Scala面向对象编程之Trait高级编程技术实践-Coding技术进阶实战

秦凯新技术社区推出的《Coding技术进阶实战》系列即将上线，包含语言类精深的用法和技巧，涵盖 python,Java,Scala,Tensorflow等主流大数据和深度学习技术基础，敬请期待。为什么我会写这样一个系列，来源于被一位容器云专家问到如何实现一个线程池时，让我顿感以前研究的Java并发控制相关的理论以及多线程并发设计模式忘得九霄云外，鉴于此，气愤难平，决定展示个人编程魅力。

1 知识概要

1.1 trait基础知识

1-1 将trait作为接口使用
1-2 在trait中定义具体方法
1-3 在trait中定义具体字段
1-4 在trait中定义抽象字段

1.2 trait高级知识

2-1 为实例对象混入trait
2-2 trait调用链
2-3 在trait中覆盖抽象方法
2-4 混合使用trait的具体方法和抽象方法
2-5 trait的构造机制
2-6 trait字段的初始化
2-7 让trait继承类

2 trait基础知识详细使用

2.1 将trait作为接口使用

Scala中的Triat是一种特殊的概念
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

  trait HelloTrait {
    def sayHello(name: String)
  }
  trait MakeFriendsTrait {
    def makeFriends(p: Person)
  }
  class Person(val name: String) extends HelloTrait with MakeFriendsTrait with Cloneable with Serializable {
    def sayHello(name: String) = println("Hello, " + name)
    def makeFriends(p: Person) = println("Hello, my name is " + name + ", your name is " + p.name)
  }

2.2 在Trait中定义具体方法

Scala中的Triat可以不是只定义抽象方法，还可以定义具体方法，此时trait更像是包含了通用工具方法的东西, 有一个专有的名词来形容这种情况，就是说trait的功能混入了类

举例来说，trait中可以包含一些很多类都通用的功能方法，比如打印日志等等，spark中就使用了trait来定义了通用的日志打印方法

  trait Logger {
    def log(message: String) = println(message)
  }

  class Person(val name: String) extends Logger {
    def makeFriends(p: Person) {
      println("Hi, I'm " + name + ", I'm glad to make friends with you, " + p.name)
      log("makeFriends methdo is invoked with parameter Person[name=" + p.name + "]")
    }
  }

2.3 在Trait中定义具体字段

Scala中的Triat可以定义具体field，此时继承trait的类就自动获得了trait中定义的field
但是这种获取field的方式与继承class是不同的：如果是继承class获取的field，实际是定义在父类中的；而继承trait获取的field，就直接被添加到了类中
```
  trait Person {
    val eyeNum: Int = 2
  }
  
  class Student(val name: String) extends Person {
    def sayHello = println("Hi, I'm " + name + ", I have " + eyeNum + " eyes.")
  }
```

2.4 在Trait中定义抽象字段

Scala中的Triat可以定义抽象field，而trait中的具体方法则可以基于抽象field来编写

但是继承trait的类，则必须覆盖抽象field，提供具体的值

  trait SayHello {
    val msg: String
    def sayHello(name: String) = println(msg + ", " + name)
  }
  
  class Person(val name: String) extends SayHello {
    val msg: String = "hello"
    def makeFriends(p: Person) {
      sayHello(p.name)
      println("I'm " + name + ", I want to make friends with you!")
    }
  }

3 trait高级知识详细使用

3.1 trait调用链

Scala中支持让类继承多个trait后，依次调用多个trait中的同一个方法，只要让多个trait的同一个方法中，在最后都执行super.方法即可
类中调用多个trait中都有的这个方法时，首先会从最右边的trait的方法开始执行，然后依次往左执行，形成一个调用链条

