Scala 第三篇 OOP篇

上接：Scala 第二篇算子篇

前序
一、类
- 1、修饰符
- 2、创建类示例
- 3、类的继承
二、抽象类
三、单例对象
四、特质
- 1、动态混入
- 2、抽象类 VS 特质
五、内部类
六、样例类
七、枚举
八、泛型
九、隐式类
十、包与包对象
练习

前序

1、Scala 为纯粹OOP
1.1、不支持基本类型：一切皆为对象 Byte, Int,…
1.2、不支持静态关键字：static
1.3、支持类型推断，和类型预定，动静结合

一、类

关键字：class
创建对象：new
内含：成员变量和方法
区别：
1、默认访问修饰符为 public，也支持 private 和 protected
2、没有构造方法，通过构造参数列表实现对象创建

1、修饰符

修饰符	类(class)	伴生对象(object)	子类(subclass)	同包(package)	全局(world)
public(default)	Y	Y	Y	Y	Y
protected	Y	Y	Y	N	N
private	Y	Y	N	N	N

2、创建类示例

创建类

// 类自身：就是类的【主】构造器
class Student(name:String, age:Int) {// 属性private var _name:String = nameprivate var _age:Int = age// 辅助构造器：基于主构造器的重载def this() = this("Unknown", 0)def this(name:String) = this(name, 18)// 方法def play(): Unit = {println("play computer game")}def getName:String = _namedef getAge:Int = _agedef setName(name: String):Unit = _name = namedef setAge(age: Int):Unit = _age = ageoverride def toString(): String = s"Student{name=${_name}, age=${_age}}"
}

创建对象与方法调用

val stu1 = new Student("张三", 20)
val stu2 = new Student()
val stu3 = new Student("leaf")stu1.play()				// play computer game
stu2.setName("aaa")			
stu2.setAge(19)	
println(stu2)		 	// Student{name=aaa, age=19}
println(stu3.getAge)	// 18

3、类的继承

类的继承

// 继承关键字：extents,  继承Student类
class EliteStudent(name: String, age: Int, score: Int) extends Student(name, age){// 增添属性private var _score: Int = score// 重载方法override def play(): Unit = {println("Do homework")}override def toString(): String = s"${super.toString()}, score: ${score}"
}

调用

val eliteStudent = new EliteStudent("李四", 12, 100)
eliteStudent.play()			// 输出：Do homework
println(eliteStudent)		// Student{name=李四,age=12}, score: 100

二、抽象类

关键字：abstract

抽象类中可以有抽象方法(没有方法体的方法即抽象方法)
无法实例化
使用 abstract 关键字修饰
子类重写父类【抽象】方法可以省略 override 关键字，但不推荐省略
子类重写父类【非抽象】方法必须写 override 关键字

示例代码

// 抽象类
abstract class Animal {def eat(): Unit	// 抽象方法def play(): Unit	
}class Dog extends Animal {override def eat(): Unit = {println("大口吃肉")}override def play(): Unit = {println("抓蝴蝶")}
}class Cat extends Animal{override def eat(): Unit = {println("优雅的吃")}override def play(): Unit = {println("滚毛球")}
}

三、单例对象

代替 Java 中的 static 关键字
1、关键字：object
2、可以包含属性和方法，且可以通过单例对象名直接调用
3、采取惰性模式，第一次被访问时创建
4、无构造器，且不能 new
5、程序入口方法必须定义在单例对象中
6、同一个文件中同名的类和单例对象形成绑定关系，并称之为伴生类和伴生对象

伴生类，伴生对象（单例对象）的创建

// 伴生类：与伴生对象具有相同名称的类被称为伴生类。
class Student(name:String, age:Int) {private var _name:String = nameprivate var _age:Int = agedef this() = this("Unknown", 0)def this(name:String) = this(name,18)def getName:String = _namedef getAge:Int = _agedef setName(name: String):Unit = _name = namedef setAge(age: Int):Unit = _age = agedef play(): Unit = {println("play computer game")}override def toString(): String = s"Student{name=${_name},age=${_age}}"
} 
// 伴生对象：伴生对象是一个单例对象，它与一个类具有相同的名称。
// 通常用于存放与该类相关的静态方法或字段。
object Student{var products:Array[String] = Array("BigData","Cloud")// apply方法常用于作为创建类实例的工厂方法，省去了使用new关键字的麻烦def apply(name: String, age: Int): Student = new Student(name, age)def add(a:Int,b:Int) = a + b
}

调用

Student.products.foreach(e => print(e + " "))	// 输出静态属性：BigData Cloud
val stu = Student("张三", 12)					   // 省略 new 
print("\n" + Student.add(1, 5))					// 调用静态方法

