【Scala】Scala之Object

leesf發表於2017-03-03

一、前言

　　前面學習了Scala的Methods，接著學習Scala中的Object

二、Object

　　Object在Scala有兩種含義，在Java中，其代表一個類的例項，而在Scala中，其還是一個關鍵字，本篇首先將會把object當成一個類的例項看待，展示如何將物件從一種型別轉化為另一種型別，之後將展示如何建立單例物件，Scala中還存在包物件，在Scala中，經常有如下定義

type Throwable = java.lang.Throwable
type Exception = java.lang.Exception
type Error = java.lang.Error
type Seq[+A] = scala.collection.Seq[A]
val Seq = scala.collection.Seq

　　使用type定義可以使得程式碼更為簡潔，可使用伴生物件來建立靜態方法，並且伴生物件可以使得在建立類物件時不需要使用new關鍵字，如下所示

val siblings = List(Person("Kim"), Person("Julia"), Person("Kenny"))

　　2.1 物件轉化

　　1. 問題描述

　　你需要將一個類的例項從一種型別轉化為另一種型別，如動態建立物件

　　2. 解決方案

　　使用asInstanceOf方法進行型別轉化，如下的lookup方法返回的物件將給轉化為Recognizer物件　

val recognizer = cm.lookup("recognizer").asInstanceOf[Recognizer]

　　以上程式碼在Java中如下　

Recognizer recognizer = (Recognizer)cm.lookup("recognizer");

　　asInstanceOf方法是定義在Any類中的，所以任何類中都可以使用該方法

　　3. 討論

　　在動態程式設計中，經常需要從一個類轉化為另一個類，如在Spring框架中使用ApplicationContext檔案來初始化Bean　

// open/read the application context file
val ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml")
// instantiate our dog and cat objects from the application context
val dog = ctx.getBean("dog").asInstanceOf[Animal]
val cat = ctx.getBean("cat").asInstanceOf[Animal]

　　在進行數字型別轉化時，也可以使用asInstanceOf方法

　　當需要與Java進行互動時，也可以使用asInstanceOf方法　　

val objects = Array("a", 1)
val arrayOfObject = objects.asInstanceOf[Array[Object]]
AJavaClass.sendObjects(arrayOfObject)

　　與Java類似，型別轉化可能會丟擲ClassCastException異常

　　可以使用try/catch來解決此問題

　　2.2 與Java的.class對應的方法

　　1. 問題描述

　　當一個API需要你傳遞Class物件，在Java中，你可以使用.class，但是在Scala則行不通

　　2. 解決方案

　　使用Scala的classOf方法，如下所示　　

val info = new DataLine.Info(classOf[TargetDataLine], null)

　　在Java中則使用如下　　

info = new DataLine.Info(TargetDataLine.class, null);

　　classOf方法定義在Predef物件中，因此可以在沒有import情況直接使用

　　3. 討論

　　該方法可以讓你開始學習反射，如下示例可以訪問String類的方法

　　2.3 確定物件的類

　　1. 問題描述

　　在Scala中，你不需要顯示的宣告型別，你偶爾也想要列印一個物件的類或型別以明白Scala的工作機制

　　2. 解決方案

　　你可以使用物件的getClass方法來確定Scala為你自動賦值的型別，如當需要了解可變引數的工作流程時，可以呼叫getClass方法，得知不同情況，型別也不相同　

def printAll(numbers: Int*) {
    println("class: " + numbers.getClass)
}

　　當使用多個引數呼叫printAll方法和不使用引數呼叫printAll方法，其結果不相同

　　當處理Scala的XML庫時，該方法非常有效，可以知道在不同情形下所處理的類，如下，<p>標籤下包含了一個子類

　　當在<p>標籤中新增<br/>標籤後，其結果如下

　　3. 討論

　　若在IDE中無法得知物件的型別，可以使用getClass方法來獲取物件型別

　　2.4 使用物件啟動應用

　　1. 問題描述

　　你想要使用main方法來啟動一個應用，或者為指令碼提供一個入口

　　2. 解決方案

　　啟動應用有兩種方法，其一讓類繼承App，其二是定義一個物件並定義main方法

　　對於第一種方法，其通用做法如下　

object Hello extends App {
    println("Hello, world")
}

　　此時object內的語句會自動執行，第二種方法是定義main方法

object Hello2 {
    def main(args: Array[String]) {
        println("Hello, world")
    }
}