这种特性非常强大，其实就相当于设计模式中的责任链模式的一种具体实现依赖

  trait Handler {
    def handle(data: String) {}
  }
  
  trait DataValidHandler extends Handler {
    override def handle(data: String) {
      println("check data: " + data)
      super.handle(data)
    } 
  }
  
  trait SignatureValidHandler extends Handler {
    override def handle(data: String) {
      println("check signature: " + data)
      super.handle(data)
    }
  }
  class Person(val name: String) extends SignatureValidHandler with DataValidHandler {
    def sayHello = { println("Hello, " + name); handle(name) }
  }
  
  scala> var person =new Person("leo")
  person: Person = Person@38667005
  
  scala> person.sayHello
  Hello, leo
  check data: leo
  check signature: leo

3.2 在trait中覆盖抽象方法

在trait中，是可以覆盖父trait的抽象方法的但是覆盖时，如果使用了super.方法的代码，则无法通过编译。

此时如果要通过编译，就得给子trait的方法加上abstract override修饰

  trait Logger {
    def log(msg: String)
  }
  
  trait MyLogger extends Logger {
    abstract override def log(msg: String) { super.log(msg) }
  }

3.3 混合使用trait的具体方法和抽象方法

在trait中，可以混合使用具体方法和抽象方法
可以让具体方法依赖于抽象方法，而抽象方法则放到继承trait的类中去实现

这种trait其实就是设计模式中的模板设计模式的体现

  trait Valid {
    def getName: String
    def valid: Boolean = {
      getName == "leo"    
    }
  }
  
  class Person(val name: String) extends Valid {
    println(valid)
    def getName = name
  }
  
  scala> var per =new Person("xin")
  false
  per: Person = Person@6f4d2294

3.4 trait的构造机制

在Scala中，trait也是有构造代码的，也就是trait中的，不包含在任何方法中的代码

而继承了trait的类的构造机制如下：

  - 1、父类的构造函数执行；
  - 2、trait的构造代码执行，多个trait从左到右依次执行；
  - 3、构造trait时会先构造父trait，如果多个trait继承同一个父trait，则父trait只会构造一次；
  - 4、所有trait构造完毕之后，子类的构造函数执行

  class Person { println("Person's constructor!") }
  trait Logger { println("Logger's constructor!") }
  trait MyLogger extends Logger { println("MyLogger's constructor!") }
  trait TimeLogger extends Logger { println("TimeLogger's constructor!") }
  
  class Student extends Person with MyLogger with TimeLogger {
    println("Student's constructor!")
  }
  
  scala> var ss =new Student
  Person's constructor!
  Logger's constructor!
  MyLogger's constructor!
  TimeLogger's constructor!
  Student's constructor!
  ss: Student = Student@7f77e065

3.5 trait field的初始化（提前定义）

在Scala中，trait是没有接收参数的构造函数的，这是trait与class的唯一区别，但是如果需求就是要trait能够对field进行初始化，该怎么办呢？只能使用Scala中非常特殊的一种高级特性——提前定义

    此时调用了msg.toString
   
    trait SayHello {
      val msg: String
      println(msg.toString)
    }
    
    class Person
    
    提前定义
    val p = new {
        val msg: String = "init"
    } with Person with SayHello
    
    提前定义
    class Person extends {
      val msg: String = "init"
    } with SayHello {}
    
    另外一种方式就是使用lazy value
    trait SayHello {
      lazy val msg: String = null
      println(msg.toString)
    }
    class Person extends SayHello {
      override lazy val msg: String = "init"
    }

3.6 trait继承class

在Scala中，trait也可以继承自class，此时这个class就会成为该trait的类的父类

  class MyUtil {
    def printMessage(msg: String) = println(msg)
  }
  
  trait Logger extends MyUtil {
    def log(msg: String) = printMessage("log: " + msg)
  }
  
  class Person(val name: String) extends Logger {
    def sayHello {
      log("Hi, I'm " + name)
      printMessage("Hi, I'm " + name)
    }
  }

4 总结

秦凯新技术社区推出的《Coding技术进阶实战》系列即将上线，包含语言类精深的用法和技巧，敬请期待。