Scala入门到精通——第十一节 Trait进阶

本节主要内容

1. trait构造顺序
2. trait与类的比较
3. 提前定义与懒加载
4. trait扩展类
5. self type

1 trait构造顺序

在前一讲当中我们提到，对于不存在具体实现及字段的trait，它最终生成的字节码文件反编译后是等同于java中的接口，而对于存在具体实现及字段的trait，其字节码文件反编译后得到的java中的抽象类，它有着scala语言自己的实现方式。因此，对于trait它也有自己的构造器，trait的构造器由字段的初始化和其它trait体中的语句构成，下面是其代码演示：

package cn.scala.xtwy

import java.io.PrintWriter

trait Logger{
  println("Logger")
  def log(msg:String):Unit
}

trait FileLogger extends Logger{
  println("FilgeLogger")
  val fileOutput=new PrintWriter("file.log")
  fileOutput.println("#")

  def log(msg:String):Unit={
    fileOutput.print(msg)
    fileOutput.flush()
    }
}
object TraitDemo{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //匿名类
    new FileLogger{  
    }.log("trat demo")
  }
}
//打印输出内容为：
Logger
FilgeLogger
//创建文件file.log，内容为
#
trat demo

通过上述不难发现，在创建匿名类对象时，先调用的是Logger类的构造器，然后调用的是FileLogger的构造器。实际上构造器是按以下顺序执行的：
1. 如果有超类，则先调用超类的构造器
2. 如果有父trait，它会按照继承层次先调用父trait的构造器
2. 如果有多个父trait，则按顺序从左到右执行
3. 所有父类构造器和父trait被构造完之后，才会构造本类

class Person
class Student extends Person with FileLogger with Cloneable
上述构造器的执行顺序为:
1 首先调用父类Person的构造器
2 调用父trait Logger的构造器
3 再调用trait FileLogger构造器，再然后调用Cloneable的构造器
4 最后才调用Student的构造器

2 trait与类的比较

通过前一小节，可以看到，trait有自己的构造器，它是无参构造器，不能定义trait带参数的构造器，即：

//不能定义trait带参数的构造器
trait FileLogger(msg:String) 

除此之外 ，trait与普通的scala类并没有其它区别，在前一讲中我们提到，trait中可以有具体的、抽象的字段，也可以有具体的、抽象的方法，即使trait中没有抽象的方法也是合理的，如:

//FileLogger里面没有抽象的方法
trait FileLogger extends Logger{
  println("FilgeLogger")
  val fileOutput=new PrintWriter("file.log")
  fileOutput.println("#")

  def log(msg:String):Unit={
    fileOutput.print(msg)
    fileOutput.flush()
    }
}

3. 提前定义与懒加载

前面的FileLogger中的文件名被写死为”file.log”，程序不具有通用性，这边对前面的FileLogger进行改造，把文件名写成参数形式，代码如下：

import java.io.PrintWriter

trait Logger{
  def log(msg:String):Unit
}

trait FileLogger extends Logger{
  //增加了抽象成员变量
  val fileName:String
  //将抽象成员变量作为PrintWriter参数
  val fileOutput=new PrintWriter(fileName:String)
  fileOutput.println("#")

  def log(msg:String):Unit={
    fileOutput.print(msg)
    fileOutput.flush()
    }
}

这样的设计会存在一个问题，虽然子类可以对fileName抽象成员变量进行重写，编译也能通过，但实际执行时会出空指针异常，完全代码如下：

package cn.scala.xtwy

import java.io.PrintWriter

trait Logger{
  def log(msg:String):Unit
}

trait FileLogger extends Logger{

   //增加了抽象成员变量
  val fileName:String
  //将抽象成员变量作为PrintWriter参数
  val fileOutput=new PrintWriter(fileName:String)
  fileOutput.println("#")

  def log(msg:String):Unit={
    fileOutput.print(msg)
    fileOutput.flush()
    }
}

class Person
class Student extends Person with FileLogger{
  //Student类对FileLogger中的抽象字段进行重写
  val fileName="file.log"
}

object TraitDemo{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    new Student().log("trait demo")
  }
}

上述代码在编译时不会有问题，但实际执行时会抛异常，异常如下：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at java.io.FileOutputStream.<init>(Unknown Source)
    at java.io.FileOutputStream.<init>(Unknown Source)
    at java.io.PrintWriter.<init>(Unknown Source)
    at cn.scala.xtwy.FileLogger$class.$init$(TraitDemo.scala:12)
    at cn.scala.xtwy.Student.<init>(TraitDemo.scala:22)
    at cn.scala.xtwy.TraitDemo$.main(TraitDemo.scala:28)
    at cn.scala.xtwy.TraitDemo.main(TraitDemo.scala)

