Scala中的子类型：什么是“type X <: Y”？

Question

有人能解释一下以下代码中的subtype(<:)吗？为什么可以这样使用？我们什么时候使用它？谢谢。

trait SwingApi {

    type ValueChanged <: Event

    val ValueChanged: {
       def unapply(x: Event): Option[TextField]
    }

    type ButtonClicked <: Event

    val ButtonClicked: {
        def unapply(x: Event): Option[Button]
    }

    type TextField <: {
        def text: String
        def subscribe(r: Reaction): Unit
        def unsubscribe(r: Reaction): Unit
    }

    type Button <: {
        def subscribe(r: Reaction): Unit
        def unsubscribe(r: Reaction): Unit
    }

}

- yuefengz

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尽管这个问题看起来很有趣，但你实际上所询问的并不清楚。你是在特别询问如何在结构类型中使用<:，还是只是一般地了解<:的用法？ - DaoWen

Answer 1

我知道那段代码！ :)

所以让我们确保你理解 <: 的意思，以防万一。 A <: B 意味着 A 必须是 B 的子类型，换句话说，A 的每个实例也将是 B 的实例（但反之则不然）。

例如，我们知道每个Java类都是<: Object（如 String <: Object）。

接下来是为什么 type ValueChanged <: Event。这通常在蛋糕模式中找到，但我会跳过对此的解释（课程提到了蛋糕模式，并提供了一个链接，如果需要可以查看）。

这意味着对于任何扩展 SwingApi 的内容，类型 ValueChanged 必须是 Event 的子类型。这使得可以在声明为 ValueChanged 类型的任何内容上调用 Event 方法，而无需预先知道确切的类型是什么。

这与下一个用法类似：

type TextField <: {
    def text: String
    def subscribe(r: Reaction): Unit
    def unsubscribe(r: Reaction): Unit
}

我们在这里声明 TextField 应该具有那些方法，因此当我们获取到类型为 TextField 的东西（比如由 ValueChanged 提取器返回的东西）时，我们可以在其上调用这些方法。我们可以编写如下代码：

trait MyStuff extends SwingApi {
  def subscribeTo(event: ValueChanged) = event match {
    case ValueChanged(textField) => textField.subscribe(myReaction)
  }

  def myReaction: Reaction
}

此时，无论是SwingApi还是MyStuff都不知道将用于ValueChanged或TextField的类型，但是它们可以在正常代码中使用。

关于type声明，一个常被忽视的有趣事实是它们可以被类覆盖。也就是说，我可以这样写：

class SwingImpl extends SwingApi {
  class TextField {
    def text: String = ???
    def subscribe(r: Reaction): Unit = ???
    def unsubscribe(r: Reaction): Unit = ???
  }

  // etc
}

最后，您可能会想知道这有什么用处。我来举一个例子。自然地，您希望生产代码在屏幕上显示图形元素等内容，也许您可以编写一个单独的类，在Web服务器上实现它。但是，我认为本课程充分利用了这一点，您可以将实现这些组件的类编写为测试类，以验证与这些组件的交互是否正确。

也就是说，您可以拥有扩展SwingApi并在桌面上显示其内容的SwingImpl，还可以拥有扩展SwingApi但只用于验证操作是否正确的SwingTest。

- Daniel C. Sobral

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谢谢您的回答！我还有一点困惑。这里的ValueChanged只是一个带有额外方法unapply()的Event子类型吗？为什么在SwingImpl类中，它可以被赋值为类型ValueChanged = scala.swing.event.ValueChanged？TextField是否是“匿名特质”（{ def text: String def subscribe(r: Reaction): Unit def unsubscribe(r: Reaction): Unit }）的子类型？谢谢。 - yuefengz

@Fake Scala有两个命名空间：类型和值。声明type ValueChanged <: Event在类型命名空间上创建了一个ValueChanged标识符。声明val ValueChanged: {...}在_value_命名空间上创建了一个ValueChanged标识符，因此它是完全独立的。value ValueChanged具有类型_"定义一个unapply方法，该方法接受一个Event参数并返回一个Option[TextField]"，而_type ValueChanged是Event的子类型。除了在不同的命名空间中具有相同的名称之外，这两者没有关联。 - Daniel C. Sobral

下一个问题是，它可以被赋值，因为类型可以被赋值，只要它们遵守继承约束。由于scala.swing.event.ValueChanged是Event的子类型，因此该类型分配是有效的。 TextField是具有该定义的_结构类型_的子类型（或者，作为替代方案，是类型改进的子类型）。 - Daniel C. Sobral

两个命名空间。有趣！我大部分都明白了，但还需要时间来消化。非常感谢！ - yuefengz

Answer 2

通过抽象类型成员ValueChanged和ButtonClicked，trait SwingApi本身是不可实例化的（所有trait都是如此，但如果它们被完全实现，则可以轻松地将其转换为可以实例化的具体类）。

这些约束条件表明，SwingApi的可实例化子类型必须将ValueChanged和ButtonClicked定义为Event的子类型。

类型别名TextField和Button被限制为结构类型（它们不需要特定的子类关系，而只需以指定类型提供指定的成员）。

为什么这样做？答案很简单：泛化。这对trait SwingApi实现者施加了最小的约束，使其能够被需要SwingApi的代码使用。

- Randall Schulz