = {println("Employee")} } ``` 但是这种语法也有其限制：你只能在上面代码块中重写已有的变量，而不能定义新的变量和方法，定义新的变量和方法只能写在下面代码块中。 >**注意事项**：不仅是类的继承存在这个问题，后文介绍的特质(trait)的继承也存在这个问题，也同样可以通过提前定义来解决。即便可以通过多种方法解决该问题，但还是建议合理设计继承以规避此类问题。
## 二、抽象类 Scala中允许使用`abstract`定义抽象类，并且通过`extends`关键字继承它。 定义抽象类： ```scala abstract class Person { // 1.定义字段 var name: String val age: Int // 2.定义抽象方法 def geDetail: String // 3. scala的抽象类允许定义具体方法 def print(): Unit = { println("抽象类中的默认方法") } } ``` 继承抽象类： ```scala class Employee extends Person { // 覆盖抽象类中变量 override var name: String = "employee" override val age: Int = 12 // 覆盖抽象方法 def geDetail: String = name + ":" + age } ```
## 三、特质 ### 3.1 trait & with Scala中没有interface这个关键字，想要实现类似的功能，可以使用特质(trait)。trait等价于Java 8中的接口，因为trait中既能定义抽象方法，也能定义具体方法，这和Java 8中的接口是类似的。 ```scala // 1.特质使用trait关键字修饰 trait Logger { // 2.定义抽象方法 def log(msg: String) // 3.定义具体方法 def logInfo(msg: String): Unit = { println("INFO:" + msg) } } ``` 想要使用特质，需要使用`extends`关键字,而不是`implements`关键字，如果想要添加多个特质，可以使用`with`关键字。 ```scala // 1.使用extends关键字,而不是implements,如果想要添加多个特质，可以使用with关键字 class ConsoleLogger extends Logger with Serializable with Cloneable { // 2. 实现特质中的抽象方法 def log(msg: String): Unit = { println("CONSOLE:" + msg) } } ``` ### 3.2 特质中的字段 和方法一样，特质中的字段可以是抽象的，也可以是具体的： + 如果是抽象字段，则混入特质的类需要重写覆盖该字段； + 如果是具体字段，则混入特质的类获得该字段，但是并非是通过继承关系得到，而是在编译时候，简单将该字段加入到子类。 ```scala trait Logger { // 抽象字段 var LogLevel:String // 具体字段 var LogType = "FILE" } ``` 覆盖抽象字段： ```scala class InfoLogger extends Logger { // 覆盖抽象字段 override var LogLevel: String = "INFO" } ``` ### 3.3 带有特质的对象 Scala支持在类定义的时混入`父类trait`，而在类实例化为具体对象的时候指明其实际使用的`子类trait`。下面给出一个示例：
trait Logger： ```scala // 父类 trait Logger { // 定义空方法 日志打印 def log(msg: String) {} } ``` trait ErrorLogger： ```scala // 错误日志打印，继承自Logger trait ErrorLogger extends Logger { // 覆盖空方法 override def log(msg: String): Unit = { println("Error:" + msg) } } ``` trait InfoLogger： ```scala // 通知日志打印，继承自Logger trait InfoLogger extends Logger { // 覆盖空方法 override def log(msg: String): Unit = { println("INFO:" + msg) } } ``` 具体的使用类： ```scala // 混入trait Logger class Person extends Logger { // 调用定义的抽象方法 def printDetail(detail: String): Unit = { log(detail) } } ``` 这里通过main方法来测试： ```scala object ScalaApp extends App { // 使用with指明需要具体使用的trait val person01 = new Person with InfoLogger val person02 = new Person with ErrorLogger val person03 = new Person with InfoLogger with ErrorLogger person01.log("scala") //输出 INFO:scala person02.log("scala") //输出 Error:scala person03.log("scala") //输出 Error:scala } ``` 这里前面两个输出比较明显，因为只指明了一个具体的`trait`，这里需要说明的是第三个输出，**因为trait的调用是由右到左开始生效的**，所以这里打印出`Error:scala`。 ### 3.4 特质构造顺序 `trait`有默认的无参构造器，但是不支持有参构造器。一个类混入多个特质后初始化顺序应该如下： ```scala // 示例 class Employee extends Person with InfoLogger with ErrorLogger {...} ``` 1. 超类首先被构造(Person构造器执行)； 2. 特质的构造器在超类构造器之前，在类构造器之后；特质由左到右被构造；每个特质中，父特质首先被构造； + Logger构造器执行(Logger是InfoLogger的父类)； + InfoLogger构造器执行； + ErrorLogger构造器执行; 3. 所有超类和特质构造完毕，子类才会被构造。
## 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