【Scala】Scala之Traits

一、前言

　　前面学习了Scala中包和导入的相关知识点，接着学习Traits（特质）

二、Traits

　　Scala的特质与Java的接口基本相同，当遇到可以使用Java接口的情形，就可以考虑使用特质，Scala的类可以使用extends和with关键字继承多个特质，如类或对象继承多个特质　　

class Woodpecker extends Bird with TreeScaling with Pecking

　　特质除了可以拥有Java中接口的抽象方法，同时还可以拥有已经实现的方法，可以将多余一个的特质混入类，并且特质可以控制哪些类可以混入该特质

　　2.1 将特质作为接口

　　1. 问题描述

　　像其他语言如Java创建接口一样，你想在Scala也创建类似东西

　　2. 解决方案

　　可以将特质类比为Java的接口，在特质中声明需要子类实现的方法　

trait BaseSoundPlayer {
    def play
    def close
    def pause
    def stop
    def resume
}

　　如果方法不带参数，则只需要写方法名即可，但若带参数，需要如下定义　　

trait Dog {
    def speak(whatToSay: String)
    def wagTail(enabled: Boolean)
}

　　当一个类继承特质时，需要使用extends和with关键字，当继承一个特质时，使用extends关键字　　

class Mp3SoundPlayer extends BaseSoundPlayer { ...}

　　继承多个特质时，使用extends和with关键字

class Foo extends BaseClass with Trait1 with Trait2 { ...}

　　除非实现特质的类是抽象的，否则其需要实现特质中所有方法　

class Mp3SoundPlayer extends BaseSoundPlayer {
    def play { // code here ... }
    def close { // code here ... }
    def pause { // code here ... }
    def stop { // code here ... }
    def resume { // code here ... }
}

 　　如果没有实现所有抽象方法，则该类需要被申明为抽象的

abstract class SimpleSoundPlayer extends BaseSoundPlayer {
    def play { ... }
    def close { ... }
}

　　特质也可以集成其他特质　　

trait Mp3BaseSoundFilePlayer extends BaseSoundFilePlayer {
    def getBasicPlayer: BasicPlayer
    def getBasicController: BasicController
    def setGain(volume: Double)
}

　　3. 讨论

　　特质可被作为Java的接口使用，并且在特质中申明需要被子类实现的方法，当继承特质时使用extends或者with关键字，当继承一个特质时，使用extends，若继承多个特质，则第一个使用extends，其他的使用with；若类继承类（抽象类）和特质，则抽象类使用extends，特质使用with，特质中可以有已经实现了的方法，如WaggingTail　

abstract class Animal {
    def speak
}

trait WaggingTail {
    def startTail { println("tail started") }
    def stopTail { println("tail stopped") }
}

trait FourLeggedAnimal {
    def walk
    def run
}

class Dog extends Animal with WaggingTail with FourLeggedAnimal {
    // implementation code here ...
    def speak { println("Dog says 'woof'") }
    def walk { println("Dog is walking") }
    def run { println("Dog is running") }
}

　　2.2 在特质中使用抽象和具体的字段

　　1. 问题描述

　　你想要在特质中定义抽象和具体的字段，以便继承特质的类可以使用字段

　　2. 解决方案

　　使用初始值赋值的字段是具体的，没有赋值的字段是抽象的

trait PizzaTrait {
    var numToppings: Int // abstract
    var size = 14 // concrete
    val maxNumToppings = 10 // concrete
}

　　继承特质的类，需要初始化抽象字段，或者让该类为抽象类　

class Pizza extends PizzaTrait {
    var numToppings = 0 // 'override' not needed
    size = 16 // 'var' and 'override' not needed
}

　　3. 讨论

　　特质中的字段可以被声明为val或var，你不需要使用override字段来覆盖var字段，但是需要使用override来覆盖val字段　

trait PizzaTrait {
    val maxNumToppings: Int
}

class Pizza extends PizzaTrait {
    override val maxNumToppings = 10 // 'override' is required
}

　　2.3 像抽象类一样使用特质

　　1. 问题描述

　　你想要像Java中的抽象类一样使用特质

　　2. 解决方案

　　在特质中定义方法，继承特质的类中，可以覆盖该方法，或者是直接使用

trait Pet {
    def speak { println("Yo") } // concrete implementation
    def comeToMaster // abstract method
}

class Dog extends Pet {
    // don't need to implement 'speak' if you don't need to
    def comeToMaster { ("I'm coming!") }
}

class Cat extends Pet {
    // override the speak method
    override def speak { ("meow") }
    def comeToMaster { ("That's not gonna happen.") }
}

　　如果一个类没有实现特质的抽象方法，那么它也需要被声明为抽象的

abstract class FlyingPet extends Pet {
    def fly { ("I'm flying!") }
}

　　3. 讨论

　　一个类仅仅只能继承一个抽象类，但是可以继承多个特质，使用特质更为灵活

　　2.4 把特质作为简单的混合物

　　1. 问题描述

　　你想要将多个特质混合进一个类中

　　2. 解决方案

　　为实现简单的混合，在特质中定义方法，然后使用extends和with继承特质，如定义Tail特质　

trait Tail {
    def wagTail { println("tail is wagging") }
    def stopTail { println("tail is stopped") }
}

　　可以使用该特质和抽象的Pet类来创建Dog类　　

abstract class Pet (var name: String) {
    def speak // abstract
    def ownerIsHome { println("excited") }
    def jumpForJoy { println("jumping for joy") }
}

class Dog (name: String) extends Pet (name) with Tail {
    def speak { println("woof") }
    override def ownerIsHome {
        wagTail
        speak
    }
}

