Scala入门到精通——第十七节 类型参数（一）

本节主要内容

1. 类型变量界定(Type Variable Bound)
2. 视图界定（View Bound)
3. 上界（Upper Bound）与下界（Lower Bound）

1. 类型变量界定(Type Variable Bound)

类型变量界定是指在泛型的基础上，对泛型的范围进行进一步的界定，从而缩下泛型的具体范围，例如：

//下面的类编译通不过
//因为泛型T在编译的时候不能确定其具体类型
//即并不是所有的类中都存在compareTo方法
class TypeVariableBound {
  def compare[T](first:T,second:T)={
    if (first.compareTo(second)>0) 
      first 
    else 
      second
  }
}

object TypeVariableBound{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
      val tvb=new TypeVariableBound
      println(tvb.compare("A", "B")) 
  }
}

如果在使TypeVariableBound类编译通过，此时可以利用类型变量界定对泛型T进行界定，指明所有的泛型T都实现了Comparable接口，代码如下：

class TypeVariableBound {
  //采用<:进行类型变量界定
  //该语法的意思是泛型T必须是实现了Comparable
  //接口的类型
  def compare[T <: Comparable[T]](first:T,second:T)={
    if (first.compareTo(second)>0) 
      first 
    else 
      second
  }
}

object TypeVariableBound{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
      val tvb=new TypeVariableBound
      //由于String类型实现了Comparable接口
      //下面这种使用方式是合法的
      println(tvb.compare("A", "B"))
   }
}

从上述代码可以看到，compare方法中如果输入的类型处于Comparable类对应继承层次结构中，则是合法的，否则的话编译会报错，例如：

//定义一个case class类Person
case class Person(var name:String,var age:Int)

class TypeVariableBound {
  def compare[T <: Comparable[T]](first:T,second:T)={
    if (first.compareTo(second)>0) 
      first 
    else 
      second
  }
}

object TypeVariableBound{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
      val tvb=new TypeVariableBound
      println(tvb.compare("A", "B"))
      //下面这一行代码会报错，这是因为Person类并没有
      //实现Comparable接口
      println(tvb.compare(Person("stephen",19), Person("john",20)))  
  }
}

如果需要输入Person类也合法的话，则Person类要实现Comparable接口，代码如下：

//声明Person类为case class且实现了Comparable接口
case class Person(var name:String,var age:Int) extends Comparable[Person]{
  def compareTo(o:Person):Int={
    if (this.age>o.age) 1 
    else if(this.age==o.age) 0
    else -1
  }
}


class TypeVariableBound {
  def compare[T <: Comparable[T]](first:T,second:T)={
    if (first.compareTo(second)>0) 
      first 
    else 
      second
  }
}

object TypeVariableBound{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
      val tvb=new TypeVariableBound
      println(tvb.compare("A", "B"))
      //此时下面这条语句是合法的，因为
      //Person类实现了Comparable接口
      println(tvb.compare(Person("stephen",19), Person("john",20)))
  }
}

上面的类型变量界定都是作用于方法Compare上，类型变量界定除了作用于方法上外，还可以对类中的泛型进行范围限定，例如：

//定义Student类为case class，且泛型T的类型变量界定为AnyVal
//在创建类时，所有处于AnyVal类继承层次结构的类都是合法的
//如Int、Double等值类型
case class Student[S,T <: AnyVal](var name:S,var hight:T)
object TypeVariableBound{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
     //下面这条语句是不合法的，因为String类型不属于
     //AnyVal类层次结构
     // val S1=Student("john","170")
      //下面这两条语句都是合法的，因为
      //Int,Long类型都是AnyVal
      val S2=Student("john",170.0)
      val S3=Student("john",170L)

  }
}

从上面的例子中不难看出，类型变量界定可以对方法和类中的泛型进行范围界定，这种界定建立在类继承层次结构的基础之上，通过<:符号将泛型的范围进行一步减少。

2. 视图界定（View Bound)

上一节将的类型变量界定建立在类继承层次结构的基础上，但有时候这种限定不能满足实际要求，如果希望跨越类继承层次结构时，可以使用视图界定来实现的，其后面的原理是通过隐式转换（我们在下一讲中会详细讲解什么是隐式转换）来实现。视图界定利用<%符号来实现，在上一节中提到：

