隐式转换和隐式参数
一、隐式转换
1.1 使用隐式转换
隐式转换指的是以 implicit 关键字声明带有单个参数的转换函数，它将值从一种类型转换为另一种类型，以便使用之前类型所没有的功能。示例如下：
// 普通人
class Person(val name: String)
// 雷神
class Thor(val name: String) {
// 正常情况下只有雷神才能举起雷神之锤
def hammer(): Unit = {
println(name + "举起雷神之锤")
}
}
object Thor extends App {
// 定义隐式转换方法 将普通人转换为雷神 通常建议方法名使用 source2Target,即：被转换对象 To 转换对象
implicit def person2Thor(p: Person): Thor = new Thor(p.name)
// 这样普通人也能举起雷神之锤
new Person("普通人").hammer()
}
输出： 普通人举起雷神之锤
1.2 隐式转换规则
并不是你使用 implicit 转换后，隐式转换就一定会发生，比如上面如果不调用 hammer() 方法的时候，普通人就还是普通人。通常程序会在以下情况下尝试执行隐式转换：
- 当对象访问一个不存在的成员时，即调用的方法不存在或者访问的成员变量不存在；
- 当对象调用某个方法，该方法存在，但是方法的声明参数与传入参数不匹配时。
而在以下三种情况下编译器不会尝试执行隐式转换：
- 如果代码能够在不使用隐式转换的前提下通过编译，则不会使用隐式转换；
- 编译器不会尝试同时执行多个转换，比如
convert1(convert2(a))*b； - 转换存在二义性，也不会发生转换。
这里首先解释一下二义性，上面的代码进行如下修改，由于两个隐式转换都是生效的，所以就存在了二义性：
//两个隐式转换都是有效的
implicit def person2Thor(p: Person): Thor = new Thor(p.name)
implicit def person2Thor2(p: Person): Thor = new Thor(p.name)
// 此时下面这段语句无法通过编译
new Person("普通人").hammer()
其次再解释一下多个转换的问题：
class ClassA {
override def toString = "This is Class A"
}
class ClassB {
override def toString = "This is Class B"
def printB(b: ClassB): Unit = println(b)
}
class ClassC
class ClassD
object ImplicitTest extends App {
implicit def A2B(a: ClassA): ClassB = {
println("A2B")
new ClassB
}
implicit def C2B(c: ClassC): ClassB = {
println("C2B")
new ClassB
}
implicit def D2C(d: ClassD): ClassC = {
println("D2C")
new ClassC
}
// 这行代码无法通过编译，因为要调用到 printB 方法，需要执行两次转换 C2B(D2C(ClassD))
new ClassD().printB(new ClassA)
/*
* 下面的这一行代码虽然也进行了两次隐式转换，但是两次的转换对象并不是一个对象,所以它是生效的:
* 转换流程如下:
* 1. ClassC 中并没有 printB 方法,因此隐式转换为 ClassB,然后调用 printB 方法;
* 2. 但是 printB 参数类型为 ClassB,然而传入的参数类型是 ClassA,所以需要将参数 ClassA 转换为 ClassB,这是第二次;
* 即: C2B(ClassC) -> ClassB.printB(ClassA) -> ClassB.printB(A2B(ClassA)) -> ClassB.printB(ClassB)
* 转换过程 1 的对象是 ClassC,而转换过程 2 的转换对象是 ClassA,所以虽然是一行代码两次转换，但是仍然是有效转换
*/
new ClassC().printB(new ClassA)
}
// 输出：
C2B
A2B
This is Class B
1.3 引入隐式转换
隐式转换的可以定义在以下三个地方：
- 定义在原类型的伴生对象中；
- 直接定义在执行代码的上下文作用域中；
- 统一定义在一个文件中，在使用时候导入。
上面我们使用的方法相当于直接定义在执行代码的作用域中，下面分别给出其他两种定义的代码示例：
定义在原类型的伴生对象中：
class Person(val name: String)
// 在伴生对象中定义隐式转换函数
object Person{
implicit def person2Thor(p: Person): Thor = new Thor(p.name)
}
class Thor(val name: String) {
def hammer(): Unit = {
println(name + "举起雷神之锤")
}
}
// 使用示例
object ScalaApp extends App {
new Person("普通人").hammer()
}
定义在一个公共的对象中：
object Convert {
implicit def person2Thor(p: Person): Thor = new Thor(p.name)
}
// 导入 Convert 下所有的隐式转换函数
import com.heibaiying.Convert._
object ScalaApp extends App {
new Person("普通人").hammer()
}
注：Scala 自身的隐式转换函数大部分定义在
Predef.scala中，你可以打开源文件查看，也可以在 Scala 交互式命令行中采用:implicit -v查看全部隐式转换函数。
二、隐式参数
2.1 使用隐式参数
在定义函数或方法时可以使用标记为 implicit 的参数，这种情况下，编译器将会查找默认值，提供给函数调用。
// 定义分隔符类
class Delimiters(val left: String, val right: String)
object ScalaApp extends App {
// 进行格式化输出
def formatted(context: String)(implicit deli: Delimiters): Unit = {
println(deli.left + context + deli.right)
}
// 定义一个隐式默认值 使用左右中括号作为分隔符
implicit val bracket = new Delimiters("(", ")")
formatted("this is context") // 输出: (this is context)
