本文節(jié)選自最近在日本十分流行的Scala講座系列的第四篇，由JavaEye的fineqtbull翻譯。本系列的作者牛尾剛在日本寫過不少有關(guān)Java和Ruby的書籍，相當(dāng)受歡迎。

序言

上一次對(duì)比Java說明了Scala的特點(diǎn)和類定義的方法。這一次將更加深入一點(diǎn)，還是以迷你旅行的方式探險(xiǎn)一下Scala的語法特點(diǎn)。

接下來介紹一下用代替Java接口的特征(Trait)來實(shí)現(xiàn)的混入（mix-in）多重繼承、類型層次和集合。

用特征來實(shí)現(xiàn)混入(mix-in)式的多重繼承

Scala里相當(dāng)于Java接口的是特征(Trait)。Trait的英文意思是特質(zhì)和性狀（本文稱其為特征），實(shí)際上他比接口還功能強(qiáng)大。與接口不同的是，它還可以定義屬性和方法的實(shí)現(xiàn)。Scala中特征被用于服務(wù)于單一目的功能模塊的模塊化中。通過混合這種特征（模塊）群來實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用程序的功能要求，Scala也是按照這個(gè)構(gòu)想來設(shè)計(jì)的。

一般情況下Scala的類只能夠繼承單一父類，但是如果是特征的話就可以繼承多個(gè)，從結(jié)果來看就是實(shí)現(xiàn)了多重繼承。這可以被認(rèn)為是同Ruby模塊基本相同的功能。就看一下下面的例子吧。為了辨認(rèn)方便，此后的特征名稱前都加上前綴字母T。特征既可以繼承類也可以繼承其他特征。

class Person ; //實(shí)驗(yàn)用的空類，如果使用了上一次的Person類，則下面的  
//PianoplayingTeacher類就需要構(gòu)造參數(shù)了  
trait TTeacher extends Person {  
def teach //虛方法，沒有實(shí)現(xiàn)  
}  
trait TPianoPlayer extends Person {  
def playPiano = {println("I’m playing piano. ")} //實(shí)方法，已實(shí)現(xiàn)  
}  
class PianoplayingTeacher extends Person with TTeacher with TPianoPlayer {  
def teach = {println("I’m teaching students. ")} //定義虛方法的實(shí)現(xiàn)  
}  

如上所示，可以連著多個(gè)with語句來混合多個(gè)特征到一個(gè)類中。***個(gè)被繼承源用extends，第二個(gè)以后的就用with語句。正如大家所知道的，可以生成實(shí)例的是非抽象(abstract)的類。另外請(qǐng)注意一下從特征是不可以直接創(chuàng)建實(shí)例的。

那么就實(shí)際運(yùn)行一下吧。

scala> val t1 = new PianoplayingTeacher  
t1: PianoplayingTeacher = PianoplayingTeacher@170a650 
scala> t1.playPiano  
I’m playing piano.  
scala> t1.teach  
I’m teaching students.  

實(shí)際上如下所示，可以在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)才將特征各自的特點(diǎn)賦予對(duì)象。

scala> val tanakaTaro = new Person with TTeacher with TPianoPlayer {  
| def teach = {println("I'm teaching students.")} }  
tanakaTaro: Person with TTeacher with TPianoPlayer = $anon$1@5bcd91 
scala> tanakaTaro playPiano  
I’m playing piano.  
scala> tanakaTaro teach  
I'm teaching students.  

用特征來方便地實(shí)現(xiàn)面向方面的編程

充分利用特征的功能之后，就能方便地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)今流行的面向方面編程（AOP）了。

首先，用特征來聲明表示基本動(dòng)作方法的模塊Taction。

trait TAction {  
def doAction  
}  

接著作為被加入的方面，定義一下加入了前置處理和后置處理的特征TBeforeAfter。

trait TBeforeAfter extends TAction {  
abstract override def doAction {  
println("/entry before-action") //doAction的前置處理  
super.doAction // 調(diào)用原來的處理  
println("/exit after-action") //doAction的后置處理  
}  
}  

通過上面的abstract override def doAction {}語句來覆蓋虛方法。具體來說這當(dāng)中的super.doAction是關(guān)鍵，他調(diào)用了TAction的doAction方法。其原理是，由于doAction是虛方法，所以實(shí)際被執(zhí)行的是被調(diào)用的實(shí)體類中所定義的方法。

那么將實(shí)際執(zhí)行的實(shí)體類RealAction作為TAction的子類來實(shí)現(xiàn)吧。

class RealAction extends TAction {  
def doAction = { println("** real action done!! **") }  
}  

接著就執(zhí)行一下。

scala> val act1 = new RealAction with TBeforeAfter  
act1: RealAction with TBeforeAfter = $anon$1@3bce70 
scala> act1.doAction  
/entry before-action  
** real action done!! **  
/exit after-action  

僅僅這樣還不好玩，接著為他定義一下別的方面，然后將這些方面加入到同一對(duì)象的方法中。接著定義一個(gè)將源方法執(zhí)行兩遍的方面。

trait TTwiceAction extends TAction {  
abstract override def doAction {  
for ( i <- 1 to 2 ) { // 循環(huán)執(zhí)行源方法的方面  
super.doAction // 調(diào)用源方法doAction  
println( " ==> No." + i )  
}  
}  
}  

