scala implicit關(guān)鍵字詳解(隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)啥繁、隱式類(lèi)、隱式參數(shù)青抛、隱式值)
一旗闽、Overview
implicit是scala中的一個(gè)關(guān)鍵字，關(guān)于它有著豐富的用法，使得scala更靈活和容易擴(kuò)展适室。截止目前嫡意，scala已經(jīng)來(lái)到了2.12.3版本，本篇文章把目前scala支持的implicit用法作了較為全面的整理捣辆，以方便在閱讀scala源碼的時(shí)候稍作參考蔬螟。文中全部的代碼和測(cè)試結(jié)果均以scala2.12.3為準(zhǔn)。
閑話不多講汽畴，目前可以見(jiàn)到的implict用法有如下幾種：
- 隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
- 隱式類(lèi)
implicit class Box(x: Int) {
}
- 隱式參數(shù)
def compare[T](x:T,y:T)(implicit ordered: Ordering[T]):Int = {
ordered.compare(x,y)
}
- 隱式值
implicit val x: Int = 0
- 隱式對(duì)象
implicit object obj {
}
- context bound
def compare2[T: Ordering](x: T, y: T) = {
val ord = implicitly[Ordering[T]]
ord.compare(x, y)
}
先不用著急理解這些代碼的含義旧巾，下面會(huì)逐一講解。
二忍些、隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)
首先來(lái)看隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)鲁猩。
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
這段代碼聲明了一個(gè)函數(shù)int2str，它與正常函數(shù)唯一的區(qū)別在于前面多出的implicit關(guān)鍵字罢坝。這里的implicit就是它字面的含義——隱式廓握，它告訴編譯器，這個(gè)函數(shù)是一個(gè)隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)嘁酿，能夠把Int類(lèi)型的值轉(zhuǎn)換成String類(lèi)型的值隙券。
這種隱式轉(zhuǎn)換的意義在于，如果在進(jìn)行一個(gè)對(duì)Int類(lèi)型的操作時(shí)不合法闹司，編譯器會(huì)在當(dāng)前作用域?qū)ふ液线m的隱式轉(zhuǎn)換是尔，來(lái)嘗試使這種操作合法。隱式轉(zhuǎn)換發(fā)生在這兩種情景：
-
e是一個(gè)S類(lèi)型的表達(dá)式开仰，而需要的卻是T類(lèi)型拟枚，編譯器會(huì)尋找S=>T的隱式轉(zhuǎn)換 -
e是一個(gè)S類(lèi)型的表達(dá)式，使用點(diǎn)號(hào)訪問(wèn)e.m時(shí)众弓，m不是類(lèi)型S的成員恩溅，編譯器會(huì)尋找合適的隱式轉(zhuǎn)換使e.m合法
隱式轉(zhuǎn)換最常用的用途就是擴(kuò)展已有的類(lèi)，在不修改原有類(lèi)的基礎(chǔ)上為其添加新的方法谓娃、成員脚乡。
例如上面的這個(gè)函數(shù)，在為Int類(lèi)型定義好到String類(lèi)型的隱式轉(zhuǎn)換后滨达，所有String類(lèi)型支持的操作都可以直接在Int類(lèi)型的值上使用：
10.concat("hello")
10.length
接受String類(lèi)型的函數(shù)也可以接受Int類(lèi)型：
def hi(x:String) = println("hi"+x)
hi(123)
需要注意：
- 對(duì)于隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)奶稠，編譯器最關(guān)心的是它的類(lèi)型簽名，即它將哪一種類(lèi)型轉(zhuǎn)換到另一種類(lèi)型捡遍，也就是說(shuō)它應(yīng)該接受只一個(gè)參數(shù)锌订，對(duì)于接受多參數(shù)的隱式函數(shù)來(lái)說(shuō)就沒(méi)有隱式轉(zhuǎn)換的功能了。
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString // 正確
implicit def int2str(x:Int,y:Int):String = x.toString // 錯(cuò)誤
- 不支持嵌套的隱式轉(zhuǎn)換
class A{
def hi = println("hi")
}
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
implicit def str2A(x:Int,y:Int):A = new A
"str".hi // 正確
1.hi // 錯(cuò)誤
- 不能存在二義性画株，即同一個(gè)作用域不能定義兩個(gè)相同類(lèi)型的隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)辆飘，這樣編譯器將無(wú)法決定使用哪個(gè)轉(zhuǎn)換
/* 錯(cuò)誤-- */
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
implicit def anotherInt2str(x:Int):A = x.toString
/* --錯(cuò)誤 */
- 代碼能夠在不使用隱式轉(zhuǎn)換的前提下能編譯通過(guò)啦辐，就不會(huì)進(jìn)行隱式轉(zhuǎn)換
三、隱式類(lèi)
前面提到蜈项，隱式轉(zhuǎn)換最重要的應(yīng)用是擴(kuò)展已存在的類(lèi)芹关，它的功能和c#中的擴(kuò)展方法很類(lèi)似。比如我們想對(duì)已有的Int類(lèi)型添加一個(gè)sayhi的方法紧卒，可以這樣做：
class SayhiImpl(ivalue:Int) {
val value:Int = ivalue
def sayhi = println(s"Hi $value!")