　　3. 討論

　　上述兩種方法中，都是通過object來啟動應用的

　　2.5 使用Object建立單例

　　1. 問題描述

　　你想要建立一個單例物件

　　2. 解決方案

　　使用object關鍵字來建立單例物件　　

object CashRegister {
    def open { println("opened") }
    def close { println("closed") }
}

　　由於CashRegister被定義為成object，因此僅僅只有一個例項，被呼叫的方法就相當於Java中的靜態方法，呼叫如下　

object Main extends App {
    CashRegister.open
    CashRegister.close
}

　　在建立工具方法時，該方法同樣有效　　

import java.util.Calendar
import java.text.SimpleDateFormat

object DateUtils {
    // as "Thursday, November 29"
    def getCurrentDate: String = getCurrentDateTime("EEEE, MMMM d")
    
    // as "6:20 p.m."
    def getCurrentTime: String = getCurrentDateTime("K:m aa")
    
    // a common function used by other date/time functions
    private def getCurrentDateTime(dateTimeFormat: String): String = {
        val dateFormat = new SimpleDateFormat(dateTimeFormat)
        val cal = Calendar.getInstance()
        dateFormat.format(cal.getTime())
    }
}

　　由於方法是定義在object中，因此可以直接使用DateUtils來呼叫這些方法，如同Java中呼叫靜態方法　

DateUtils.getCurrentDate
DateUtils.getCurrentTime

　　在使用actors時，單例物件可以產生可重用的訊息，如果你有可以接受和傳送訊息的actor，你可以使用如下方法建立單例　

case object StartMessage
case object StopMessage

　　這些物件將會被作為訊息，並且可被傳遞到actor中　　

inputValve ! StopMessage
outputValve ! StopMessage

　　3. 討論

　　當使用伴生物件時，一個類就既可以有非靜態方法又可以有靜態方法

　　2.6 使用伴生物件建立靜態成員

　　1. 問題描述

　　你想要為一個類建立例項方法和類方法，但是Scala中沒有static關鍵字

　　2. 解決方案

　　在class中定義非靜態成員，在object中定義靜態成員，物件與類要有相同的名字並且位於同一個檔案中，該物件稱為伴生物件

　　使用該方法可以讓你建立靜態成員（欄位和方法）　

// Pizza class
class Pizza (var crustType: String) {
    override def toString = "Crust type is " + crustType
}

// companion object
object Pizza {
    val CRUST_TYPE_THIN = "thin"
    val CRUST_TYPE_THICK = "thick"
    def getFoo = "Foo"
}

　　Pizza類和Pizza物件在同一個檔案中(Pizza.scala)，Pizza物件中的成員等效於Java類中的靜態成員　

println(Pizza.CRUST_TYPE_THIN)
println(Pizza.getFoo)

　　你也可按照常規方法建立Pizza物件

var p = new Pizza(Pizza.CRUST_TYPE_THICK)
println(p)

　　3. 討論

　　class和object具有相同的名稱並且在同一個檔案中，class中定義的是非靜態成員，object中定義的是靜態成員

　　class和其伴生物件可以互相訪問對方的私有成員，如下面object的double方法可以訪問class中的私有變數secret　　

class Foo {
    private val secret = 2
}

object Foo {
    // access the private class field 'secret'
    def double(foo: Foo) = foo.secret * 2
}

object Driver extends App {
    val f = new Foo
    println(Foo.double(f)) // prints 4
}

