scala OOP面向对象

一.类 class

• 类通过class关键字定义
• 类通过new关键字创建实例
• 类拥有成员变量和方法
• 类的成员默认为public，也支持private、protected
• 类中无法定义静态成员变量和方法
• 类无需明确定义构造方法，通过构造参数列表声明为类的一部分

类成员访问修饰符

• Java

Modifier	Class	Package	Subclass	World
public	Y	Y	Y	Y
protected	Y	Y	Y	N
default	Y	Y	N	N
private	Y	N	N	N

• Scala

Modifier	Class	Companion	Subclass	Package	World
default(public)	Y	Y	Y	Y	Y
protected	Y	Y	Y	N	N
private	Y	Y	N	N	N

类的定义

• 构造器
• 1)主构造器
• 2)辅助构造器
• 成员变量与方法

//主构造器的参数列表直接定义在类名后面
class Point(xc: Int, yc: Int) {
  var x: Int = xc	//成员变量
  var y: Int = yc 
  //辅助构造器
  def this() ={
    this(0, 0)	//第一句必须调用其他构造器
  }
  //成员方法
  def move(dx: Int, dy: Int) ={
    x = x + dx
    y = y + dy
  }  
}

• 类的实例化

var p=new Point()
p.x
p.y
p=new Point(12,11)
p.x
p.y
p.move(1,2)

类的继承

• Scala使用extends关键字实现继承
• 子类重写父类方法必须使用override关键字

class BlackPoint() extends Point {
    private var color="black"   
    override def move(dx: Int, dy: Int) ={
    x = x + dx
    y = y + dy
    println("moved to x:"+x+" y:"+y)
  }  
}

var bp=new BlackPoint()
bp.x
bp.y
bp.move(1,2)

抽象类

• 抽象类可包含未实现的方法，即抽象方法
• 抽象类无法实例化
• 抽象类使用“abstract”关键字修饰
• 子类重写父类抽象方法时，override关键字可选
• 子类重写父类非抽象方法，override关键字必写

abstract class Shape{
    def draw():Unit
}

class Square extends Shape{
    override def draw():Unit={
        println("draw a square")
    }
}
var shape=new Square
shape.draw

二.单例对象 object

• Scala的类中无法定义静态成员，即无static关键字。如何像Java一样表达类的静态成员变量、成员方法与静态代码块？
• Scala解决方案：单例对象
• 使用object关键字声明，可包含变量、方法与代码定义
• 单例对象中的成员变量、成员方法通过单例对象名直接调用
• 单例对象第一次被访问时初始化，并执行全部代码块
• 单例对象不能new，且无构造参数
• 程序入口main()方法必须定义在单例对象中
• 单例对象与同名类定义在同一文件中时形成绑定关系

定义单例对象

//Blah.scala
package test  //定义包名
//定义单例对象
object Blah {
  println("Blah initializing...")
  def sum(l: List[Int]): Int = l.sum
}
test.Blah.sum(List[Int](1, 2, 3, 4, 5))

伴生（Companion）

• 单例对象与同名类定义在同一文件中时形成绑定关系,同名类称为单例对象的伴生类（class ),单例对象称为同名类的伴生对象（object）
• 伴生类与伴生对象可相互访问各自私有成员
• 伴生对象可为伴生类增加静态成员

伴生类与伴生对象

//Student.scala
//伴生类
class Student(n: String, a: Int) {
  private var name = n    //私有变量，伴生对象可以访问
  private var age = a
}
//伴生对象
object Student {
	//伴生对象的apply方法可以使得不用new对象
  def apply(n: String, a: Int): Student = new Student(n, a)
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val stu=Student("Jason",9)  //通过伴生对象的apply()方法创建实例
    println(stu.name)
  }
}

三.特质 trait

• Scala中没有接口interface的概念
• 特质用于在类之间共享程序接口和字段，类似Java接口
• 特质是字段和方法的集合，可以提供字段和方法实现
• 类和单例对象都可以扩展特质extends
• 特质不能被实例化，因此没有构造参数，类似Java接口
• 特质使用trait关键字定义
• 实现特质中的方法使用override

使用特质

import scala.collection.mutable.ArrayBuffer

trait Pet {
  val name: String
  def cry():Unit
}
class Dog(val name: String) extends Pet{
  override def cry()=println("wow ...")
}
val dog = new Dog("Harry")
val animals = ArrayBuffer.empty[Pet]
animals.append(dog)
animals.foreach(pet => {println(pet.name);pet.cry()})  // Prints Harry wow ...