}
implicit def int2Sayhi(x:Int) = new SayhiImpl(x)
那么調(diào)用123.sayhi侥衬，將會(huì)輸出：Hi 123!。
即我們先實(shí)現(xiàn)一個(gè)支持sayhi方法的類(lèi)跑芳，再寫(xiě)一個(gè)隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)浇冰，使得Int類(lèi)也支持sayhi。但是這種寫(xiě)法過(guò)于啰嗦了聋亡，可以使用隱式類(lèi)實(shí)現(xiàn)等價(jià)的功能：
implicit class SayhiImpl(ivalue:Int) {
val value:Int = ivalue
def sayhi = println(s"Hi $value!")
}
123.sayhi //合法
隱式類(lèi)就是在類(lèi)定義前加一個(gè)implicit關(guān)鍵字，這表示它的構(gòu)造函數(shù)是一個(gè)隱式轉(zhuǎn)換函數(shù)际乘，能夠?qū)?shù)的類(lèi)型轉(zhuǎn)換成自己的類(lèi)型坡倔，在這里就是構(gòu)造函數(shù)SayhiImpl(ivalue:Int)定義了Int到SayhiImpl的隱式轉(zhuǎn)換。
在使用隱式類(lèi)時(shí)需要注意以下限制條件脖含，這里直接搬運(yùn)官網(wǎng)的文檔：
- 只能在別的trait/類(lèi)/對(duì)象內(nèi)部定義罪塔。
object Helpers {
implicit class RichInt(x: Int) // 正確！
}
implicit class RichDouble(x: Double) // 錯(cuò)誤养葵！
- 構(gòu)造函數(shù)只能攜帶一個(gè)非隱式參數(shù)征堪。
implicit class RichDate(date: java.util.Date) // 正確！
implicit class Indexer[T](collecton: Seq[T], index: Int) // 錯(cuò)誤关拒！
implicit class Indexer[T](collecton: Seq[T])(implicit index: Index) // 正確佃蚜！
雖然我們可以創(chuàng)建帶有多個(gè)非隱式參數(shù)的隱式類(lèi)，但這些類(lèi)無(wú)法用于隱式轉(zhuǎn)換着绊。
- implict關(guān)鍵字不能用于case類(lèi)
implicit case class Baz(x: Int) // 錯(cuò)誤谐算！
四、隱式參數(shù)
看最開(kāi)始的例子：
def compare[T](x:T,y:T)(implicit ordered: Ordering[T]):Int = {
ordered.compare(x,y)
}
在函數(shù)定義的時(shí)候归露，支持在最后一組參數(shù)使用 implicit洲脂，表明這是一組隱式參數(shù)。在調(diào)用該函數(shù)的時(shí)候剧包，可以不用傳遞隱式參數(shù)恐锦，而編譯器會(huì)自動(dòng)尋找一個(gè)implict標(biāo)記過(guò)的合適的值作為該參數(shù)。
例如上面的函數(shù)疆液，調(diào)用compare時(shí)不需要顯式提供ordered一铅，而只需要直接compare(1,2)這樣使用即可。
再舉一個(gè)例子：
object Test{
trait Adder[T] {
def add(x:T,y:T):T
}
implicit val a = new Adder[Int] {
override def add(x: Int, y: Int): Int = x+y
}
def addTest(x:Int,y:Int)(implicit adder: Adder[Int]) = {
adder.add(x,y)
}
addTest(1,2) // 正確, = 3
addTest(1,2)(a) // 正確, = 3
addTest(1,2)(new Adder[Int] {
override def add(x: Int, y: Int): Int = x-y
}) // 同樣正確, = -1
}
Adder是一個(gè)trait堕油，它定義了add抽象方法要求子類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)馅闽。
addTest函數(shù)擁有一個(gè)Adder[Int]類(lèi)型的隱式參數(shù)飘蚯。
在當(dāng)前作用域里存在一個(gè)Adder[Int]類(lèi)型的隱式值implicit val a。
在調(diào)用addTest時(shí)福也，編譯器可以找到implicit標(biāo)記過(guò)的a局骤，所以我們不必傳遞隱式參數(shù)而是直接調(diào)用addTest(1,2)。而如果你想要傳遞隱式參數(shù)的話暴凑，你也可以自定義一個(gè)傳給它峦甩，像后兩個(gè)調(diào)用所做的一樣。
五现喳、隱式值和隱式對(duì)象
最開(kāi)始的示例代碼有凯傲，
隱式值：
implicit val x: Int = 0
隱式對(duì)象：
implicit object obj {
}
上面提到過(guò)，在調(diào)用含有隱式參數(shù)的函數(shù)時(shí)嗦篱，編譯器會(huì)自動(dòng)尋找合適的隱式值當(dāng)做隱式參數(shù)冰单，而只有用implict標(biāo)記過(guò)的值、對(duì)象灸促、函數(shù)才能被找到诫欠。
例如自動(dòng)尋找隱式對(duì)象：
implicit object Obj {
def hello(s:String) = println(s"Hello $s!")
