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# 继承和特质
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<a href="#一继承">一、继承</a><br/>
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<a href="#11-Scala中的继承结构">1.1 Scala中的继承结构</a><br/>
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<a href="#12-extends--override">1.2 extends & override</a><br/>
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<a href="#13-调用超类构造器">1.3 调用超类构造器</a><br/>
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<a href="#14-类型检查和转换">1.4 类型检查和转换</a><br/>
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<a href="#15-构造顺序和提前定义">1.5 构造顺序和提前定义</a><br/>
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<a href="#二抽象类">二、抽象类</a><br/>
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<a href="#三特质">三、特质</a><br/>
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<a href="#31-trait--with">3.1 trait & with</a><br/>
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<a href="#32-特质中的字段">3.2 特质中的字段</a><br/>
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<a href="#33-带有特质的对象">3.3 带有特质的对象</a><br/>
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<a href="#34-特质构造顺序">3.4 特质构造顺序</a><br/>
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</nav>
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## 一、继承
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### 1.1 Scala中的继承结构
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Scala 中继承关系如下图：
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+ Any 是整个继承关系的根节点；
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+ AnyRef 包含 Scala Classes 和 Java Classes，等价于 Java 中的 java.lang.Object；
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+ AnyVal 是所有值类型的一个标记；
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+ 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;
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+ Nothing 是所有类型的子类型。
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<div align="center"> <img src="https://gitee.com/heibaiying/BigData-Notes/raw/master/pictures/scala继承层次.png"/> </div>
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### 1.2 extends & override
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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。示例如下：
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```scala
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//父类
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class Person {
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var name = ""
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// 1.不加任何修饰词,默认为 public,能被子类和外部访问
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var age = 0
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// 2.使用 protected 修饰的变量能子类访问，但是不能被外部访问
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protected var birthday = ""
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// 3.使用 private 修饰的变量不能被子类和外部访问
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private var sex = ""
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def setSex(sex: String): Unit = {
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this.sex = sex
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}
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// 4.重写父类的方法建议使用 override 关键字修饰
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override def toString: String = name + ":" + age + ":" + birthday + ":" + sex
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}
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```
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使用 `extends` 关键字实现继承：
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```scala
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// 1.使用 extends 关键字实现继承
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class Employee extends Person {
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override def toString: String = "Employee~" + super.toString
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// 2.使用 public 或 protected 关键字修饰的变量能被子类访问
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def setBirthday(date: String): Unit = {
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birthday = date
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}
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}
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```
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测试继承：
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```scala
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object ScalaApp extends App {
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val employee = new Employee
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employee.name = "heibaiying"
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employee.age = 20
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employee.setBirthday("2019-03-05")
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employee.setSex("男")
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println(employee)
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}
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// 输出： Employee~heibaiying:20:2019-03-05:男
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```
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### 1.3 调用超类构造器
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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：
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```scala
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class Employee(name:String,age:Int,salary:Double) extends Person(name:String,age:Int) {
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.....
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}
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```
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### 1.4 类型检查和转换
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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。
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```scala
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object ScalaApp extends App {
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val employee = new Employee
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val person = new Person
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// 1. 判断一个实例是否来源于某个类或者其子类 输出 true
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println(employee.isInstanceOf[Person])
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println(person.isInstanceOf[Person])
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// 2. 强制类型转换
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var p: Person = employee.asInstanceOf[Person]
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// 3. 判断一个实例是否来源于某个类 (而不是其子类)
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println(employee.getClass == classOf[Employee])
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}
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```
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### 1.5 构造顺序和提前定义
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#### **1. 构造顺序**
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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：
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```scala
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// 父类
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class Person {
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println("父类的默认构造器")
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val range: Int = 10
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val array: Array[Int] = new Array[Int](range)
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}
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//子类
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class Employee extends Person {
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println("子类的默认构造器")
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override val range = 2
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}
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//测试
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object ScalaApp extends App {
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val employee = new Employee
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println(employee.array.mkString("(", ",", ")"))
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}
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```
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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：
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```properties
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父类的默认构造器
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||
子类的默认构造器
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()
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```
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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：
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1. 父类的构造器被调用，执行 `new Array[Int](range)` 语句;
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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；
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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。
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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:
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```scala
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class Person {
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// val range: Int = 10 正常代码 array 为 Array(10)
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val array: Array[Int] = new Array[Int](range)
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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)
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}
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object Person {
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def main(args: Array[String]): Unit = {
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val person = new Person
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println(person.array.mkString("(", ",", ")"))
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}
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}
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```
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#### **2. 提前定义**
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想要解决上面的问题，有以下几种方法：
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(1) . 将变量用 final 修饰，代表不允许被子类重写，即 `final val range: Int = 10 `；
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(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；
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```scala
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lazy val array: Array[Int] = new Array[Int](range)
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```