混入特质（mixin）

• 当某个特质被用于组合类时，被称为混入
• 一个类只能有一个父类但是可以有多个混入（分别使用关键字extends和with）

abstract class A {
  val message: String
}
class B extends A {
  val message = "I'm an instance of class B"
}
trait C extends A {
  def loudMessage = message.toUpperCase()
}
//构造顺序由左往右，如果前面已经构造了某个父类，后面子类的该父类不会重复构造
class D extends B with C

val d = new D
println(d.message)  // I'm an instance of class B
println(d.loudMessage)  // I'M AN INSTANCE OF CLASS B

动态混入特质

class Drawing { 
//this:Type=> 自身类型，表示该类实例化时必须混入相应特质或子特质，self是this的别名。
  self: Shape =>
  def start(): Unit = draw()
}
trait Shape {
  def draw(): Unit
}
trait Square extends Shape {
  def draw(): Unit = println("draw a square")
}
trait Triangle extends Shape {
  def draw(): Unit = println("draw a triangle")
}
//动态混入
(new Drawing() with Square).start()
(new Drawing() with Triangle).start()

特质与抽象类的选择
1.优先使用特质

• 抽象类只能继承一次
• 特质可混入多个

2.需要使用带参构造方法时，使用抽象类
3.与Java互操作性

• 抽象类与Java完全可互操作
• 特质只有在不包含任何实现代码时才可互操作

四.其他

1.内部类

一个类可以作为另一个类的成员，称为内部类

• Java内部类是外部类的成员
• Scala内部类绑定到外部类的对象实例

class Graph {
  class Node {
    var connectedNodes: List[Node] = Nil
    def connectTo(node: Node) {
      if (connectedNodes.find(node.equals).isEmpty) {
        connectedNodes = node :: connectedNodes
      }
    }
  }
  var nodes: List[Node] = Nil
  def newNode: Node = {
    val res = new Node
    nodes = res :: nodes
    res
  }
}

val g: Graph = new Graph
val n1: g.Node = g.newNode
val n2: g.Node = g.newNode
n1.connectTo(n2)      // legal
val h: Graph = new Graph
val n3: h.Node = h.newNode
n1.connectTo(n3)      // illegal!
//n1与n3被认为是不同的类型

class Graph {
  class Node {
    var connectedNodes: List[Graph#Node] = Nil
    def connectTo(node: Graph#Node) {//可以接受任意外部类对象实例中的内部类
      if (connectedNodes.find(node.equals).isEmpty) {
        connectedNodes = node :: connectedNodes
      }
    }
  }
  var nodes: List[Node] = Nil
  def newNode: Node = {
    val res = new Node
    nodes = res :: nodes
    res
  }
}

2.样例类 case class

• 样例类常用于描述不可变的值对象（Value Object）

case class Student(name:String,age:Int)      //定义样例类
val stu=Student("Jason",19)      //创建样例类的实例，无需new关键字
println(stu.name)       //访问对象属性                                       

• 样例类构造参数默认声明为“val”，自动实现类构造参数的getter
• 样例类构造参数声明为“var”时，自动实现类构造参数的setter和getter
• 样例类自动创建伴生对象
• 样例类自动实现的其他方法:toString()、equals()、copy()、hashCode(),伴生对象中的apply()、unapply()
  注意: unapply()接受一个对象，从对象中提取出相应的值，主要用于模式匹配中

样例类与枚举(Enumeration)

object Weekday  extends Enumeration {
  //枚举值从0开始计数
  val Mon,Tue,Wed,Thu,Fri,Sat,Sun=Value
}

//枚举的使用
Weekday.Sun
Weekday.Sun.id //获取枚举值的计数值
 Weekday.values.foreach(println)

• 样例类与枚举区别
• 1)枚举更简单，代码更少
• 2)样例类的字段比枚举的值更强大
• 3)样例类可扩展

abstract class Term(code: String)
case class Var(name: String) extends Term(name)
case class Fun(arg: String, body: Term) extends Term(arg)
case class App(f: Term, v: Term) extends Term("App")

样例类与普通类

• 区别
• 1)样例类通常用于描述不可变的数据，数据完全依赖构造参数
• 2)样例类默认不可变，通过模式匹配可分解
• 3)两个样例类“==”操作时，通过按值比较而不是按引用
• 4)样例类操作更简单
• 最佳实践:如果一个对象在内部执行有状态计算，或者表现出其他类型的复杂行为，那么它应该是一个普通类