　　如下的class類中的非靜態方法可以訪問伴生物件中的靜態私有變數　

class Foo {
    // access the private object field 'obj'
    def printObj { println(s"I can see ${Foo.obj}") }
}

object Foo {
    private val obj = "Foo's object"
}

object Driver extends App {
    val f = new Foo
    f.printObj
}

　　2.7 將常用程式碼放在包物件中

　　1. 問題描述

　　你想要使方法、欄位和其他程式碼處於包級別，而不需要class或者object

　　2. 解決方案

　　將程式碼放置在包物件下面，如將你的程式碼放置在package.scala檔案中，例如，如果你想要程式碼被com.hust.grid.leesf.model包下所有類可用，那麼建立一個位於com/hust/grid/leesf/model目錄下的package.scala檔案，在package.scala中，在包宣告中移除model，並且以其作為名字來建立包，大致如下　

package com.hust.grid.leesf

package object model {

　　其他程式碼放置在model中，如下所示

package com.hust.grid.leesf

package object model {
    // field
    val MAGIC_NUM = 42

    // method
    def echo(a: Any) { println(a) }
    
    // enumeration
    object Margin extends Enumeration {
        type Margin = Value
        val TOP, BOTTOM, LEFT, RIGHT = Value
    }
    
    // type definition
    type MutableMap[K, V] = scala.collection.mutable.Map[K, V]
    
    val MutableMap = scala.collection.mutable.Map
}

　　此時，在com.hust.grid.leesf.model包下面類、物件、介面等可以隨意訪問上述定義的欄位、方法等

package com.hust.grid.leesf.model

object MainDriver extends App {
    // access our method, constant, and enumeration
    echo("Hello, world")
    echo(MAGIC_NUM)
    echo(Margin.LEFT)
    // use our MutableMap type (scala.collection.mutable.Map)
    val mm = MutableMap("name" -> "Al")
    mm += ("password" -> "123")
    for ((k,v) <- mm) printf("key: %s, value: %s\n", k, v)
}

　　3. 討論

　　最疑惑的是將package物件放在哪裡，其包名和物件名

　　如果你想要讓你的程式碼在com.hust.grid.leesf.model包中可見，那麼將package.scala放在com/hust/grid/leesf/model目錄下，而在package.scala中，其包名應該如下　

package com.hust.grid.leesf

　　然後使用model作為物件名

package object model {

　　最後大致如下　　

package com.hust.grid.leesf

package object model {

　　包中可以存放列舉型別、常量和隱式轉換

　　2.8 不使用new關鍵字來建立物件例項

　　1. 問題描述

　　當不使用new關鍵字來建立物件時，Scala程式碼會顯得相對簡潔，如下所示　　

val a = Array(Person("John"), Person("Paul"))

　　2. 解決方案

　　有兩種方式

　　　　· 為類建立伴生物件，然後定義apply方法，其簽名與構造方法簽名相同

　　　　· 將類定義為case類

　　為Person物件定義了伴生物件，然後定義apply方法並接受引數

class Person {
    var name: String = _
}

object Person {
    def apply(name: String): Person = {
        var p = new Person
        p.name = name
        p
    }
}

　　現在你可以不使用new關鍵字來建立Person物件了　　

val dawn = Person("Dawn")
val a = Array(Person("Dan"), Person("Elijah"))

　　Scala編譯器會對伴生物件中的apply進行特殊處理，讓你不使用new關鍵字即可建立物件

　　將類定義為case類，並且接受相應引數　　

case class Person (var name: String)

　　現在可以採用如下方法建立物件

val p = Person("Fred Flinstone")

　　Scala會為case類的伴生物件建立apply方法

　　3. 討論

　　編譯器會對伴生物件的apply做特殊處理，這是Scala的語法糖　　

val p = Person("Fred Flinstone")

