Scala系列22：Scala泛型,非变，协变，逆变等使用详解

电玩女神 2022-12-05 02:16 178阅读 0赞

**目录**

0.泛型

0.1定义一个泛型方法

1.泛型类

1.1 泛型的上下界

1.1.1 泛型|上界

1.1.2 泛型|下界

2 协变、逆变、非变

2.1 非变

2.2 协变

2.3 逆变

2.4 示例说明

--------------------

# 0.泛型 #

scala和Java一样，类和特质、方法都可以支持泛型。我们在学习集合的时候，一般都会涉及到泛型。**所以泛型，简单点理解就是定义（类，方法等）不指定具体数据类型，而在使用时才传入具体使用类型，这样的好处就是支持多类型的复用。**

## 0.1定义一个泛型方法 ##

**在scala中，使用方括号\[\]来定义类型参数。**

**语法格式**

def 方法名[泛型名称](..) = {
        //...
    }

**示例说明**

*  用一个方法来获取任意类型数组的中间的元素
    
     *  不考虑泛型直接实现（基于Array\[Int\]实现）
     *  加入泛型支持

**参考代码**

不考虑泛型的实现，指定方法的传入数据类型。

def getMiddle(arr:Array[Int]) = arr(arr.length / 2)
    
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        val arr1 = Array(1,2,3,4,5)
    
        println(getMiddle(arr1))  //3
      }

**加入泛型支持，该方法可以传入任意数据类型的数组参数**

object _08ObjectDemo {
      def getMiddleElement[T](array:Array[T]) = array(array.length / 2)
    
      def main(args: Array[String]): Unit ={
        println(getMiddleElement(Array(1, 2, 3, 4, 5))) //3
        println(getMiddleElement(Array(1, 2, 3, 4, 5,6))) //4
        println(getMiddleElement(Array("a", "b", "c", "d", "e"))) //c
      }
    }

# 1.泛型类 #

scala的类也可以定义泛型。接下来，我们来学习如何定义scala的泛型类

**语法格式**

class 类[T](val 变量名: T)

**尖叫提示：**

*  **定义一个泛型类，直接在类名后面加上方括号，指定要使用的泛型参数**
 *  **指定类对应的泛型参数后，就使用这些类型参数来定义变量了**

**示例说明**

*  实现一个Pair泛型类
 *  Pair类包含两个字段，而且两个字段的类型不固定
 *  创建不同类型泛型类对象，并打印

**参考代码**

case class Pair[T](var a:T, var b:T)
    
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        val pairList = List(
            Pair("Hadoop", "Storm"), 
            Pair("Hadoop", 2008),
            Pair(1.0, 2.0),
            Pair("Hadoop", Some(1.9))
        )
    
        println(pairList)
    }
    //List(Pair(Hadoop,Storm), Pair(Hadoop,2008), Pair(1.0,2.0), Pair(Hadoop,Some(1.9)))

## 1.1 泛型的上下界 ##

需求：我们在定义方法/类的泛型时，限定必须从哪个类继承、或者必须是哪个类的父类。此时，就需要使用到上下界。

### 1.1.1 泛型|上界 ###

**使用`<: 类型名`表示给类型添加一个上界，表示泛型参数必须要从该类（或本身）继承。**

[T <: 类型]

**示例说明**

*  定义一个Person类
 *  定义一个Student类，继承Person类
 *  定义一个demo泛型方法，该方法接收一个Array参数，
 *  限定demo方法的Array元素类型只能是Person或者Person的子类
 *  测试调用demo，传入不同元素类型的Array

**参考代码**

class Person
    class Student extends Person
    
    def demo[T <: Person](a:Array[T]) = println(a)
    
    def main(args: Array[String]): Unit = {
        demo(Array(new Person))
        demo(Array(new Student))
        // 编译出错，必须是Person的子类
        // demo(Array("hadoop"))
    }

### 1.1.2 泛型|下界 ###

上界是要求必须是某个类的子类，或者必须从某个类继承，而下界是必须是**某个类的父类**（或本身）

**语法格式**

[T >: 类型]