3.泛型类

• 泛型类指可以接受类型参数的类，泛型类在集合类中被广泛使用
• 与Java不同，定义泛型类使用[]

class Stack[T] {
    var elements: List[T] = Nil
    def push(x: T) { elements = x :: elements }
    def top: T = elements.head
    def pop() {
      var t = elements.head
      elements = elements.tail
      t
    }
    def showElements(){
      elements.foreach(x=>print(s"$x "));println()}
  }

val ms = new Stack[Int]()
ms.push(10)
ms.showElements()
ms.push(20)
ms.showElements()
val t = ms.pop()
ms.showElements()

4.类型边界

• 在Scala中，类型参数可以有一个类型边界约束
• 类型上界：将类型限制为另一种类型的子类
• 1)T<:A 表示类型变量T应该是类型A的子类
• 2)A是具体类型，T是泛型
• 类型下界：将类型声明为另一种类型的超类
• 1)T>:A 表示类型变量T应该是类型A的超类
• 2)A是具体类型，T是泛型

5.型变

协变

class Foo[+T]  // 协变类

• 对于两种类型 A 和 B，如果 A 是 B 的子类型，那么 Foo[A] 就是 Foo[B] 的子类型

逆变

class Bar[-T]  // 逆变类

• 对于两种类型 A 和 B，如果 A 是 B 的子类型，那么 Bar[B] 就是 Bar[A] 的子类型

不变

class Baz[T]  // 不变类

• 默认情况下，Scala中的泛型类是不变的

6.包与包对象

Scala包：package 包名

• 只能包含数字、字母、下划线、圆点
• 不能用数字开头, 不能使用关键字
• 可以在同一个.scala文件中，声明多个并列的package

package com.kgc{
package scala1 {... }
package scala2 {... }
}
package scala3 {... }

Scala包对象

• 包可以包含类、对象和特质，但不能包含变量或方法的定义，应使用包对象解决这个问题

package com.kgc{
package object scala {	//对应包com.kgc.scala，每个包都可以有一个包对象
    val name="Wow"
}...
package scala{...}//与包对象同名的包可直接使用包对象中定义的变量和方法
}

包引用

• import让包和包对象的成员可以直接通过名称访问

//易于访问Fruit
import cn.kgc.Fruit
//易于访问cn.kgc的所有成员
import cn.kgc._
//易于访问cn.kgc.Fruits的所有成员
import cn.kgc.Fruits._
//只引用Apple与Orange，并且Apple重命名为McIntosh
import cn.kgc.Fruits.{Apple=>McIntosh,Orange}

def showFruit(fruit:Fruit){
    import fruit._
    println(name+color)
}

• import灵活引用
• 1)可以出现在任何地方
• 2)可以是对象和包
• 3)可以重命名或隐藏一些被引用的成员

五.练习

package oop
/* 练习一
假设类Book有属性title和author（多个），books是Book的列表
实现Book类，同时使用主构造器与辅助构造器
实现Book的伴生对象，使用伴生对象创建Book实例
创建books，使用List[Book]初始化5个以上Book实例
找出books中书名包含“xxx”的书，并打印书名
找出books中作者名以“xxx”打头的书，并打印书名
*/
/* 练习二
现在Book拥有电子版本，可以在多终端上播放
定义Ebook特质，包含play()方法
使Book混入Ebook特质，实现play()方法
 */
class Book(var title:String= "",var authors:String= "")
object Book{
  def apply(title:String,authors:String*): Book = new Book(title,authors.mkString(" "))
}
trait Ebook{
  def play(book: Book)=println(book.title+"正在播放")
}
object Practice extends App {
  //创建books
  private val books = List[Book](Book("西游记","张三","李四"),
    Book("二本书","王五","赵六"),
    Book("红楼梦","王五","申九"),
    Book("四本书","赵六","李四"),
    Book("五本书","宫八","李四"),
    Book("水浒传","申九","李四"))
  //找出books中书名包含“xxx”的书，并打印书名
  books.filter(_.title.contains("西游")).foreach(x=>println("书名:"+x.title))
  //找出books中作者名以“xxx”打头的书，并打印书名
  books.filter(x=>{x.authors.split("\\s+").
    exists(x=>x.startsWith("申"))}).
    foreach(x=>println("书名:"+x.title+" 作者:"+x.authors))
  //特质
  val book = new Book("西游记") with Ebook
  //执行特质方法
  book.play(book)
}

• 运行效果如下: