【Scala】Scala面向对象编程之继承和Trait

1、继承

（1）extends
Scala中，让子类继承父类，与Java一样，也是使用extends关键字。继承就代表，子类可以从父类继承父类的field和method；然后子类可以在自己内部放入父类所没有，子类特有的field和method；使用继承可以有效复用代。子类可以覆盖父类的field和method；但是如果父类用final修饰，field和method用final修饰，则该类是无法被继承的，field和method是无法被覆盖的。

class Person {
  private var name = "leo"
  def getName = name
}
class Student extends Person {
  private var score = "A"
  def getScore = score
}

（2）override和super
Scala中，如果子类要覆盖一个父类中的非抽象方法，则必须使用override关键字，override关键字可以帮助我们尽早地发现代码里的错误，比如：override修饰的父类方法的方法名我们拼写错了；比如要覆盖的父类方法的参数我们写错了等等。此外，在子类覆盖父类方法之后，如果我们在子类中就是要调用父类的被覆盖的方法呢？那就可以使用super关键字，显式地指定要调用父类的方法。

class Person {
  private var name = "leo"
  def getName = name
}
class Student extends Person {
  private var score = "A"
  def getScore = score
  override def getName = "Hi, I'm " + super.getName
}

（3）override field
Scala中，子类可以覆盖父类的val field，而且子类的val field还可以覆盖父类的val field的getter方法；只要在子类中使用override关键字即可。

class Person {
  val name: String = "Person"
  def age: Int = 0
}

class Student extends Person {
  override val name: String = "leo"
  override val age: Int = 30
}

（4）isInstanceOf和asInstanceOf
如果我们创建了子类的对象，但是又将其赋予了父类类型的变量。则在后续的程序中，我们又需要将父类类型的变量转换为子类类型的变量，应该如何做？首先，需要使用isInstanceOf判断对象是否是指定类的对象，如果是的话，则可以使用asInstanceOf将对象转换为指定类。注意，如果对象是null，则isInstanceOf一定返回false，asInstanceOf一定返回null。如果没有用isInstanceOf先判断对象是否为指定类的实例，就直接用asInstanceOf转换，则可能会抛出异常。

class Person
class Student extends Person
val p: Person =  new Student
var s: Student = null
if (p.isInstanceOf[Student]) s = p.asInstanceOf[Student]

（5）getClass和classOf
isInstanceOf只能判断出对象是否是指定类以及其子类的对象，而不能精确判断出，对象就是指定类的对象。如果要求精确地判断对象就是指定类的对象，那么就只能使用getClass和classOf了。getClass可以精确获取对象的类，classOf[类]可以精确获取类，然后使用==操作符即可判断。

class Person
class Student extends Person
val p: Person = new Student
p.isInstanceOf[Person]
p.getClass == classOf[Person]
p.getClass == classOf[Student]

（6）使用模式匹配进行类型判断
但是在实际开发中，比如spark的源码中，大量的地方都是使用了模式匹配的方式来进行类型的判断，这种方式更加地简洁明了，而且代码得可维护性和可扩展性也非常的高。使用模式匹配，功能性上来说，与isInstanceOf一样，也是判断主要是该类以及该类的子类的对象即可，不是精准判断的。

class Person
class Student extends Person
val p: Person = new Student

p match {
  case per: Person => println("it's Person's object")
  case _  => println("unknown type")
}

（7）protected
跟java一样，scala中同样可以使用protected关键字来修饰field和method，这样在子类中就不需要super关键字，直接就可以访问field和method。还可以使用protected[this]，则只能在当前子类对象中访问父类的field和method，无法通过其他子类对象访问父类的field和method。

class Person {
  protected var name: String = "leo"
  protected[this] var hobby: String = "game"
} 
class Student extends Person {
  def sayHello = println("Hello, " + name)
  def makeFriends(s: Student) {
    println("my hobby is " + hobby + ", your hobby is " + s.hobby)
  }
}

（8）调用父类的constructor
Scala中，每个类可以有一个主constructor和任意多个辅助constructor，而每个辅助constructor的第一行都必须是调用其他辅助constructor或者是主constructor；因此子类的辅助constructor是一定不可能直接调用父类的constructor的。只能在子类的主constructor中调用父类的constructor，以下这种语法，就是通过子类的主构造函数来调用父类的构造函数
注意：如果是父类中接收的参数，比如name和age，子类中接收时，就不要用任何val或var来修饰了，否则会认为是子类要覆盖父类的field。

class Person(val name: String, val age: Int)
class Student(name: String, age: Int, var score: Double) extends Person(name, age) {
  def this(name: String) {
    this(name, 0, 0)
  }
  def this(age: Int) {
    this("leo", age, 0)
  }
}