四、特质

类似 java 的接口 (interface)
关键字：trait
1、包含字段、方法，亦可包含字段和方法的实现
2、类、单例对象、普通对象都可以扩展特质
3、没有构造器，不能实例化
4、单根继承，借助 with 实现多混入

// 定义抽象类 Animal
abstract class Animal {var _name: String
}// 定义特质 ByFoot
trait ByFoot {def eat(): Unitdef play(): Unit
}// 定义类 Cat，实现了 ByFoot 特质
class Cat extends ByFoot {override def eat(): Unit = println("吃西瓜")override def play(): Unit = println("抓老鼠")
}// 定义类 Dog，继承了 Animal 抽象类并实现了 ByFoot 特质
class Dog(name: String) extends Animal with ByFoot {override var _name: String = nameoverride def eat(): Unit = println("大口吃肉")override def play(): Unit = println("抓蝴蝶")
}

1、动态混入

特质类的定义

trait Animal {val name:Stringdef cry():Unit
}trait ByFoot {def jog():Unitdef run():Unit
}
// 动态强制混入特质：只能定义一个强制混入特质，且必须位于类内首行
// self 是 this 的别名
class Penguin {self: Animal => // 强制混入特质语法val brand: String = "企鹅"
}// 动态非强制混入特质 with，支持多混入
class Bear(nickName: String) {val _name: String = nickName
}

调用，动态混入

// 复合类型 Penguin with Animal
val penguin: Penguin with Animal = new Penguin() with Animal {override val name: String = "阿童木"override def cry(): Unit = println(s"$brand $name is crying")
}
penguin.cry()val bear: Bear = new Bear("熊大") with Animal with ByFoot {override val name: String = "狗熊"override def cry(): Unit = println(s"$name ${_name} is crying")override def jog(): Unit = println(s"$name ${_name} is jogging")override def run(): Unit = println(s"$name ${_name} is running")
}

2、抽象类 VS 特质

一般【优先使用特质】：
1、抽象类在于多类公共属性和行为的抽象，重点在于封装思想，本质为类，单继承，不支持多混入
2、接口在于一类事物的属性和行为标准定义，重点在于多态思想，支持多混入，动态混入
若需要带参构造，只能使用抽象类

五、内部类

内部类是定义在另一个类内部的类。内部类可以访问外部类的成员，包括私有成员。
内部类的主要优点之一是它们可以更轻松地访问外部类的状态，而不需要显式地传递引用
Java中内部类是【外部类的成员】：
InClass ic = new OutClass.InClass()
Scala中内部类是【外部类对象的成员】：
val oc = new OutClass();
val ic = new oc.InClass();

创建

class OutClass(name:String,age:Int,gender:String,school:String,major:String) {class InnerClass(age:Int,gender:String){private var _age:Int = ageprivate var _gender:String = genderdef getAge = _agedef getGender = _genderdef setAge(age:Int) = _age = agedef setGender(gender:String) = _gender = gender}private val _name:String = nameprivate var _in:InnerClass = new InnerClass(age, gender)var _in2:OutClass.Inner2Class = new OutClass.Inner2Class(school, major)def setAge(age:Int) = _in.setAge(age)def setGender(gender:String) = _in.setGender(gender)def setIn(in:InnerClass) = _in = indef setIn2(in2:OutClass.Inner2Class) = _in2 = in2override def toString: String = s"${_name},${_in.getAge},${_in.getGender},${_in2._school},${_in2._major}"
}
object OutClass{class Inner2Class(school:String,major:String){val _school:String = schoolval _major:String = major}
}

调用

val oc = new OutClass("henry",22,"male","xx","通信")
oc.setAge(33)
oc.setGender("female")
println(oc)val in = new oc.InnerClass(30, "female") // 外部类对象.内部类(...)
oc.setIn(in)val in2 = new OutClass.Inner2Class("xxx","人工智能")
oc.setIn2(in2)

六、样例类

描述【不可变值】的对象
样例类构造参数默认声明为 val，自动生成 getter
样例类的构造参数若声明为 var，自动生成 getter & setter
样例类自动生成伴生对象
样例类自动实现的其他方法：toString,copy,equals,hashCode
样例类伴生对象实现的方法：apply, unapply(用于模式匹配)

普通类的模式匹配案例

case class Student(name:String, age:Int)	// 构造参数默认 val
case class Point(var x:Int,var y:Int)		// var 需要显式声明

// val obj: Any = Student("张三", 18)
val obj: Any = Point(10, 20)
val info = obj match {case Student(_, 22) => "年龄22"case Student(name, _) if name.startsWith("张") => "姓张"case Point(a, _) => s"$a"
}
println(info)

