Scala语言学习笔记——泛型、上下界、视图界定、上下文界定、协变逆变不变、闭包、柯里化

最新推荐文章于 2022-04-11 19:15:24 发布

程序猿丶HLK

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分类专栏： Scala 文章标签： Scala

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本文围绕Scala展开，介绍了泛型应用案例，详细讲解类型约束，包括上界、下界、视图界定和上下文界定的使用及特点，还阐述了协变、逆变和不变的概念与应用，此外，对Scala中的闭包和参数柯里化也进行了说明。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1.Scala泛型

应用案例1

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestFanXing {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val strMes = new StrMessage[String]("10")
    println(strMes.get)
    val intMes = new IntMessage[Int](20)
    println(intMes.get)
  }
}
  //在Scala定义泛型用[T]，s为泛型的引用
  abstract class Message[T](s: T) {
    def get: T = s
  }
  //子类扩展的时候，约定了具体的类型
  class StrMessage[String](msg: String) extends Message(msg)
  class IntMessage[Int](msg: Int) extends Message(msg)

应用案例2

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestFanXing {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val class1 = new EnglishClass[SeasonEm, String, String](SeasonEm.spring, "001班", "高级班")
    println(class1.classSeason + " " + class1.className + " " + class1.classType)
    val class2 = new EnglishClass[SeasonEm, String, Int](SeasonEm.spring, "002班", 1)
    println(class2.classSeason + " " + class2.className + " " + class2.classType)
  }}
//Scala枚举类型
object SeasonEm extends Enumeration {
  type SeasonEm = Value //自定义SeasonEm，是Value类型,这样才能使用
  val spring, summer, winter, autumn = Value
}
//定义一个泛型类
class EnglishClass[A, B, C](val classSeason: A, val className: B, val classType: C)

2.类型约束-上界(Upper Bounds)/下界(lower bounds)

上界(Upper Bounds)介绍和使用

在 Java 泛型里表示某个类型是 A 类型的子类型，使用 extends 关键字，这种形式叫 upper bounds(上限或上界)，语法如下：

<T extends A> 或用通配符的形式： <? extends A>

在 Scala 里表示某个类型是 A 类型的子类型，也称上界或上限，使用 <: 关键字，语法如下：[T <: A] 或用通配符: [ _ <: A ]

应用案例

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestFanXing {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val compareComm4 = new CompareComm[java.lang.Float](201.9f, 30.1f)
    println(compareComm4.greater)
  }
}
//使用上界的方式，可以有更好的通用性
class CompareComm[T <: Comparable[T]](obj1: T, obj2: T) {
  def greater = if(obj1.compareTo(obj2) > 0) obj1 else obj2
}

上界小结：上界形式如 U <: T，表示U必须是T类型的子类，换句话讲，传入的参数类型U最顶层最大也只能是T类型本身，就类似于数学中的 n <= 1 ，所以称之为上界。当然在U和T之间是存在直接或者间接的继承关系的，在Scala上界中，这里的U只能传入T的子类或者T类型本身，如果传入T的父类，则直接编译器报语法错误！

下界(Lower Bounds)介绍和使用

在 Java 泛型里表示某个类型是 A类型的父类型，使用 super 关键字： <T super A> 或用通配符的形式：<? super A>

在 scala 的下界或下限，使用 >: 关键字，语法如下：[T >: A] 或用通配符：[ _ >: A ]

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestFanXing {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    biophony(Seq(new Earth, new Earth)).map(_.sound())
    biophony(Seq(new Animals, new Animals)).map(_.sound())
    biophony(Seq(new Bird, new Bird)).map(_.sound())

    val res1 = biophony(Seq(new Bird))
    val res2 = biophony(Seq(new Object))
    val res3 = biophony(Seq(new Moon))
    println("\nres2=" + res1)
    println("\nres2=" + res2)
    println("\nres3=" + res2)
  }
  def biophony[T >: Animals](things: Seq[T]) = things
}
class Moon {}
class Earth { //Earth 类
  def sound() { //方法
    println("hello Earth!")
  }
}
class Animals extends Earth {
  override def sound() = { //重写了Earth的方法sound()
    println("animal sound")
  }
}
class Bird extends Animals {
  override def sound() = { //将Animal的方法重写
    println("bird sounds")
  }
}

问题：上面案例中的 biophony(Seq(new Earth, new Earth)).map(_.sound()) 和 biophony(Seq(new Animals, new Animals)).map(_.sound())，我们可以理解，因为Earth和Animals是 [T >: Animals] 是其父类和本身，biophony(Seq(new Bird, new Bird)).map(_.sound()) 而为什么Bird类明明是Animals的子类而不是Animals的父类，按我们的理解，这里只能传入Animals的超类，为什么编译器不报错？为什么运行还成功了？
我们通过Scala终端窗口进行测试发现，当我们传入Animals的父类或者本类，Scala是按照其父类或本类进行处理。如下图所示，我们可以发现，其Seq序列的泛型类型为父类或者本类，其List中存储的类型也是Earth或Animals对象类型

但是当我们传入Animals的子类，其底层返回的是Bird父类Animals的引用类型，但是其List列表中实际存储的还是Bird类型，也解决我们从结果中的疑惑，不仅编译没有报错，并且结果还是调用的Bird类的sound()方法。