//使用的是类型变量界定
case class Student[T,S <: Comparable[S]](var name:T,var height:S)
object ViewBound extends App{

  val s= Student("john","170")
  //下面这条语句不合法，这是因为
  //Int类型没有实现Comparable接口
  val s2= Student("john",170)
}

上面这个问题可以通过视图界定来解决，代码如下：

//利用<%符号对泛型S进行限定
//它的意思是S可以是Comparable类继承层次结构
//中实现了Comparable接口的类
//也可以是能够经过隐式转换得到的类,该类实现了
//Comparable接口
case class Student[T,S <% Comparable[S]](var name:T,var height:S)


object ViewBound extends App{
  val s= Student("john","170")
  //下面这条语句在视图界定中是合法的
  //因为Int类型此时会隐工转换为
  //RichInt类，而RichInt类属于Comparable、
  //继承层次结构
  val s2= Student("john",170)
}

查看Scala API文档可以看到

Int类会隐式转换成RichInt类，RichInt并不是直接实现Comparable口，而是通过ScalaNumberProxy类将Comparable中的方法继承过来：

ScalaNumberProxy混入了OrderedProxy，而OrderedProxy又混入了Ordered

trait Ordered混入了Comparable接口

可以看到，视图界定比类型变量界定的限制要宽松一点，它不但可以是类继承层次结构中的类，也可以跨越类继承层次结构，这后台的实现方式是通过隐式转换来进行的。

3. 上界（Upper Bound）与下界（Lower Bound）

下类代码其实是类型参数中经常提到的上界，这是因为它限定了继承层次结构中最顶层的类，例如T <: AnyVal表示泛型T的类型的最顶层类是AnyVal，所有输入是AnyVal的子类都是合法的，其它的都是非法的，因为被称为上界，有点像x<=3这样的数学比较。

case class Student[S,T <: AnyVal](var name:S,var hight:T)

除了上界之外，还有个非常重要的内容就是下界，下界通过>:符号来标识，代码如下：

class Pair1[T](val first:T,val second:T){
  //下界通过[R >: T]的意思是
  //泛型R的类型必须是T的超类
  def replaceFirst[R >: T](newFirst:R)= new Pair1[R](newFirst,second)
  override def toString()=first+"---"+second
}

//Book类
class Book(val name:String){
  override def toString()="name--"+name
}
//Book子类Ebook
class Ebook(name:String) extends Book(name)
//Book子类Pbook
class Pbook(name:String) extends Book(name)
//Pbook子类,WeridBook
class WeirdBook(name:String) extends Pbook(name)

object LowerBound extends App{

   val first = new Ebook("hello")
   val second = new Pbook("paper book")


   val p1 = new Pair1(first,second)
   println(p1)
    //scala> val p1 = new Pair1(first,second)
   //p1: Pair1[Book] = name--hello---name--paper book
   //Ebook,Pbook，最终得到的类是Pair1[Book]

   val newFirst = new Book("generic pBook")
   val p2 = p1.replaceFirst(newFirst)
   //p2: Pair1[Book] = name--generic pBook---name--paper book
   println(p2)

   val weirdFirst:WeirdBook= new WeirdBook("generic pBook")
   val p3 = p1.replaceFirst(weirdFirst)
   //p3: Pair1[Book] = name--generic pBook---name--paper book

   val p4 = new Pair1(second,second)
   //p4: Pair1[Pbook] = name--paper book---name--paper book
   println(p4)
   val thirdBook=new Book("Super Books")
   val p5=p4.replaceFirst(thirdBook)
   println(p5)

   //下面这条语句会报错
   //type mismatch; found : cn.scala.xtwy.lowerbound.Pair1[cn.scala.xtwy.lowerbound.Pbook] required: cn.scala.xtwy.lowerbound.Pbook
   val p6:Pbook=p4.replaceFirst(weirdFirst)   
}

通过上述代码发现，如果newFirst的类型刚好是T的基类，R就直接是newFirst的类型。如果newFirst的类型不是T的基类，那R就会是T和newFirst的类型的共同基类。当限定返回变量类型时，例如val p6:Pbook=p4.replaceFirst(weirdFirst)，由于p4为Pair1[Pbook]，也即T为Pbook类型，而replaceFirst(weirdFirst)中的weirdFirst为Pbook的子类，违反了R>:T的下界限定，从而编译出错。从这里我们可以看到，下界的作用主要是保证类型安全

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