}
关于隐式参数，有两点需要注意：
1.我们上面定义 formatted 函数的时候使用了柯里化，如果你不使用柯里化表达式，按照通常习惯只有下面两种写法：
// 这种写法没有语法错误，但是无法通过编译
def formatted(implicit context: String, deli: Delimiters): Unit = {
println(deli.left + context + deli.right)
}
// 不存在这种写法，IDEA 直接会直接提示语法错误
def formatted( context: String, implicit deli: Delimiters): Unit = {
println(deli.left + context + deli.right)
}
上面第一种写法编译的时候会出现下面所示 error 信息,从中也可以看出 implicit 是作用于参数列表中每个参数的，这显然不是我们想要到达的效果，所以上面的写法采用了柯里化。
not enough arguments for method formatted:
(implicit context: String, implicit deli: com.heibaiying.Delimiters)
2.第二个问题和隐式函数一样，隐式默认值不能存在二义性，否则无法通过编译，示例如下：
implicit val bracket = new Delimiters("(", ")")
implicit val brace = new Delimiters("{", "}")
formatted("this is context")
上面代码无法通过编译，出现错误提示 ambiguous implicit values，即隐式值存在冲突。
2.2 引入隐式参数
引入隐式参数和引入隐式转换函数方法是一样的，有以下三种方式：
- 定义在隐式参数对应类的伴生对象中；
- 直接定义在执行代码的上下文作用域中；
- 统一定义在一个文件中，在使用时候导入。
我们上面示例程序相当于直接定义执行代码的上下文作用域中，下面给出其他两种方式的示例：
定义在隐式参数对应类的伴生对象中；
class Delimiters(val left: String, val right: String)
object Delimiters {
implicit val bracket = new Delimiters("(", ")")
}
// 此时执行代码的上下文中不用定义
object ScalaApp extends App {
def formatted(context: String)(implicit deli: Delimiters): Unit = {
println(deli.left + context + deli.right)
}
formatted("this is context")
}
统一定义在一个文件中，在使用时候导入：
object Convert {
implicit val bracket = new Delimiters("(", ")")
}
// 在使用的时候导入
import com.heibaiying.Convert.bracket
object ScalaApp extends App {
def formatted(context: String)(implicit deli: Delimiters): Unit = {
println(deli.left + context + deli.right)
}
formatted("this is context") // 输出: (this is context)
}
2.3 利用隐式参数进行隐式转换
def smaller[T] (a: T, b: T) = if (a < b) a else b
在 Scala 中如果定义了一个如上所示的比较对象大小的泛型方法，你会发现无法通过编译。对于对象之间进行大小比较，Scala 和 Java 一样，都要求被比较的对象需要实现 java.lang.Comparable 接口。在 Scala 中，直接继承 Java 中 Comparable 接口的是特质 Ordered，它在继承 compareTo 方法的基础上，额外定义了关系符方法，源码如下:
trait Ordered[A] extends Any with java.lang.Comparable[A] {
def compare(that: A): Int
def < (that: A): Boolean = (this compare that) < 0
def > (that: A): Boolean = (this compare that) > 0
def <= (that: A): Boolean = (this compare that) <= 0
def >= (that: A): Boolean = (this compare that) >= 0
def compareTo(that: A): Int = compare(that)
}
所以要想在泛型中解决这个问题，有两种方法：
1. 使用视图界定
object Pair extends App {
// 视图界定
def smaller[T<% Ordered[T]](a: T, b: T) = if (a < b) a else b
println(smaller(1,2)) //输出 1
}
视图限定限制了 T 可以通过隐式转换 Ordered[T]，即对象一定可以进行大小比较。在上面的代码中 smaller(1,2) 中参数 1 和 2 实际上是通过定义在 Predef 中的隐式转换方法 intWrapper 转换为 RichInt。
// Predef.scala
@inline implicit def intWrapper(x: Int) = new runtime.RichInt(x)
为什么要这么麻烦执行隐式转换，原因是 Scala 中的 Int 类型并不能直接进行比较，因为其没有实现 Ordered 特质，真正实现 Ordered 特质的是 RichInt。
2. 利用隐式参数进行隐式转换
Scala2.11+ 后，视图界定被标识为废弃，官方推荐使用类型限定来解决上面的问题，本质上就是使用隐式参数进行隐式转换。
object Pair extends App {
// order 既是一个隐式参数也是一个隐式转换，即如果 a 不存在 < 方法，则转换为 order(a)<b
def smaller[T](a: T, b: T)(implicit order: T => Ordered[T]) = if (a < b) a else b
println(smaller(1,2)) //输出 1
}
参考资料
- Martin Odersky . Scala 编程 (第 3 版)[M] . 电子工业出版社 . 2018-1-1
- 凯.S.霍斯特曼 . 快学 Scala(第 2 版)[M] . 电子工业出版社 . 2017-7