具体原因就是构造器的执行顺序问题，

class Student extends Person with FileLogger{
  //Student类对FileLogger中的抽象字段进行重写
  val fileName="file.log"
}
//在对Student类进行new操作的时候，它首先会调用Person构造器，这没有问题，然后再调用Logger构造器，这也没问题，但它最后调用FileLogger构造器的时候，它会执行下面两条语句
 //增加了抽象成员变量
  val fileName:String
  //将抽象成员变量作为PrintWriter参数
  val fileOutput=new PrintWriter(fileName:String)
此时fileName没有被赋值，被初始化为null，在执行new PrintWriter(fileName:String)操作的时候便抛出空指针异常

有几种办法可以解决前面的问题：
1 提前定义
提前定义是指在常规构造之前将变量初始化，完整代码如下：

package cn.scala.xtwy

import java.io.PrintWriter

trait Logger{
  def log(msg:String):Unit
}

trait FileLogger extends Logger{

  val fileName:String
  val fileOutput=new PrintWriter(fileName:String)
  fileOutput.println("#")

  def log(msg:String):Unit={
    fileOutput.print(msg)
    fileOutput.flush()
    }
}

class Person
class Student extends Person with FileLogger{
  val fileName="file.log"
}

object TraitDemo{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val s=new {
      //提前定义
      override val fileName="file.log"
      } with Student
    s.log("predifined variable ")
  }
}

显然，这种方式编写的代码很不优雅，也比较难理解。此时可以通过在第一讲中提到的lazy即懒加载的方式

2 lazy懒加载的方式

package cn.scala.xtwy

import java.io.PrintWriter

trait Logger{
  def log(msg:String):Unit
}

trait FileLogger extends Logger{

  val fileName:String
  //将方法定义为lazy方式
  lazy val fileOutput=new PrintWriter(fileName:String)
  //下面这条语句不能出现，否则同样会报错
  //因此，它是FileLogger构造器里面的方法
  //在构造FileLogger的时候便会执行
  //fileOutput.println("#")

  def log(msg:String):Unit={
    fileOutput.print(msg)
    fileOutput.flush()
    }
}

class Person
class Student extends Person with FileLogger{
  val fileName="file.log"
}

object TraitDemo{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val s=new Student
    s.log("predifined variable ")
  }
}

lazy方式定义fileOutput只有当真正被使用时才被初始化，例子中，当调用 s.log(“predifined variable “)时，fileOutput才被初始化，此时fileName已经被赋值了。

4 trait扩展类

在本节的第2小节部分，我们给出了trait与类之间的区别，我们现在明白，trait除了不具有带参数的构造函数之外，与普通类没有任何区别，这意味着trait也可以扩展其它类

trait Logger{
  def log(msg:String):Unit
}
//trait扩展类Exception
trait ExceptionLogger extends Exception with Logger{
  def log(msg:String):Unit={
    println(getMessage())
  }
}

如果此时定义了一个类混入了ExceptionLogger ，则Exception自动地成为这个类的超类，代码如下：

trait Logger{
  def log(msg:String):Unit
}

trait ExceptionLogger extends Exception with Logger{
  def log(msg:String):Unit={
    println(getMessage())
  }
}

//类UnprintedException扩展自ExceptionLogger
//注意用的是extends
//此时ExceptionLogger父类Exception自动成为
//UnprintedException的父类
class UnprintedException extends ExceptionLogger{
  override  def log(msg:String):Unit={
    println("")
  }
} 

当UnprintedException扩展的类或混入的特质具有相同的父类时，scala会自动地消除冲突，例如：

//IOException具有父类Exception
//ExceptionLogger也具有父类Exception
//scala会使UnprintedException只有一个父类Exception
class UnprintedException extends IOException with ExceptionLogger{
  override  def log(msg:String):Unit={
    println("")
  }
} 

5 self type

下面的代码演示了什么是self type即自身类型

class A{
    //下面 self =>  定义了this的别名，它是self type的一种特殊形式
    //这里的self并不是关键字，可以是任何名称
    self =>  
    val x=2 
    //可以用self.x作为this.x使用
    def foo = self.x + this.x 
}

下面给出了内部类中使用场景

class OuterClass { 
    outer => //定义了一个外部类别名
    val v1 = "here"
    class InnerClass {
        // 用outer表示外部类，相当于OuterClass.this
        println(outer.v1) 
    }
}

而下面的代码则定义了自身类型self type，它不是前面别名的用途，

trait X{

}
class B{
  //self:X => 要求B在实例化时或定义B的子类时
  //必须混入指定的X类型，这个X类型也可以指定为当前类型
  self:X=>
}

自身类型的存在相当于让当前类变得“抽象”了，它假设当前对象(this)也符合指定的类型，因为自身类型 this:X =>的存在，当前类构造实例时需要同时满足X类型，下面给出自身类型的使用代码：

trait X{
  def foo()
}
class B{
  self:X=>
}
//类C扩展B的时候必须混入trait X
//否则的话会报错
class C extends B with X{
  def foo()=println("self type demo")
}

object SelfTypeDemo extends App{
  println(new C().foo)
}

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