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(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。
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```scala
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class Employee extends {
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//这里不能定义其他方法
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override val range = 2
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} with Person {
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// 定义其他变量或者方法
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def pr(): Unit = {println("Employee")}
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}
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```
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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。
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>**注意事项**：类的继承和下文特质 (trait) 的继承都存在这个问题，也同样可以通过提前定义来解决。虽然如此，但还是建议合理设计以规避该类问题。
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<br/>
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## 二、抽象类
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Scala 中允许使用 `abstract` 定义抽象类，并且通过 `extends` 关键字继承它。
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定义抽象类：
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```scala
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abstract class Person {
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// 1.定义字段
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var name: String
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val age: Int
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// 2.定义抽象方法
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def geDetail: String
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// 3. scala 的抽象类允许定义具体方法
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def print(): Unit = {
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println("抽象类中的默认方法")
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}
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}
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```
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继承抽象类：
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```scala
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class Employee extends Person {
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// 覆盖抽象类中变量
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override var name: String = "employee"
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override val age: Int = 12
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// 覆盖抽象方法
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def geDetail: String = name + ":" + age
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}
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```
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<br/>
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## 三、特质
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### 3.1 trait & with
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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。
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```scala
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// 1.特质使用 trait 关键字修饰
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trait Logger {
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// 2.定义抽象方法
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def log(msg: String)
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// 3.定义具体方法
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def logInfo(msg: String): Unit = {
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println("INFO:" + msg)
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||
}
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}
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```
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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。
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```scala
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// 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
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class ConsoleLogger extends Logger with Serializable with Cloneable {
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// 2. 实现特质中的抽象方法
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def log(msg: String): Unit = {
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||
println("CONSOLE:" + msg)
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||
}
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||
}
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```
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### 3.2 特质中的字段
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和方法一样，特质中的字段可以是抽象的，也可以是具体的：
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+ 如果是抽象字段，则混入特质的类需要重写覆盖该字段；
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+ 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。
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```scala
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trait Logger {
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// 抽象字段
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var LogLevel:String
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// 具体字段
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var LogType = "FILE"
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}
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```
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覆盖抽象字段：
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```scala
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class InfoLogger extends Logger {
|
||
// 覆盖抽象字段
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override var LogLevel: String = "INFO"
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||
}
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```
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### 3.3 带有特质的对象
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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`。示例如下：
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<div align="center"> <img src="https://gitee.com/heibaiying/BigData-Notes/raw/master/pictures/scala带有特质的对象.png"/> </div>
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trait Logger：
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```scala
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// 父类
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trait Logger {
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// 定义空方法 日志打印
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def log(msg: String) {}
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}
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```
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trait ErrorLogger：
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```scala
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// 错误日志打印，继承自 Logger
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||
trait ErrorLogger extends Logger {
|
||
// 覆盖空方法
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||
override def log(msg: String): Unit = {
|
||
println("Error:" + msg)
|
||
}
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||
}
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```
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trait InfoLogger：
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```scala
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||
// 通知日志打印，继承自 Logger
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trait InfoLogger extends Logger {
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||
// 覆盖空方法
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||
override def log(msg: String): Unit = {
|
||
println("INFO:" + msg)
|
||
}
|
||
}
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```
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具体的使用类：
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```scala
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// 混入 trait Logger
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class Person extends Logger {
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// 调用定义的抽象方法
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def printDetail(detail: String): Unit = {
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log(detail)
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||
}
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||
}
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```
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这里通过 main 方法来测试：
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```scala
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object ScalaApp extends App {
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// 使用 with 指明需要具体使用的 trait
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val person01 = new Person with InfoLogger
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val person02 = new Person with ErrorLogger
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val person03 = new Person with InfoLogger with ErrorLogger
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||
person01.log("scala") //输出 INFO:scala
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||
person02.log("scala") //输出 Error:scala
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||
person03.log("scala") //输出 Error:scala
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}
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```
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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`。
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### 3.4 特质构造顺序
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`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：
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```scala
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// 示例
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class Employee extends Person with InfoLogger with ErrorLogger {...}
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```
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1. 超类首先被构造，即 Person 的构造器首先被执行；
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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；
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+ Logger 构造器执行（Logger 是 InfoLogger 的父类）；
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+ InfoLogger 构造器执行；
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+ ErrorLogger 构造器执行;
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3. 所有超类和特质构造完毕，子类才会被构造。
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## 参考资料
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1. Martin Odersky . Scala 编程 (第 3 版)[M] . 电子工业出版社 . 2018-1-1
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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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