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Trait 是什么
Scala 是一种强大的静态类型编程语言，其中的 Trait 是一种重要的特性。Trait 可以被看作是一种包含方法和字段定义的模板，可以被其他类或 Trait 继承或混入。在本文中，我们将介绍 Scala Trait 的边界（Boundary）的概念，并展示如何使用它来限制 Trait 的使用范围。
Trait的作用
Trait 可以用来限制 Trait 可以被哪些类或 Trait 继承或混入。通过定义边界，我们可以确保 Trait 只能被特定类型的类或 Trait 使用，从而提高代码的可读性和可维护性。
定义 Trait
在 Scala 中，我们可以使用 extends 关键字来定义 Trait 的边界。下面是一个简单的例子：
traitAnimalclassDogextendsAnimal { defbark(): Unit= { println("Woof woof!") } } classCatextendsAnimal { defmeow(): Unit= { println("Meow meow!") } } traitPet[A<:Animal] { defplay(): Unit= { println("Playing with "+animalType) } defanimalType: String} classPetDogextendsPet[Dog] { overridedefanimalType: String="Dog"} classPetCatextendsPet[Cat] { overridedefanimalType: String="Cat"}
在上面的例子中，我们定义了一个名为 Animal 的 Trait，它是所有动物类的基类。然后我们定义了 Dog 和 Cat 两个类，它们都继承自 Animal。
接下来，我们定义了一个 Pet Trait，它的边界为 A <: Animal，表示它只能被继承自 Animal 的类使用。Pet Trait 中有一个 play 方法和一个 animalType 方法。
最后，我们定义了 PetDog 和 PetCat 两个类，它们分别继承自 Pet[Dog] 和 Pet[Cat]。这样，我们就限制了 PetDog 只能与 Dog 类一起使用，而 PetCat 只能与 Cat 类一起使用。
使用 Trait
现在我们可以使用定义好的 Trait 边界来创建对象了。下面是一个简单的示例：
objectMainextendsApp { valpetDog=newPetDog() valpetCat=newPetCat() petDog.play() // 输出：Playing with DogpetCat.play() // 输出：Playing with Cat}
边界(Bounds)
Trait的边界指的是Trait可以被哪些类混入。Scala中有三种边界的写法：上界(Upper Bounds)、下界(Lower Bounds)和视图界(View Bounds)。
上界(Upper Bounds)
上界指定了Trait可以被拥有某个特定特质或超类的类混入。使用上界可以限制Trait的使用范围，确保只有满足条件的类才能混入该Trait。
> 同Trait 代码，这里不做赘述
下界(Lower Bounds)
下界指定了Trait可以被拥有某个特定子类的类混入。使用下界可以确保Trait只能被某个特定的子类混入。
下面是一个简单的例子：
traitAnimal { defeat(): Unit} traitCatextendsAnimal { defeat(): Unit=println("Eat Mouse") } traitDogextendsAnimal { defeat(): Unit=println("Eat Shit") } traitLactation[A>:Cat] extendsAnimal { defeat(): Unit=println("suckle") } classPersianextendsCat { overridedefeat(): Unit=println("Persian cats eat cat food") } classHaBaextendsDog { overridedefeat(): Unit=println("HaBa to eat bone") } objectMainextendsApp { valpersian: Animal=newPersian() vallactation: Animal=newLactation[Cat] {} persian.eat() //输出: Persian cats eat cat foodlactation.eat() // 输出: sucklevallactation1: Animal=newLactation[Dog] {} //直接报错： Type Dog does not conform to lower bound Cat of type parameter A}
视图界(View Bounds)
视图界指定了Trait可以被某个特定隐式转换后的类混入。使用视图界可以实现对不同类型的隐式转换，从而扩展Trait的使用范围。
> 从Scala 2.10版本开始，视图界已被弃用，推荐使用上界（<:）或隐式参数来替代。
协变（Covariance）
协变是Trait的类型参数声明方式，用于指定Trait的泛型参数可以是Trait本身或者Trait的子类。
假设我们有一个简单的动物园应用程序，其中有一个 Cage 类表示动物笼子，同时有一个 Animal 类表示动物。为了让我们的应用程序更加灵活，我们希望能够创建一个 Cage[+T] 类型的容器类，该类中的类型参数 T 是协变的，这样就可以存放 Animal 对象或其子类的对象。
下面是一个简单的例子：
classAnimal(valname: String) classCat(overridevalname: String) extendsAnimal(name) classDog(overridevalname: String) extendsAnimal(name) classCage[+T](valanimal: T) objectCovarianceTest { defmain(args: Array[String]): Unit= { valcat: Cat=newCat("Tom") valcatCage: Cage[Cat] =newCage(cat) valanimalCage: Cage[Animal] =catCage// 协变println(animalCage.animal.name) // 输出 Tom } }
在这个代码中，我们定义了一个 Cage[+T] 类型的容器类，该类中的类型参数 T 是协变的。我们创建了一个 catCage 变量来存放 Cat 类型的对象，然后将其转换为一个 animalCage 变量，该变量可以存放 Animal 类型的对象。
在 main 方法中，我们首先创建了一个 Cat 类型的对象 cat，然后用 cat 创建了一个 Cage[Cat] 类型的对象 catCage。接下来，我们将 catCage 赋值给 animalCage，这是因为 Cage 类型是协变的，子类型的笼子可以赋值给父类型的笼子。最后，我们输出了 animalCage.animal.name，可以看到输出的是一个 Cat 类型的对象的名字。
逆变(Contravariance)
逆变是Trait中方法参数类型的一种特殊声明方式。逆变的方法参数类型可以是Trait的超类或者是Trait本身，但不能是Trait的子类。
假设我们希望为我们的动物园应用程序编写一个 Feeder 类来喂养动物。为了让 Feeder 类更加灵活，我们希望能够创建一个 Feeder[-T] 类型的喂养器类，该类中的类型参数 T 是逆变的，这样就可以接收 Animal 对象或其父类的对象。
下面是一个简单的例子：
classAnimal(valname: String) classCat(overridevalname: String) extendsAnimal(name) classDog(overridevalname: String) extendsAnimal(name) classFeeder[-T] { deffeed(animal: T): Unit=println(s"Feeding $animal") } objectCovarianceTest { defmain(args: Array[String]): Unit= { valcat: Cat=newCat("Garfield") valanimal: Animal=catvalfeeder: Feeder[Cat] =newFeeder[Cat] // 创建一个类型为 Feeder[Cat] 的喂养器对象valanimalFeeder: Feeder[Cat] =newFeeder[Animal] // val animalFeeder: Feeder[Animal] = feeder // 错误！不能将协变类型的 Feeder[Animal] 赋值给逆变类型的 Feeder[Cat]animalFeeder.feed(cat) // 输出 Feeding Cat(Garfield)animalFeeder.feed(cat) // 输出 Feeding Cat(Garfield) } }
在这个代码中，我们定义了一个 Feeder[-T] 类型的喂养器类，该类中的类型参数 T 是逆变的。我们想要创建一个 Feeder[Animal] 类型的喂养器对象，并将其赋值给一个类型为 Feeder[Cat] 的变量 feeder，这是不合法的，因为逆变只允许将父类型的对象赋值给子类型的变量。
# 总结
Scala中的Trait提供了灵活的边界、逆变和协变的特性，可以根据需求限制Trait的使用范围、参数类型和泛型参数类型。通过合理使用边界、逆变和协变，可以使代码更加灵活和可复用。
以上是关于Scala Trait边界、逆变和协变的介绍，希望对你有所帮助。
