探索Scala（2）-- Traits

本文記錄我對Scala語言Traits的一些理解。

trait >= interface

Scala語言沒有接口（Interface）的概念，取而代之的，是功能更加強大的Trait。因此，interface在Scala語言裏並不是關鍵字，我們可以自由的使用它，如下面這段代碼所示：

但是要注意，上面的代碼雖然是合法的Scala代碼，能編譯出ScalaObject.class。但是如果想在Java里正常使用這個class的話，就會遇到問題。

沒有具體方法的Trait會被編譯成接口

如果一個Trait沒有定義任何有具體實現的方法，那麼它和接口是等價的。換句話說，如果一個Trait的所有方法（如果有的話）全都是抽象的，那麼Scala會把它編譯成Java接口。比如下面這個沒有任何方法的TraitA：

會被編譯成TraitA.class，分析class文件可以知道，它其實等價於下面的Marker接口：

public interface TraitA {

}

再比如下面這個有兩個抽象方法的TraitB：

會被編譯爲：

public interface TraitB {
    public int m1();
    public int m2(int arg);
}

有具體方法的Trait會被編譯成兩個class文件

以下面這個TraitC爲例：

編譯之後得到兩個class文件：TraitC.class和TraitC$class.class。分析class文件可以知道，TraitC.class實際上是一個接口，如下所示：

public interface TraitC {
    public int m3(int arg);
}

方法實現在TraitC$class.class裏，如下所示：

public abstract class TraitC$class {
    public static int m3(TraitC t, int arg) {
        return 1;
    }
    public static void $init$() {
        //return;
    }
}

由此可知：

1. Trait會被編譯爲等價的接口
2. 如果Trait有具體方法，則這些方法會被複制到相應的$class類裏，並且有下面兩處變動：
   1. 方法變爲static
   2. Trait實例被插入到參數列表的最開始

字段（Fields）

如果Trait定義了字段呢？比如下面這個TraitD：

編譯之後，仍然會得到兩個class文件，如下所示：

public interface TraitD {
    public int f1();
    public void f1_$eq(int i);
}
public abstract class TraitD$class {
    public static void $init$(TraitD t) {
        t.f1_$eq(1);
    }
}

由此可知：

1. Trait仍然被編譯成了等價的接口，但var字段被替換成了一對兒getter/setter方法。需要注意的是，這對getter/setter方法並沒有按照JavaBean風格來命名
2. 相應的$class類裏只有一個$init$方法

Mix in Traits

下面通過一個類來觀察一下mix in上面提到的Traits之後，會發生什麼：

下面是反編譯之後的MyClass（Java）代碼：

public class MixedIn implements TraitA, TraitB, TraitC, TraitD {

    private int f1;
    
    public MixedIn() {
        TraitC$class.$init$(this);
        TraitD$class.$init$(this);
    }

    public int f1() {
        return this.f1;
    }
    public void f1_$eq(int val) {
        this.f1 = val;
    }

    public int m1() {
        return 0;
    }
    public int m2(int arg) {
        return arg;
    }

    public int m3(int arg) {
        return TraitC$class.m3(this, arg);
    }

}

分析如下：

• TraitA沒有定義任何方法，所以只是繼承了接口
• TraitB有兩個抽象方法（m1、m2），所以我們必須自己實現這兩個方法
• TraitC有一個具體方法（m3），被Scala編譯器實現
• TraitD定義了一個字段，也被編譯器實現
• 編譯器還生成了一個構造函數，調用了TraitC和TraitD的$init$方法