那如果我们在下界中传入一个与Animals无任何继承关系的类，编译会不会报错？能不能正常运行呢？

通过测试我们发现，传入一个无关的类型Moon，Scala会将其当成Object类型处理。

Scala中下界的使用小结

1）对于下界，可以传入任意类型

2）传入和Animal有继承关系的类型，如果是Animal父类则按照父类处理，如果是Animal子类的按照Animal类型处理，如果和Animal无关的，一律按照Object处理

3）下界，可以随便传，只是处理是方式不一样，不能使用上界的思路来类推下界的含义

3.类型约束-视图界定(View bounds)

视图界定基本介绍

<% 的意思是“view bounds”(视界)，它比 <: 适用的范围更广，除了所有的子类型，还允许隐式转换类型。

def method [A <% B](arglist): R = ... 等价于：def method [A](arglist)(implicit viewAB: A => B): R = ... 或等价于：implicit def conver(a:A): B = …

<% 除了方法使用之外，class 声明类型参数时也可使用：class A[T <% Int]

视图界定应用案例1

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestFanXing {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val compareComm = new CompareComm(20, 30)
    println(compareComm1.greater)
  }
}
class CompareComm[T <% Comparable[T]](obj1: T, obj2: T) {
  def greater = if(obj1.compareTo(obj2) > 0) obj1 else obj2
}

视图界定应用案例2

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestFanXing {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    implicit def personalOrdered(person: Personal) = new Ordered[Personal]{
      override def compare(that: Personal): Int = person.age - that.age
    }
    val p1 = new Personal("tom", 10)
    val p2 = new Personal("jack", 20)
    val compareComm = new CompareComm(p1, p2)
    println(compareComm.getter)
  }
}
class Personal(val name: String, val age: Int) extends Ordered[Personal] {
  override def toString: String = this.name + "\t" + this.age
  override def compare(that: Personal): Int = this.age - that.age
}
class CompareComm[T <% Ordered[T]](obj1: T, obj2: T) {
  def getter = if (obj1 > obj2) obj1 else obj2
}

注意：上面这个案例，<% 视图界定方式比上界更加灵活，并且可以使用隐式转换！

4.类型约束-上下文界定(Context bounds)

视图界定 T<%V 要求必须存在一个从T到V的隐式转换。上下文界定的形式为T:M，其中M是另一个泛型类，它要求必须存在一个类型为M[T]的 "隐形值"，例如：class Pair[T: Ordering]，上述定义要求必须存在一个类型为Ordering[T]的隐式值。该隐式值可以被用在该类的方法中，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"。

应用案例

class Pair[T:Ordering](val first:T,val second : T){
  def smaller(implicit ord: Ordering[T])=
    if(ord.compare(first,second)<0) first else second
}

5.协变、逆变和不变

① Scala的协变(+)，逆变(-)，协变covariant、逆变contravariant、不可变invariant

② 在Java里，泛型类型都是invariant，比如 List<String> 并不是 List<Object> 的子类型。而Scala支持，可以在定义类型时声明(用加号表示为协变，减号表示逆变)，如: trait List[+T] // 在类型定义时声明为协变，这样会把List[String]作为List[Any]的子类型。

③ 对于一个带类型参数的类型，比如：List[T]，如果B是A的子类，满足 List[B]也符合List[A]的子类型，那么就称为covariance(协变) ，如果 List[A]是 List[B]的子类型，即与原来的父子关系正相反，则称为contravariance(逆变)。如果一个类型支持协变或逆变，则称这个类型为variance(翻译为可变的或变型)，否则称为 invariance(不可变的)。

应用实例

在这里引入关于这个符号的说明，在声明Scala的泛型类型时，“+”表示协变，而“-”表示逆变。

C[+T]：如果A是B的子类，那么C[A]是C[B]的子类，称为协变

C[-T]：如果A是B的子类，那么C[B]是C[A]的子类，称为逆变

C[T]：无论A和B是什么关系，C[A]和C[B]没有从属关系，称为不变

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestVariant {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val t: Temp[Super] = new Temp[Sub]("hello world")
  }
}
//支持协变
class Super
class Sub extends Super
class Temp[+A](title: String) {
  override def toString: String = {
    title
  }
}

6.Scala中的闭包

闭包，和js中的闭包一样，返回值依赖于声明在函数外部的一个或多个变量，那么这个函数就是闭包函数。

val i: Int = 20
//函数func的方法体中使用了在func外部定义的变量 那func就是个闭包函数
val func = (x: Int) => x + i

7.Scala中参数的柯里化

柯里化(Currying)：指的是把原来接受多个参数的函数变换成接受一个参数的函数过程，并且返回接受余下的参数且返回结果为一个新函数的技术。柯里化并不是Scala特有的，js中也有。

/**
  * @author huleikai
  * @create 2019-05-27 11:23
  */
object TestCurrying {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //原本的方法
    def m(x: Int, y: Int) = x + y
    //第一种柯里化
    def first(x: Int) = (y: Int) => x + y

    val second = first(1)
    val result: Int = second(2)
    println(result)
    //第二种柯里化
    def curriedSum(x: Int)(y: Int) = x + y

    val sum: Int = curriedSum(1)(2)
    println(sum)
  }
}