下面，將TBeforeAfter和TtwiceAction混合在一起后執(zhí)行一下。

scala> val act2 = new RealAction with TBeforeAfter with TTwiceAction  
act2: RealAction with TBeforeAfter with TTwiceAction = $anon$1@1fcbac1 
scala> act2.doAction  
/entry before-action  
** real action done!! **  
/exit after-action  
==> No.1 
/entry before-action  
** real action done!! **  
/exit after-action  
==> No.2 

伴隨著原來方法的before/after動(dòng)作一起各自執(zhí)行了兩次。接著將混入順序顛倒后再試一下。

scala> val act3 = new RealAction with TTwiceAction with TBeforeAfter  
act3: RealAction with TTwiceAction with TBeforeAfter = $anon$1@6af790 
scala> act3.doAction  
/entry before-action  
** real action done!! **  
==> No.1 
** real action done!! **  
==> No.2 
/exit after-action  

這樣執(zhí)行后，原來的實(shí)現(xiàn)方法被循環(huán)執(zhí)行了兩次，但是before/after則在循環(huán)以外整體只執(zhí)行了一次。這是根據(jù)with語句定義的順序來執(zhí)行的，知道了這原理之后也就沒有什么奇怪的了。Scala特性的如此混入順序是和AspectJ的方面以及Spring的interceptor相同的。

這樣不僅是before和after動(dòng)作，只要更改了特征的實(shí)現(xiàn)就可以將各種方面動(dòng)態(tài)地加入到原來的對(duì)象中去了，讀者自己也可以嘗試一下各種其他情況。

在Java中通過Decorator或Template Method模式來想盡辦法實(shí)現(xiàn)的功能，在Scala中只要通過特征就可以輕松到手了。從這還可以延展開來，通過在原來的方法中插入掛鉤的方法，即所謂的攔截者式面向方面的方法，就可以輕松地將各個(gè)方面通過特征來組件化了。

請(qǐng)讀者如果想起Scala是怎樣的強(qiáng)類型和靜態(tài)化語言的話，那么就能夠明白通過特征來加入新功能的特

點(diǎn)給他帶來了多大的靈活性。

Scala的類型體系（基本類型）

Scala中可使用的基本數(shù)據(jù)都以類的形式被定義了，所以基本類型與用戶定義類型可以認(rèn)為是沒有區(qū)別的。雖然這么說，Scala還是提供了與Java的數(shù)據(jù)類型相對(duì)應(yīng)的類定義群（圖 4-１）。這絕不是包裝類，在編譯后他們將被映射為Java的字節(jié)碼，所以性能上是絕對(duì)沒有問題的。

 

圖 4-１與Scala基本類型相對(duì)應(yīng)的類群

如下例程序所示，對(duì)于整數(shù)對(duì)象7可以響應(yīng)各種消息（方法）。既可以執(zhí)行toString方法來轉(zhuǎn)換成字符串，又可以使用to這個(gè)執(zhí)行Int => Range的方法。附帶說一下，7 to 20相當(dāng)于7.to(20)，該方法的執(zhí)行結(jié)果是Range(7,8, 9, … 19, 20)。對(duì)于該范圍對(duì)象適用了foreach( (i)=>print(i) )，print _則與一個(gè)參數(shù)的匿名函數(shù)(i) => print(i)相當(dāng)。

scala> 7.toString  
res2: java.lang.String = 7 
scala> 7 to 20 foreach( print _ )  
7891011121314151617181920 

實(shí)際上，Scala在編譯器自動(dòng)引入的Predef單例對(duì)象中定義了為了兼容Java基礎(chǔ)類型所存在的類型別名。例如boolean, char, byte, short, int, long, float, double被定義了，這些別名實(shí)際上是引用了Scala.Boolean,Scala.Char,Scala.Byte等Scala的類?？赡艿脑?，為了提高“Scala中說所有數(shù)據(jù)都是對(duì)象”這種意識(shí)，建議盡量一開始就使用Int、Boolean、Float等原來的類名。

不過，在Scala種并沒有類型轉(zhuǎn)換操作符，而是在所有類的基類Any中定義了具有同等功能的方法asInstanceOf[X]。用這方法就可以把類型轉(zhuǎn)換為X了。Any類中同時(shí)還定義了相當(dāng)于instanceof操作符的isInstanceOf[X]方法。

 

圖 4-２Scala類層次的基本結(jié)構(gòu)

特別是該類層次中Iterable下的集類型在函數(shù)式編程中大顯身手。其中的可變(mutable)與非可變（immutable）兩大系列的類層次基本上呈現(xiàn)出鏡像關(guān)系，可以充分發(fā)揮出函數(shù)式語言功能的當(dāng)然就是非可變集類型群了。

結(jié)束語

這一講以迷你旅行的形式說明了一下Scala語法的特點(diǎn)，函數(shù)定義和函數(shù)式編程就賣個(gè)關(guān)子放到下一講去吧。

【編輯推薦】

1. Scala講座：面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式的特點(diǎn)總結(jié)
2. Scala講座：函數(shù)式編程處理樹結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
3. Scala講座：編程的思考方法
4. Scala講座：將函數(shù)作為***類對(duì)象來處理
5. Scala講座：全局變量問題的解決