　　Dog类通知拥有特质Tail和抽象类Pet的行为

　　2.5 通过继承控制哪个类可以使用特质

　　1. 问题描述

　   你想限制的特性，只能将其添加至一个父类或者另一个特质的类

　　2. 解决方案

　　使用下面语法声明名为TraitName的特质，而TraitName只能被混入继承了SuperThing的类，SuperThing可以是一个特质、抽象类、类。　　

trait [TraitName] extends [SuperThing]

　　例如，Starship和StarfleetWarpCore都继承了StarfleetComponent，所以StarfleetWarpCore特质可以被混入Starship中　　

class StarfleetComponent
trait StarfleetWarpCore extends StarfleetComponent
class Starship extends StarfleetComponent with StarfleetWarpCore

　　然而，Warbird不能继承StarfleetWarpCore特质，因为其不继承StarfleetComponent类　

class StarfleetComponent
trait StarfleetWarpCore extends StarfleetComponent
class RomulanStuff

// won't compile
class Warbird extends RomulanStuff with StarfleetWarpCore 

　　3. 讨论

　　一个特质继承一个类不是一种普遍情况，但是当其发生时，需要保证拥有相同的父类

　　2.6 标记特质以使得其仅仅能被某种类型子类使用

　　1. 问题描述

　　 你想要标记您的特性，因此只能用于扩展给定基类型的类型

　　2. 解决方案

　　保证MyTrait的特质仅仅只能被混入BaseType的子类，可以使用this: BaseType =>声明开始特质　

trait MyTrait {
    this: BaseType =>

　　例如，为了是StarfleetWarpCore特质只能用于Starship，可以标记StarfleetWarpCore特质如下

trait StarfleetWarpCore {
    this: Starship =>
    // more code here ...
}

　　给定上面的定义，下面代码将会运行良好　　

class Starship
class Enterprise extends Starship with StarfleetWarpCore

　　而如下代码则编译错误　　

class RomulanShip
// this won't compile
class Warbird extends RomulanShip with StarfleetWarpCore

　　3. 讨论

　　任何混入特质的具体类型需要保证其能够转化为特质的自我类型，特质也可要求继承其的子类必须继承多种类型

trait WarpCore {
    this: Starship with WarpCoreEjector with FireExtinguisher =>
}

　　如下代码中的Enterprise将会通过编译，因为其签名满足特质的定义　　

class Starship
trait WarpCoreEjector
trait FireExtinguisher
// this works
class Enterprise extends Starship
with WarpCore
with WarpCoreEjector
with FireExtinguisher

　　若Enterprise不继承特质，则无法满足签名，会报错

　　2.7 保证特质只能被混入含有某特定方法的类

　　1. 问题描述

　　你想要将特质混入包含了某种方法签名的类

　　2. 解决方案

　　WarpCore特质要求其所混入的类必须包含ejectWrapCore方法　

trait WarpCore {
    this: { def ejectWarpCore(password: String): Boolean } =>
}

　　Enterprise类满足要求，编译成功

class Starship {
    // code here ...
}

class Enterprise extends Starship with WarpCore {
    def ejectWarpCore(password: String): Boolean = {
        if (password == "password") {
            println("ejecting core")
            true
        } else {
            false
        }
    }
}

　　特质可以要求混入的类包含多个方法　

trait WarpCore {
    this: {
        def ejectWarpCore(password: String): Boolean
        def startWarpCore: Unit
    } =>
}

class Starship
    
class Enterprise extends Starship with WarpCore {
    def ejectWarpCore(password: String): Boolean = {
        if (password == "password") { println("core ejected"); true } else false
    }
    
    def startWarpCore { println("core started") }
}

　　3. 讨论

　　该方法也被称为结构类型，因为你规定了某些类必须具有的结构

　　2.8 将特质添加至对象实例

　　1. 问题描述

　　当对象实例创建时，你想要混入特质

　　2. 解决方案

　　可以使用如下方法　　

class DavidBanner

trait Angry {
    println("You won't like me ...")
}

object Test extends App {
    val hulk = new DavidBanner with Angry
}

　　当运行代码时，会出现You won't like me ...结果，因为Angry特质会被实例化

　　3. 讨论

　　混入debugging和logging可能是更为常用的用法　

trait Debugger {
    def log(message: String) {
        // do something with message
    }
}

// no debugger
val child = new Child

// debugger added as the object is created
val problemChild = new ProblemChild with Debugger

　　2.9 像特质一样继承Java接口

　　1. 问题描述

　　你想要在Scala应用中实现Java接口

　　2. 解决方案

　　可以使用extends和with关键字继承接口，如同继承特质一样，给定如下Java代码

// java
public interface Animal {
    public void speak();
}

public interface Wagging {
    public void wag();
}

public interface Running {
    public void run();
}

　　你可以以Scala方式创建Dog类

// scala
class Dog extends Animal with Wagging with Running {
    def speak { println("Woof") }
    def wag { println("Tail is wagging!") }
    def run { println("I'm running!") }
}

　　区别在于Java接口不能实现方法，所以当继承接口时，要么实现所有方法，要么声明为抽象的

三、总结

　　本篇博文讲解了Scala中的特质相关点，其可以类比于Java的接口，但是比接口更为灵活，如可添加字段和已经实现方法（在Java 8后的接口也可以添加已实现的方法），谢谢各位园友的观看~