// 追加伴生对象并实现 apply & unapply 
object Point{def apply(x: Int, y: Int): Point = new Point(x, y)def unapply(arg: Point): Option[(Int, Int)] = Some((arg._x,arg._y))
}

七、枚举

单例对象通过继承 Enumeration 实现枚举创建，简单易用，但不可扩展
通常用于定义一个有限取值范围的常量

object WeekDay extends Enumeration {val MON = Value(0)val TUE = Value(1)val WEN = Value(2)val THU = Value(3)val FRI = Value(4)val SAT = Value(5)val SUN = Value(6)
}

val wd = WeekDay.WEN
val info = wd match {case WeekDay.MON => "星期一"case WeekDay.TUE => "星期二"case WeekDay.WEN => "星期三"case _ => "不需要"
}

八、泛型

类型参数化，主要用于集合
不同于 Java 泛型被定义在 [] 中

测试类

class GrandFather(name:String) {val _name:String = nameoverride def toString: String = _name
}
object GrandFather{def apply(name: String): GrandFather = new GrandFather(name)
}class Father(name:String) extends GrandFather(name:String) {}
object Father{def apply(name: String): Father = new Father(name)
}class Son(name:String) extends Father(name:String) {}
object Son{def apply(name: String): Son = new Son(name)
}class GrandSon(name:String) extends Son(name:String){}
object GrandSon{def apply(name: String): GrandSon = new GrandSon(name)
}

泛型边界定义

//	上边界：T<:A	泛型为某个类型的子类
//	下边界：T>:A	泛型为某个类型的父类
class MyArray[T <: Father](items:T*) {def join(sep:String) = items.mkString(sep)
}
// Type GrandFather does not conform to 【 upper bound 】 Father of type parameter T
val arr:MyArray[GrandFather] = ...class MyArray[T >: Son](items:T*) {def join(sep:String) = items.mkString(sep)
}
// Type GrandSon does not conform to 【 lower bound 】 Son of type parameter T
val arr:MyArray[GrandSon] = ...

型变：多态

协变：[+T] 若A是B的子类，则 C[A]为C[B]的子类
逆变：[-T] 若A是B的子类，则 C[B]为C[A]的子类
不变：[T] 默认

class MyArray[+T](items:T*) {def join(sep:String) = items.mkString(sep)
}
// Father 是 Son 的父类，则 MyArray[Father] 就是 MyArray[Son] 的父类
val arr:MyArray[Father] = new MyArray[Son](Son("henry"),Son("ariel"))class MyArray[-T](items:T*) {def join(sep:String) = items.mkString(sep)
}
// Father 是 Son 的子类，则 MyArray[Son] 就是 MyArray[Father] 的子类
val arr:MyArray[Son] = new MyArray[Father](Son("henry"),Son("ariel"))class MyArray[T](items:T*) {def join(sep:String) = items.mkString(sep)
}
// 所有泛型都必须为 Son
val arr:MyArray[Son] = new MyArray[Son](Son("henry"),Son("ariel"))

九、隐式类

用implicit关键字修饰的类，扩展其主构造器唯一参数类型的功能
只能在类、Trait、对象（单例对象、包对象）内部定义
构造器只能携带一个非隐式参数
隐式类不能是 case class
在同一作用域内，不能有任何方法、成员或对象与隐式类同名
隐式类必须有主构造器且只有一个参数

隐式参数：隐式传入

场景：多个函数共享同一个参数，选择柯里化，将最后一个列表设计为该共享参数的唯一参数，并将该参数设置为 implicit
```
implicit order:Ordering[Int] = Ordering.Int.reverse
val sorted = Array(8,1,3,2,5).sorted(implicit order:Ording[Int])
```

隐式函数：隐式类型转换

implicit def strToInt(str:String) = str.toInt
val a:Int = "12"

隐式类：扩展

// 字符串的方法扩展，而在 Java 中 String 是final的，无法扩展
implicit class StrExt(str:String){def incr() = str.map(c=>(c+1).toChar)def isEmail = str.matches("\\w+@[a-z0-9]{2,10}\\.(com(.cn)?|cn|edu|org)")
}

val a:String = "12665473@qq.com"
val incr: String = a.incr
val isEmail: Boolean = a.isEmail

十、包与包对象

包命名规则：字母、数字、下划线、点，不能以数字开头，在【一个类文件中可以定义多个并列的包】
导包的不同方式
import com.org.Person				// 方便使用类 Person
import com.org._					// 方便使用 com.kgc 包中的所有类
import com.org.Person._				// 方便使用类 Person 中的所有属性和方法
import com.org.{Person=>PS,Book}	// 只导入包中 Person和Book，并将Person重命名为PS
不同于Java：import 导包语句可以出现在任意地方
可以导入包、类、类成员