（9）匿名内部类
在Scala中，匿名子类是非常常见，而且非常强大的。Spark的源码中也大量使用了这种匿名子类。匿名子类，也就是说，可以定义一个类的没有名称的子类，并直接创建其对象，然后将对象的引用赋予一个变量。之后甚至可以将该匿名子类的对象传递给其他函数。

class Person(protected val name: String) {
  def sayHello = "Hello, I'm " + name
}
val p = new Person("leo") {
  override def sayHello = "Hi, I'm " + name
}
def greeting(p: Person { def sayHello: String }) {
  println(p.sayHello)
}

（10）抽象类
如果在父类中，有某些方法无法立即实现，而需要依赖不同的子来来覆盖，重写实现自己不同的方法实现。此时可以将父类中的这些方法不给出具体的实现，只有方法签名，这种方法就是抽象方法。而一个类中如果有一个抽象方法，那么类就必须用abstract来声明为抽象类，此时抽象类是不可以实例化的。在子类中覆盖抽象类的抽象方法时，不需要使用override关键字。

abstract class Person(val name: String) {
  def sayHello: Unit
}
class Student(name: String) extends Person(name) {
  def sayHello: Unit = println("Hello, " + name)
}

（11）抽象field
如果在父类中，定义了field，但是没有给出初始值，则此field为抽象field。抽象field意味着，scala会根据自己的规则，为var或val类型的field生成对应的getter和setter方法，但是父类中是没有该field的。子类必须覆盖field，以定义自己的具体field，并且覆盖抽象field，不需要使用override关键字。

abstract class Person {
  val name: String
}

class Student extends Person {
  val name: String = "leo"
}

2、Trait

（1）将trait作为接口使用
Scala中的Triat是一种特殊的概念。
首先我们可以将Trait作为接口来使用，此时的Triat就与Java中的接口非常类似。在triat中可以定义抽象方法，就与抽象类中的抽象方法一样，只要不给出方法的具体实现即可。类可以使用extends关键字继承trait，注意，这里不是implement，而是extends，在scala中没有implement的概念，无论继承类还是trait，统一都是extends。类继承trait后，必须实现其中的抽象方法，实现时不需要使用override关键字。scala不支持对类进行多继承，但是支持多重继承trait，使用with关键字即可。

trait HelloTrait {
  def sayHello(name: String)
}
trait MakeFriendsTrait {
  def makeFriends(p: Person)
}
class Person(val name: String) extends HelloTrait with MakeFriendsTrait with Cloneable with Serializable {
  def sayHello(name: String) = println("Hello, " + name)
  def makeFriends(p: Person) = println("Hello, my name is " + name + ", your name is " + p.name)
}

（2）在Trait中定义具体方法
Scala中的Triat可以不是只定义抽象方法，还可以定义具体方法，此时trait更像是包含了通用工具方法的东西// 有一个专有的名词来形容这种情况，就是说trait的功能混入了类。举例来说，trait中可以包含一些很多类都通用的功能方法，比如打印日志等等，spark中就使用了trait来定义了通用的日志打印方法。

trait Logger {
  def log(message: String) = println(message)
}

class Person(val name: String) extends Logger {
  def makeFriends(p: Person) {
    println("Hi, I'm " + name + ", I'm glad to make friends with you, " + p.name)
    log("makeFriends methdo is invoked with parameter Person[name=" + p.name + "]")
  }
}

（3）在Trait中定义具体字段
Scala中的Triat可以定义具体field，此时继承trait的类就自动获得了trait中定义的field。但是这种获取field的方式与继承class是不同的：如果是继承class获取的field，实际是定义在父类中的；而继承trait获取的field，就直接被添加到了类中。

trait Person {
  val eyeNum: Int = 2
}

class Student(val name: String) extends Person {
  def sayHello = println("Hi, I'm " + name + ", I have " + eyeNum + " eyes.")
}

（4）在Trait中定义抽象字段
Scala中的Triat可以定义抽象field，而trait中的具体方法则可以基于抽象field来编写。但是继承trait的类，则必须覆盖抽象field，提供具体的值。

trait SayHello {
  val msg: String
  def sayHello(name: String) = println(msg + ", " + name)
}

class Person(val name: String) extends SayHello {
  val msg: String = "hello"
  def makeFriends(p: Person) {
    sayHello(p.name)
    println("I'm " + name + ", I want to make friends with you!")
  }
}

