[Scala 小學堂] Scala Gossic : 了解更多 - 混入特徵 (作為共用實作的特徵)

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前言 : 
Scala 是一個可直譯、編譯、靜態、運行於 JVM 之上、可與 Java 互操作、融合物件導向編程特性與函式編程風格的程式語言. 特徵抽離共同的介面與實作，類別動態地繼承（extends）或具有（with）特徵. 

作為共用實作的特徵 : 
特徵不僅可規範抽象、沒有任何實作內容的方法，特徵中還可以撰寫有實作內容的方法。透過適當的設計，你可以將物件之間可能共用的實作抽離至特徵中，在必要時讓類別繼承或具有特徵，使得類別定義時得以精簡. 
舉個例子來說，你會定義以下的球類別，並定義了一些比較大小的方法 : 

- Ball.scala 代碼 :

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1. class Ball(val radius: Int) {  
2.     def volume = 4 * Math.Pi * Math.pow(radius, 3) / 3  
3.     def < (that: Ball) = this.radius - that.radius < 0  
4.     def <=(that: Ball) = (this < that) || (this == that)  
5.     def > (that: Ball) = !(this <= that)  
6.     def >=(that: Ball) = !(this < that)  
7.     override def equals(a: Any) = a match {  
8.         case that: Ball => this.radius == that.radius;  
9.         case _ => false  
10.     }  
11.     override def hashCode = 41 * radius  
12. }  

事實上，比較大小順序這件事，許多物件都會用的到，仔細觀察以上的程式碼，你會發現可抽離的共用比較方法，你可以將之重新設計為特徵 : 

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1. trait Ordered {  
2.     def compare(that: Any): Int  
3.     def < (that: Any) = compare(that) < 0  
4.     def <=(that: Any) = (this < that) || (this == that)  
5.     def > (that: Any) = !(this <= that)  
6.     def >=(that: Any) = !(this < that)  
7. }  

特徵中除了 compare() 沒有實作之外，其它的方法都實作了。現在有了 Order 特徵，你可以在設計球類別時更為精簡，如果你需要彼此比較的功能，則只要繼承 Order 特徵並實作 compare() 方法即可以 : 

- Ball2.scala 代碼 :

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1. class Ball2(val radius: Int) extends Ordered {  
2.     def volume = 4 * Math.Pi * Math.pow(radius, 3) / 3  
3.     def compare(a: Any) = a match {  
4.         case that: Ball2 => this.radius - that.radius;  
5.         case _ => throw new IllegalArgumentException("不是球比什麼？")  
6.     }  
7.     override def equals(a: Any) = a match {  
8.         case that: Ball2 => this.radius == that.radius;  
9.         case _ => false  
10.     }  
11.     override def hashCode = 41 * radius  
12. }  
13.   
14. val b1 = new Ball2(10)  
15. val b2 = new Ball2(20)  
16. println(b1 > b2)       // false  
17. println(b1 >= b2)      // false  
18. println(b1 < b2)       // true  
19. println(b1 <= b2)      // true  
20. println(b1 == b2)      // false  

事實上，Scala 確實有提供 scala.math.Ordered[A] 特徵來作比大小這種事 : 

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1. package scala  
2. package math  
3.   
4. import scala.language.implicitConversions  
5.   
6. trait Ordered[A] extends Any with java.lang.Comparable[A] {  
7.   
8.   /** Result of comparing `this` with operand `that`. 
9.    * 
10.    * Implement this method to determine how instances of A will be sorted. 
11.    * 
12.    * Returns `x` where: 
13.    * 
14.    *   - `x < 0` when `this < that` 
15.    * 
16.    *   - `x == 0` when `this == that` 
17.    * 
18.    *   - `x > 0` when  `this > that` 
19.    * 
20.    */  
21.   def compare(that: A): Int  
22.   
23.   /** Returns true if `this` is less than `that` 
24.     */  
25.   def <  (that: A): Boolean = (this compare that) <  0  
26.   
27.   /** Returns true if `this` is greater than `that`. 
28.     */  
29.   def >  (that: A): Boolean = (this compare that) >  0  
30.   
31.   /** Returns true if `this` is less than or equal to `that`. 
32.     */  
33.   def <= (that: A): Boolean = (this compare that) <= 0  
34.   
35.   /** Returns true if `this` is greater than or equal to `that`. 
36.     */  
37.   def >= (that: A): Boolean = (this compare that) >= 0  
38.   
39.   /** Result of comparing `this` with operand `that`. 
40.     */  
41.   def compareTo(that: A): Int = compare(that)  
42. }  

Ordered[A] 可以在使用時宣告 A 的型態，例如，上例可以使用 Ordered[A] 來改寫如下，而結果仍相同 : 

- Ball3.scala 代碼 :

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1. class Ball3(val radius: Int) extends Ordered[Ball3] {  
2.     def volume = 4 * Math.Pi * Math.pow(radius, 3) / 3  
3.     def compare(that: Ball3) = this.radius - that.radius  
4.     override def equals(a: Any) = a match {  
5.         case that: Ball3 => this.radius == that.radius;  
6.         case _ => false  
7.     }  
8.     override def hashCode = 41 * radius  
9. }  
10.   
11. val b1 = new Ball3(10)  
12. val b2 = new Ball3(20)  
13. println(b1 > b2)       // false  
14. println(b1 >= b2)      // false  
15. println(b1 < b2)       // true  
16. println(b1 <= b2)      // true  
17. println(b1 == b2)      // false  

特徵可以定義抽象方法，這可以用來規範物件間必須共同實作的介面，特徵可以定義有具體實作的方法，這可以用來將一些可能會共用的實作或操作獨立出來，在必要時讓類別繼承或具有特徵，讓物件本身在定義時得以精簡.