Scala概述（六）合成

edge

6.       合成（composition）

解释了Scala的类型抽象体系之后，本节主要描述类的合成方式（译注：class composition似乎也没有固定的译法，此处翻译成“合成”）。Scala的基于混入的类合成（mixin class composition）体系是Brach[6]中的面向对象的线性混入合成（linear mixin compostion）和[14、25]中提出的更加对称的混入模块（mixin modules），以及traits[42]这三者的融合。（注：mixin有些人翻译成混合，有些人翻译成混入）我们先看一个例子，如下这个迭代器的抽象描述：

trait AbsIterator[T] {

def hasNext: boolean

def next: T

}
注意上面出现的关键字trait。Trait是一种特殊的抽象类，他的构造子没有任何值参数。Traits可以出现任何抽象类可以出现的地方，但反之不然，只有traits可以用于混入。
下面，我们用一个trait继承自AbsIterator，并增加一个方法foreach，用于将一个函数作用于该迭代子返回的每一个元素上。

trait RichIterator[T] extends AbsIterator[T] {

def foreach(f: T => unit): unit =

while (hasNext) f(next)

}
下面是一个具体的迭代子类定义，用于连续返回一个字符串的每一个字符：

class StringIterator(s: String) extends AbsIterator[char] {

private var i = 0

def hasNext = i < s.length

def next = { val x = s charAt i; i = i + 1; x }

}
 
混入式类合成（Mixin-class composition）下面我们将RichIterator和StringIterator的功能合并在一个类中。只有单根继承和接口的情况下这是不可能的，因为这两个类都有具体的实现代码。因此，Scala提供了混入式类合成的机制，使程序设计者可以重用一个类的增量内容，也就是非继承的内容。这种机制使人可以将RichIterator和StringIterator合并，在如下所示的例子将一个字符串的所有字母打成一列。

object Test {

def main(args: Array[String]): unit = {

class Iter extends StringIterator(args(0))

with RichIterator[char]

val iter = new Iter

iter foreach System.out.println

}

}
Iter类通过RichIterator和StringIterator这两个父类型混入合成，第一个父类型仍然称为超类（superclass），第二个父类型则称为混入（mixin）。
 
类的全序化（Class Linearization）
混入式类合成是多重继承的一种形式，因此也会面临单继承所没有的问题。最典型的就是：如果多个父类型定义了同名的成员，哪一个成员被继承？调用父类方法时那一个成员被引用？如果一个类从多个路径被继承了怎么办？在Scala中，解决这些问题的基础构造就是类的全序化（class linearization）。（注：linearization可以翻成线性化或者全序化，在计算机领域一般取后者。另外，后面大部分情况下用全序来替代，主要是为了读起来不那么别扭）
一个类C所直接继承的类形成的可递闭包当中所有类称为C的基类（base classes）。由于有混入类，一个类与它的基类之间的继承关系，构成一个有向无环图（directed acyclic graph）。C的全序化L(C)是C的所有基类的一个全序（total order），根据如下规则构成：假设C的定义为：
class C extends B0 with . . . with Bn { . . . } .
这个全序以C的基类B0的全序为最后一部分，前面是B1的全序（排除掉已经包含在B0的全序当中的类），再前面是B2，…Bn，同样排除掉前面已经出现过的类。最前面的是类C本身，作为这个全序的头一个类。例如，Iter类的全序化是：

{Iter, RichIterator, StringIterator, AbsIterator, AnyRef, Any }

类的全序对于类的继承关系而言是一种改进：如果一个类C是D的子类，则在任何同时继承C、D的类的全序中，C永远出现在D之前。全序化还满足另一个性质：一个类的全序永远包括其基类的全序作为后缀。例如，StringIterator的全序化：{ StringIterator, AbsIterator, AnyRef, Any }就是其子类Iter的全序的后缀。不过对于混入类，这个性质并不成立，一个混入类的全序当中的类，在其子类的全序当中可能以不同的顺序出现，也就是说，Scala中全序化不是单调（monotonic[1]）的。