scala类型系统:3) 单例类型与this.type

对于单例类型(singleton type),在《scala impatient》这本书(中文版:快学scala)里有提到过,当时读的时候,扫了一下,以为就是指scala里用object定义的这种单例对象呢,没有仔细看,最近才发现其实singleton type 是所有实例都可以有

scala> object A

scala> A.getClass
res2: Class[_ <: A.type] = class A$

scala> typeOf[A.type]
res0: reflect.runtime.universe.Type = A.type

对于这种单例,它的类型与它的类不同,要用 A.type 来表示。
这有点怪,通常我们不会用它,比如下面的方式都多此一举:

scala> val a : A.type = A

scala> def foo() : A.type = A

一方面因为scala有类型推导的功能,另一方面,因为单例是唯一的,A.type类型只有唯一的实例A(排除null),我需要的话直接用A就好了。

不过我们讨论的话题重点是 singleton type,想象一下A是一个对象实例,是否对任何实例x都存在一个x.type这样的类型呢?

scala> class A

scala> val a = new A

scala> typeOf[a.type]
res0: reflect.runtime.universe.Type = a.type

wow,真的存在。再用这个类型声明一个变量看看:

scala> val x:a.type = a
x: a.type = A@6738694b

灵的,如果赋一个非a的实例呢?

scala> val x:a.type = a2
<console>:13: error: type mismatch;
     found   : a2.type (with underlying type A)
     required: a.type

scala> typeOf[a.type] == typeOf[A]  // a.type 与 A 不是同一个类型
res2: Boolean = false

scala> typeOf[a.type] == typeOf[a2.type] // a.type 与 a2.type 也不同
res1: Boolean = false

scala> typeOf[a.type] <:< typeOf[A] // a.type 是 A 类型的子类型
res5: Boolean = true

看到了,a.typea2.type 是不同的类型!a.type也是单例类型,它也只有唯一的实例: a (排除null)

所有的对象实例都有一个x.type的单例类型,它只对应当前对象实例。这么做有什么意义呢?

这里看到一种情况,在“链式”调用风格下,有适用的场景:

class A {def method1: A = this }
class B extends A {def method2: B = this}

val b = new B
b.method2.method1  // 可以工作
b.method1.method2  // 不行,提示:error: value method2 is not a member of A

有些人很喜欢用 x.foo.bar 这样的方式连续的去操作,这种风格也成为”链式调用”风格,它要求方法返回的必须是当前对象类型,以便连贯的调用方法。不过上面,因为父类中声明的method1方法返回类型限制死了就是A类型(不写返回值类型,用类型推导也一样),导致子类对象调用完method1之后,类型已经变成了父类型,无法再调用子类型中的方法了。解决方法是:

class A { def method1: this.type = this } 
class B extends A { def method2 : this.type = this } 

val b = new B
b.method1.method2  // ok

把返回类型都改为了 this.type 单例类型,就灵了。它利用了this关键字的动态特性来实现的,在执行b.method1 的时候,method1返回值类型this.type 被翻译成了B.this.type

scala> b.method1
res0: b.type = B@ca5bdb6

这样不同的对象实例在执行该方法的时候,返回的类型也是不同的(都是当前实例的单例类型)。

小结,单例类型是个特殊的类型,单例类型绑定(依赖)在某个对象实例上,每个对象实例都有它的单例类型。不过它的场景并不多见。

scala类型系统:3) 单例类型与this.type》上有5条评论

  1. amos.zhou

    最近看快学scala,也看到类型系统了。 每次想写点博客,结果一看你的。发现该写的都写了..没有什么新鲜货可写啊。

    链式也就是Builder模式~。其实用的场景也不少~。

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    1. hongjiang 文章作者

      类型系统博大精深,可研究的还很多。;-)

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  2. lcn

    感觉这里写的有点乱,过分注重例子而没有足够澄清理论,应该跟path dependent type结合起来写。

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