**注意：如果类既有上界、又有下界。下界写在前面，上界写在后面，如下：**

def demo[T >: Policeman <: Person ](array:Array[T]) = println(array)

**示例说明**

*  定义一个Person类
 *  定义一个Policeman类，继承Person类
 *  定义一个Superman类，继承Policeman类
 *  定义一个demo泛型方法，该方法接收一个Array参数，
 *  限定demo方法的Array元素类型只能是Person、Policeman
 *  测试调用demo，传入不同元素类型的Array

**参考代码**

package com.robot.scalademo
    
    class Person
    class Policeman extends Person
    class Superman extends Policeman
    
    object _08ObjectDemo {
    
      def demo[T >: Policeman](array:Array[T]) = println(array)
    
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        demo(Array(new Person))
        demo(Array(new Policeman))
        // 编译出错：Superman是Policeman的子类
        // demo(Array(new Superman))
      }
    }
    /**
        demo(Array(new Person))
        demo(Array(new Policeman))
        // 编译出错：Superman是Policeman的
      * */
    
    ---------------------------------------------------------------------
    //泛型既有上界也有下界
    package com.robot.scalademo
    class Human
    class Person  extends  Human
    class Policeman extends Person
    class Superman extends Policeman
    
    object _08ObjectDemo {
    
      def demo[T >: Policeman <: Person ](array:Array[T]) = println(array)
    
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        demo(Array(new Person))
        demo(Array(new Policeman))
        // 编译出错：Superman是Policeman的子类
        // demo(Array(new Superman))
        // 编译出错：Human是Person的父类
        //demo(Array(new Human))
      }
    }
    /**
        demo(Array(new Person))
        demo(Array(new Policeman))
        // 编译出错：Superman是Policeman的
      * */

# **2 **协变、逆变、非变 #

spark的源代码中大量使用到了协变、逆变、非变，学习该知识点对我们将来阅读spark源代码很有帮助。如下，如何让带有泛型的类支持类型转换呢？

class Pair[T]
    
    object Pair {
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        val p1 = Pair("hello")
        // 编译报错，无法将p1转换为p2
        val p2:Pair[AnyRef] = p1  // AnyRef是所有其他数据类型的父类
    
        println(p2)
      }
    }

**关于非变，协变，逆变与原类型之间的关系，下面一张图概况之。 **![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI2NDQyNTUz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## 2.1 非变 ##

**语法格式：**

class Pair[T]{}

*  **默认泛型类是非变的**
 *  **类型B是A的子类型，Pair\[A\]和Pair\[B\]没有任何从属关系**
 *  **Java是一样的**

## 2.2 协变 ##

**语法格式**

class Pair[+T]

*  **类型B是A的子类型，Pair\[B\]可以认为是Pair\[A\]的子类型**
 *  **参数化类型的方向和类型的方向是一致的。**

## 2.3 逆变 ##

**语法格式**

class Pair[-T]

*  **类型B是A的子类型，Pair\[A\]反过来可以认为是Pair\[B\]的子类型**
 *  **参数化类型的方向和类型的方向是相反的**

## **2.4 示例说明** ##

*  定义一个Super类、以及一个Sub类继承自Super类
 *  使用协变、逆变、非变分别定义三个泛型类
 *  分别创建泛型类来演示协变、逆变、非变

**参考代码**

object _08ObjectDemo {
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        //非变案例演示
        val A:Temp1[Sub] = new Temp1[Sub]
        //val B:Temp1[Super] = A      //非变， 编译报错,不能赋值。
        //尽管类型A是B的子类型，Pair[A]和Pair[B]没有任何从属关系,参数化类型之间没有关系，不管原类型之间的关系
    
        // 协变案例演示
        val C: Temp2[Sub] = new Temp2[Sub]
        val D: Temp2[Super] = C
        //类型C是D的子类型，Pair[C]可以认为是Pair[D]的子类型,参数化类型的方向和类型的方向是一致的。
    
        // 逆变案例演示
        val E: Temp3[Super] = new Temp3[Super]
        val F: Temp3[Sub] = E
       //类型F是E的子类型，Pair[E]反过来可以认为是Pair[F]的子类型。参数化类型的方向和类型的方向是相反的
      }
    }

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