　　上述程式碼會被轉化為如下程式碼　

val p = Person.apply("Fred Flinstone")

　　apply方法是工廠方法，Scala的此語法糖讓你不用new關鍵字即可建立物件

　　可以在伴生物件中建立多個apply方法，這樣相當於多個建構函式

class Person {
    var name = ""
    var age = 0
}

object Person {
    // a one-arg constructor
    def apply(name: String): Person = {
        var p = new Person
        p.name = name
        p
    }

    // a two-arg constructor
    def apply(name: String, age: Int): Person = {
        var p = new Person
        p.name = name
        p.age = age
        p
    }
}

　　可以使用如下方法建立物件　　

val fred = Person("Fred")
val john = Person("John", 42)

　　為了給case類建立多個建構函式，需要知道case類背後的邏輯

　　當使用scala編譯器編譯case類時，你會發生其生成了兩個檔案，Person$.class和Person.class檔案，當使用javap反編譯Person$.class檔案時，其輸出如下

　　其包含了一個返回Person物件的apply方法　

public Person apply(java.lang.String);

　　String對應的是case類中的name　　

case class Person (var name: String)

　　使用javap命令可以看到在Person.class中為name生成的getter和setter函式

　　在如下程式碼中，存在case類和apply方法　

// want accessor and mutator methods for the name and age fields
case class Person (var name: String, var age: Int)

// define two auxiliary constructors
object Person {
    def apply() = new Person("<no name>", 0)
    def apply(name: String) = new Person(name, 0)
}

　　由於name和age都是var的，所以會生成getter和setter，在object中定義了兩個apply函式，因此可以使用如下三種方式來生成Person物件　

object Test extends App {
    val a = Person()
    val b = Person("Al")
    val c = Person("William Shatner", 82)
    println(a)
    println(b)
    println(c)
    // test the mutator methods
    a.name = "Leonard Nimoy"
    a.age = 82
    println(a)
}

　　其結果如下　　

Person(<no name>,0)
Person(Al,0)
Person(William Shatner,82)
Person(Leonard Nimoy,82)

　　2.9 使用apply來實現工廠方法

　　1. 問題描述

　　為了讓子類宣告應該建立哪種型別的物件，並且只在一處能夠建立物件，你想要實現工廠方法

　　2. 解決方案

　　可以使用伴生物件的apply方法來實現工廠方法，你可將工廠實現演算法放置在apply方法中

　　假設你想要建立一個Animal工廠，並且返回Cat和Dog，在Animal類的伴生物件中實現apply方法，你就可以使用如下方式建立不同物件　

val cat = Animal("cat") // creates a Cat
val dog = Animal("dog") // creates a Dog

　　首先需要建立一個Animal的trait　　

trait Animal {
    def speak
}

　　然後在相同檔案中建立伴生物件，建立實現Animal的類，一個合適的apply方法　

object Animal {
    private class Dog extends Animal {
        override def speak { println("woof") }
    }
    
    private class Cat extends Animal {
        override def speak { println("meow") }
    }
    
    // the factory method
    
    def apply(s: String): Animal = {
        if (s == "dog") new Dog
        else new Cat
    }
}

　　然後就可以使用如下語句建立不同物件

val cat = Animal("cat") // creates a Cat
val dog = Animal("dog") // creates a Dog

　　3. 討論

　　如果不使用apply方法來實現工廠方法，也可以使用如下的getAnimal方法來實現上述功能　　

// an alternative factory method (use one or the other)
def getAnimal(s: String): Animal = {
    if (s == "dog") return new Dog
    else return new Cat
}

　　然後可以使用如下方法建立不同物件　

val cat = Animal.getAnimal("cat") // returns a Cat
val dog = Animal.getAnimal("dog") // returns a Dog

　　以上兩種方法都是可行的

三、總結

　　本篇學習了Scala中的object及其相應的用法，其在Scala的實際程式設計中應用也是非常廣泛，也謝謝各位園友觀看~

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