类型和泛型

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2023-12-01

类型和泛型

类型系统的首要目的是检测程序错误。类型系统有效的提供了一个静态检测的有限形式，允许我们代码中明确某种类型的变量并且编译器可以验证。类型系统当然也提供了其他好处，但错误检测是他存在的理由(Raison d’Être)

我们使用类型系统应当反映这一目标，但我们必须考虑到读者（译注：读你代码的人）：明智地使用类型可以增加清晰度，而过份聪明只会迷乱。

Scala的强大类型系统是学术探索和实践共同来源(例如Type level programming in Scala) 。但这是一个迷人的学术话题，这些技术很少在应用和正式产品代码中使用。它们应该被避免。

在使用混入(mixin)实例化对象时这一点尤其重要，Scala编译器为这些对象创造了单类。例如：

 trait Service
 def make() = new Service {
   def getId = 123
 }

上面的make不需要定义返回类型为Service；编译器会创建一个加工过的类型: Object with Service{def getId:Int}(译注:with是Scala里的mixin的语法)。若用一个显式的注释：

 def make(): Service = new Service{}

现在作者则不必改变make方法的公开类型而随意的混入(mix in) 更多的特质(traits)，使向后兼容很容易实现。

变型

变型(Variance)发生在泛型与子类型化(subtyping)结合的时候。与容器类型的子类型化有关，它们定义了对所包含的类型如何子类型化。因为Scala有声明点变型(declaration site variance)注释（annotation），公共库的作者——特别是集合——必须有丰富的注释器。这些注释对共享代码的可用性很重要，但滥用也会很危险。

不可变(invariants)是Scala类型系统中高级部分，但也是必须的一面，因为它有助于子类型化的应用，应该广泛(并且正确)地使用。

不可变(Immutable)集合应该是协变的(covariant)。接受容器化类型得方法应该适当地降级(downgrade)集合：

 trait Collection[+T] {
   def add[U >: T](other: U): Collection[U]
 }

可变(mutable)集合应该是不可变的(invariant). 协变对于可变集合是典型无效的。考虑：

 trait HashSet[+T] {
   def add[U >: T](item: U)
 }

和下面的类型层级：

 trait Mammal
 trait Dog extends Mammal
 trait Cat extends Mammal

如果我现在有一个狗(dog)的 HashSet：

 val dogs: HashSet[Dog]

把它作为一个哺乳动物的Set，增加一只猫(cat)

 val mammals: HashSet[Mammal] = dogs
 mammals.add(new Cat{})

这将不再是一个只存储狗(dog)的HashSet！

类型别名

类型别名应当在其提供了便捷的命名或阐明意图时使用，但对于自解释（不言自明）的类型不要使用类型别名。比如

 () => Int

比下面定义的别名IntMarker更清晰

 type IntMaker = () => Int
 IntMaker

但，下面的别名:

 class ConcurrentPool[K, V] {
   type Queue = ConcurrentLinkedQueue[V]
   type Map   = ConcurrentHashMap[K, Queue]
   ...
 }

是有用的，因为它表达了目的并更加简短。

当使用类型别名的时候不要使用子类型化(subtyping)

 trait SocketFactory extends (SocketAddress => Socket)

SocketFactory 是一个生产Socket的方法。使用一个类型别名更好：

 type SocketFactory = SocketAddress => Socket

我们现在可以对 SocketFactory类型的值提供函数字面量(function literals) ,也可以使用函数组合：

 val addrToInet: SocketAddress => Long
 val inetToSocket: Long => Socket
 val factory: SocketFactory = addrToInet andThen inetToSocket

类型别名通过用 package object 将名字绑定在顶层:

 package com.twitter
 package object net {
   type SocketFactory = (SocketAddress) => Socket
 }

注意类型别名不是新类型——他们等价于在语法上用别名代替了原类型。

隐式转换

隐式转换是类型系统里一个强大的功能，但应当谨慎地使用。它们有复杂的解决规则，使得通过简单的词法检查领会实际发生了什么很困难。在下面的场景使用隐式转换是OK的：

扩展或增加一个Scala风格的集合
适配或扩展一个对象(pimpmylibrary模式）（译注参见：http://www.artima.com/weblogs/viewpost.jsp?thread=179766)
通过提供约束证据来加强类型安全。
提供了类型的证据(typeclassing，haskell中的概念，指定义一组函数，其实现因所给的数据类型不同而不同)
用于Manifests(注：Manifest[T]包含类型T的运行时信息)

如果你发现自己在用隐式转换，总要问问自己是否不使用这种方式也可以达到目的。

不要使用隐式转换对两个相似的数据类型做自动转换(例如，把list转换为stream);显示地做更好，因为不同类型有不同的语意，读者应该意识到这些含义。
译注： 1）一些单词的意义不同，但翻译为中文时可能用的相似的词语，比如mutable， Immutable 这两个翻译为可变和不可变，它们是指数据的可变与不可变。
variance, invariant 也翻译为可变和不可变，（variance也翻译为“变型”），它们是指类型的可变与不可变。variance指支持协变或逆变的类型，invariant则相反。