（5）为实例混入trait
有时我们可以在创建类的对象时，指定该对象混入某个trait，这样，就只有这个对象混入该trait的方法，而类的其他对象则没有。

trait Logged {
  def log(msg: String) {}
}
trait MyLogger extends Logged {
  override def log(msg: String) { println("log: " + msg) }
}  
class Person(val name: String) extends Logged {
    def sayHello { println("Hi, I'm " + name); log("sayHello is invoked!") }
}

val p1 = new Person("leo")
p1.sayHello
val p2 = new Person("jack") with MyLogger
p2.sayHello

（6）trait调用链
Scala中支持让类继承多个trait后，依次调用多个trait中的同一个方法，只要让多个trait的同一个方法中，在最后都执行super.方法即可。类中调用多个trait中都有的这个方法时，首先会从最右边的trait的方法开始执行，然后依次往左执行，形成一个调用链条。这种特性非常强大，其实就相当于设计模式中的责任链模式的一种具体实现依赖。

trait Handler {
  def handle(data: String) {}
}
trait DataValidHandler extends Handler {
  override def handle(data: String) {
    println("check data: " + data)
    super.handle(data)
  } 
}
trait SignatureValidHandler extends Handler {
  override def handle(data: String) {
    println("check signature: " + data)
    super.handle(data)
  }
}
class Person(val name: String) extends SignatureValidHandler with DataValidHandler {
  def sayHello = { println("Hello, " + name); handle(name) }
}

（7）在trait中覆盖抽象方法
在trait中，是可以覆盖父trait的抽象方法的。但是覆盖时，如果使用了super.方法的代码，则无法通过编译。因为super.方法就会去调用父trait的抽象方法，此时子trait的该方法还是会被认为是抽象的。此时如果要通过编译，就得给子trait的方法加上abstract override修饰。

trait Logger {
  def log(msg: String)
}

trait MyLogger extends Logger {
  abstract override def log(msg: String) { super.log(msg) }
}

（8）混合使用trait的具体方法和抽象方法
在trait中，可以混合使用具体方法和抽象方法，可以让具体方法依赖于抽象方法，而抽象方法则放到继承trait的类中去实现。这种trait其实就是设计模式中的模板设计模式的体现。

trait Valid {
  def getName: String
  def valid: Boolean = {
    getName == "leo"    
  }
}
class Person(val name: String) extends Valid {
  println(valid)
  def getName = name
}

（9）trait的构造机制
在Scala中，trait也是有构造代码的，也就是trait中的，不包含在任何方法中的代码。而继承了trait的类的构造机制如下：1、父类的构造函数执行；2、trait的构造代码执行，多个trait从左到右依次执行；3、构造trait时会先构造父trait，如果多个trait继承同一个父trait，则父trait只会构造一次；4、所有trait构造完毕之后，子类的构造函数执行。

class Person { println("Person's constructor!") }
trait Logger { println("Logger's constructor!") }
trait MyLogger extends Logger { println("MyLogger's constructor!") }
trait TimeLogger extends Logger { println("TimeLogger's constructor!") }
class Student extends Person with MyLogger with TimeLogger {
  println("Student's constructor!")
}

（10）trait field的初始化
在Scala中，trait是没有接收参数的构造函数的，这是trait与class的唯一区别，但是如果需求就是要trait能够对field进行初始化，该怎么办呢？只能使用Scala中非常特殊的一种高级特性——提前定义。

trait SayHello {
  val msg: String
  println(msg.toString)
}

class Person
val p = new {
  val msg: String = "init"
} with Person with SayHello

class Person extends {
  val msg: String = "init"
} with SayHello {}

另外一种方式就是使用lazy value。

trait SayHello {
  lazy val msg: String = null
  println(msg.toString)
}
class Person extends SayHello {
  override lazy val msg: String = "init"
}

（11）trait继承class
在Scala中，trait也可以继承自class，此时这个class就会成为所有继承该trait的类的父类。

class MyUtil {
  def printMessage(msg: String) = println(msg)
}

trait Logger extends MyUtil {
  def log(msg: String) = printMessage("log: " + msg)
}

class Person(val name: String) extends Logger {
  def sayHello {
    log("Hi, I'm " + name)
    printMessage("Hi, I'm " + name)
  }
}