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5. scala高阶之traits

article 2025/2/6 17:41:40

背景

上一节介绍了scala的隐式转换，本文主要介绍scala的另外一个强大功能traits。

1. Traits

在Scala中，traits是一种非常强大的特性，它允许你定义抽象类型成员、具体方法实现、以及可以在多个类之间共享的行为。

可以将Trait作为接口来使用，此时的Triat就与Java中的接口非常类似，在triat中可以定义抽象方法，就与抽象类中的抽象方法一样，只要不给出方法的具体实现即可，类可以使用extends关键字继承trait。

注意，这里不是implement，而是extends，在scala中没有implement的概念，无论继承类还是trait，统一都是extends，类继承trait后，必须实现其中的抽象方法，实现时不需要使用override关键字。Scala不支持对类进行多继承，但是支持多重继承trait，使用with关键字即可

1.1. 定义Traits

Traits通过trait关键字定义。它们可以包含抽象成员（没有实现的方法）和具体成员（有实现的方法）。

trait Greeter {
  def greet(): Unit
  def farewell(): Unit = println("Goodbye!") // 具体成员
}

1.2. 实现Traits

一个类可以通过extends关键字来实现一个或多个traits。如果一个trait包含抽象成员，那么实现该trait的类必须提供这些成员的具体实现。

class EnglishGreeter extends Greeter {
  def greet(): Unit = println("Hello!")
}

1.3. Traits的叠加（Stacking Traits）

一个类可以实现多个traits，从而组合多个行为。

trait Logger {
  def log(message: String): Unit = println(s"Log: $message")
}

class EnglishGreeterWithLogging extends EnglishGreeter with Logger {
  override def greet(): Unit = {
    log("Greeting someone")
    super.greet()
  }
}

1.4. Traits中的抽象类型成员

Traits可以包含抽象类型成员，这些成员在实现该trait的类中必须被具体化。

trait Container {
  type T
  def content: T
}

class IntContainer extends Container {
  type T = Int
  def content: T = 42
}

1.5. 多重继承

在Scala中，一个类可以继承多个trait，这种多重继承的机制带来了强大的灵活性。当一个类继承了多个trait，而这些trait中包含有相同名称的方法时，可以通过不同的方式来组织方法的调用顺序和行为。

以下是一些常见的实现方式：

1.5.1. 线性化（Linearization）

当一个类实现多个traits时，tScala 的 trait 继承机制采用线性化（linearization）规则来决定方法的调用顺序。这个顺序是由 Scala 编译器根据 trait 的定义顺序和继承关系自动计算的。简单来说，最后定义的 trait 的方法会覆盖前面定义的同名方法。

trait A {
  def sayHello(): Unit = println("Hello from A")
}

trait B {
  def sayHello(): Unit = println("Hello from B")
}

class C extends A with B {
  // 默认情况下，C 的 sayHello 方法会调用 B 的 sayHello，因为 B 在 A 之后被混合进 C
}

val c = new C()
c.sayHello()  // 输出: Hello from B

1.5.2. 显式调用超trait的方法

如果需要在某个 trait 中调用另一个 trait 的同名方法，可以使用 super 关键字，不过这种用法有些限制，因为它直接依赖于线性化顺序。Scala 提供了更灵活的方式，通过 self-type 注解或者辅助方法来实现。

1.5.2.1 使用 `self-type` 注解

有时，你可能需要在trait中引用实现该trait的类的类型。这可以通过自我类型注解来实现。

trait SelfTypeExample {
  this: SomeOtherTrait => // 这里指定了Self Type
  def doSomething(): Unit
}

trait SomeOtherTrait {
  def anotherMethod(): Unit
}

class ExampleClass extends SomeOtherTrait with SelfTypeExample {
  def anotherMethod(): Unit = println("Another method called")
  def doSomething(): Unit = println("Doing something")
}

使用方式如下：

trait A {
  def sayHello(): Unit = println("Hello from A")
}

trait B {
  this: A =>  // 指定 B 必须和 A 一起被混合
  override def sayHello(): Unit = {
    super.sayHello()  // 调用 A 的 sayHello
    println("Hello from B")
  }
}

class C extends A with B

val c = new C()
c.sayHello()  // 输出: Hello from A
              //       Hello from B

1.5.2.2 使用辅助方法

如果 self-type 注解不适合，可以使用辅助方法来显式调用其他 trait 的方法。

trait A {
  def sayHelloA(): Unit = println("Hello from A")
  def sayHello(): Unit = sayHelloA()
}

trait B {
  def sayHelloA(): Unit  // 声明辅助方法
  override def sayHello(): Unit = {
    sayHelloA()  // 调用 A 的 sayHelloA
    println("Hello from B")
  }
}

class C extends A with B {
  override def sayHelloA(): Unit = super[A].sayHelloA()  // 显式调用 A 的 sayHelloA
}

val c = new C()
c.sayHello()  // 输出: Hello from A
              //       Hello from B

1.5.3. 使用默认参数和方法重载

有时可以通过参数化方法或重载方法来实现更复杂的行为，不过这更多依赖于具体的应用场景。

trait A {
  def sayHello(prefix: String = ""): Unit = println(s"$prefixHello from A")
}

trait B {
  override def sayHello(prefix: String = ""): Unit = {
    super.sayHello("B's ")
    println(s"$prefixHello from B")
  }
}

class C extends A with B

val c = new C()
c.sayHello()  // 输出: B's Hello from A
              //       Hello from B

通过以上方式，Scala 提供了丰富的机制来处理和调用多个 trait 中的同名方法，允许开发者根据需要灵活地组织方法调用顺序和行为。

1.6. Traits的早期定义（Early Definitions）

在Scala中，你可以使用早期定义来在构造器的初始化列表中引用traits中的方法。

trait EarlyDefTrait {
  def earlyMethod(): Unit
}

class EarlyDefClass extends {
  val x = earlyMethod() // 在这里调用earlyMethod
} with EarlyDefTrait {
  def earlyMethod(): Unit = println("Early method called")
}