单个文件多包结构：资源按包名语义分类存放，方便管理和使用

测试样例，import 导包语句可以出现在任意地方

package cha03{import cha03.util.Sorts				// 导包object PackageTest {def main(args: Array[String]): Unit = {val array: Array[Int] = Array(3, 1, 5, 4, 2)Sorts.insertSort(array)array.foreach(println)}}
}package cha03.util{object Sorts{def insertSort(array: Array[Int]): Unit ={import scala.util.control.Breaks._	// 导包	for(i<- 1 until array.length){val t = array(i)var j = i-1breakable({while (j>=0){if(array(j)>t){array(j+1) = array(j)}else{break()}j-=1}})array(j+1) = t}}}
}

包对象

包中可以包含：类、对象、特质…
包对象可以包含：除了类、对象、特质外，还可以包含变量和方法

package test {// 导包（包在下面定义)import test.util.Constants._ // 导入 test.util.Constants 包对象中的所有成员，包括 PI 和 getQuarter 方法import test.util.Constants.{DataFormat => DF} // 导入 test.util.Constants 包对象中的 DataFormat 类，并将其重命名为 DFobject PackageTest {def main(args: Array[String]): Unit = {println(PI * 2 * 2)println(getQuarter(5))val format: DF = DF(2024, 3, 29)println(format.stdYMD())println(format.stdFull())println(format.timestamp())}}
}package test.util {import java.util.Calendar// 包对象package object Constants {// 变量val PI: Float = 3.14f// 方法def getQuarter(month: Int) = (month - 1) / 3 + 1// 类class DataFormat(year: Int, month: Int, day: Int,hour: Int, minute: Int, second: Int,millis: Int) {private var _year: Int = yearprivate var _month: Int = monthprivate var _day: Int = dayprivate var _hour: Int = hourprivate var _minute: Int = minuteprivate var _second: Int = secondprivate var _millis: Int = millisdef this(year: Int, month: Int, day: Int) {this(year, month, day, 0, 0, 0, 0)}def stdYMD(): String = s"${_year}-${_month}-${_day}"def stdFull(): String = s"${_year}-${_month}-${_day} ${_hour}:${_minute}:${_second}.${_millis}"def timestamp(): Long = {val cld = Calendar.getInstance()cld.set(_year, _month, _day, _hour, _minute, _second)cld.set(Calendar.MILLISECOND, 555)cld.getTimeInMillis}}object DataFormat {def apply(year: Int, month: Int, day: Int,hour: Int, minute: Int, second: Int, millis: Int): DataFormat= new DataFormat(year, month, day, hour, minute, second, millis)def apply(year: Int, month: Int, day: Int): DataFormat= new DataFormat(year, month, day)}}
}

练习

【 练习一 】需求说明假设类Book有属性title和author（多个），books是Book的列表实现Book类，同时使用主构造器与辅助构造器实现Book的伴生对象，使用伴生对象创建Book实例创建books，使用List[Book]初始化5个以上Book实例找出books中书名包含“xxx”的书，并打印书名找出books中作者名以“xxx”打头的书，并打印书名
val list = List(Book("武侠：最强小保安",Array("张三","李四","王五")),Book("都市：上门赘婿",Array("阿强","洞冥福","花花")),Book("武侠：翔龙会",Array("阿庆嫂","黄世仁")),Book("都市：缘起",Array("徐世明","张丘月")),Book("武侠：小李飞刀",Array("王栋","李宏","张明")),
)

【 练习二 】需求说明现在Book拥有电子版本，可以在多终端上播放属性：作者author:String，书名bookName:String，类型bookType:String内容chapters:Array[String]方法：简介resume():Unit定义Ebook特质方法：play()使Book动态混入Ebook特质，实现play()方法
val chapters = Array("“春游浩荡，是年年寒食，梨花时节。白锦无纹香烂漫，玉树琼苞堆雪。静夜沉沉，浮光霭霭，冷浸溶溶月。人间天上，烂银霞照通彻。浑似姑射真人，天姿灵秀，意气殊高洁。万蕊参差谁信道，不与群芳同列。浩气清英，仙才卓荦，下土难分别。瑶台归去，洞天方看清绝。”\n\n　　作这一首《无俗念》词的，乃南宋末年一位武学名家，有道之士。此人姓丘，名处机，道号长春子，名列全真七子之一，是全真教中出类拔萃的人物。《词品》评论此词道：“长春，世之所谓仙人也，而词之清拔如此”。这首词诵的似是梨花，其实词中真意却是赞誉一位身穿白衣的美貌少女，"
)
val book = Book("张三","倚天屠龙记","武侠小说")