}
def test2(s:String)(implicit o: Obj.type ) = {
o.hello(s)
}
test2("world") // 輸出Hello world!
自動(dòng)尋找隱式函數(shù)：
implicit def int2str(x: Int): String = x.toString
def test1(x: Int, func: String => Unit)
(implicit helper: Int => String) = {
func("\"" + helper(x) + "\"")
}
test1(12, println) // 打印出"12"
六、context bound
最后來(lái)看隱式作為泛型類(lèi)型的限制：
def compare2[T: Ordering](x: T, y: T) = {
val ord = implicitly[Ordering[T]]
ord.compare(x, y)
}
上面compare2是一個(gè)泛型函數(shù)浴栽，其有一個(gè)類(lèi)型參數(shù)T荒叼，在這里T:Ordering對(duì)T類(lèi)型做出了限制，要求必須存在一個(gè)Ordering[T]類(lèi)型的隱式值典鸡，這種限制就叫做context bound被廓。
這其實(shí)是隱式參數(shù)的語(yǔ)法糖，它等價(jià)于：
def compare2[T](x: T, y: T)(implicit ord:Ordering[T]) = {
ord.compare(x, y)
}
注意到前面的函數(shù)體里用到了implicitly函數(shù)萝玷。這是因?yàn)樵谑褂?code>[T: Ordering]這樣的類(lèi)型限制時(shí)嫁乘，我們沒(méi)有能接觸到具體的Ordering[T]類(lèi)型的隱式值ord，這時(shí)候調(diào)用implicitly函數(shù)球碉，就可以拿到這個(gè)隱式值亦渗，進(jìn)而進(jìn)行下一步操作了。沒(méi)有這個(gè)函數(shù)的話汁尺，你需要這樣寫(xiě)：
def compare2[T: Ordering](x: T, y: T) = {
def helper(implicit ord:Ordering[T]) == ord.compare(x, y)
helper
}
七法精、隱式解析機(jī)制
最后加一點(diǎn)比較深入一點(diǎn)的內(nèi)容，看一下隱式值的尋找機(jī)制痴突，引用自這篇博客：
即編譯器是如何查找到缺失信息的搂蜓，解析具有以下兩種規(guī)則：
1 .首先會(huì)在當(dāng)前代碼作用域下查找隱式實(shí)體（隱式方法 隱式類(lèi) 隱式對(duì)象）
2.如果第一條規(guī)則查找隱式實(shí)體失敗，會(huì)繼續(xù)在隱式參數(shù)的類(lèi)型的作用域里查找
類(lèi)型的作用域是指與該類(lèi)型相關(guān)聯(lián)的全部伴生模塊辽装，一個(gè)隱式實(shí)體的類(lèi)型T它的查找范圍如下：
（1）如果T被定義為T(mén) with A with B with C,那么A,B,C都是T的部分帮碰，在T的隱式解析過(guò)程中，它們的伴生對(duì)象都會(huì)被搜索
（2）如果T是參數(shù)化類(lèi)型拾积，那么類(lèi)型參數(shù)和與類(lèi)型參數(shù)相關(guān)聯(lián)的部分都算作T的部分殉挽，比如List[String]的隱式搜索會(huì)搜索List的
伴生對(duì)象和String的伴生對(duì)象（3） 如果T是一個(gè)單例類(lèi)型p.T丰涉，即T是屬于某個(gè)p對(duì)象內(nèi)，那么這個(gè)p對(duì)象也會(huì)被搜索
（4） 如果T是個(gè)類(lèi)型注入S#T斯碌，那么S和T都會(huì)被搜索
