大数据Scala编程.问题集(02)

by 高焕堂

洞庭国际智能硬件检测基地 & 中云大数据中心(IDC) 首席架构师

微博：@高焕堂_台北

Q-02： Scala语言的trait具有什么设计涵意?

Answer：

大家都知道接口(Interface)的概念，也知道一个类(Class)或一个模块(Module)能实现多个接口。就像一个房间可以有多个门，或一座四合院可以有多个门口一样。如下图：

将四合院的概念对应到软件上，一个软件的类可以实践多个接口，如下图：

现在，先拿一个类和一个接口的设计架构来看看，如下图：

在一般软件设计上，接口(Interface)意味着：它就是一个纯粹抽象类(Pure abstract class)。也就是说，它内含一个或多个抽象函数(Abstract function)，而且是公用(Public)的函数。Gamma等人在其所着 Design Patterns书里主张：

"Program to an interface, not an implementation."

(针对接口而写编程，不要针对实现。)

这意味了，通常架构师(团队)会先设计好接口，然后工程师(团队)再依循接口的定义而开发实现代码。于是，架构师团队与工程师团队，两个团队之间是相互分工合作(Collaboration)的。

由于架构师团队里，也常常含有开发者(或架构师兼工程师)，因而也常常会去写一些代码，来实现接口里的抽象函数，提供一些接口的默认行为(Default behavior)。此时，所设计的架构会变成为：

将上图里的IA接口和IA_impl类，看成一个整体，特别称之为特性(Trait)，如下图：

以上是从架构设计的角度来思考的，若对应到Scala代码，可表示如下：

// trait的定义　

trait TA {

def transact(){  //默认行为代码

onTransact  // 调用抽象函数

}

def onTransact  // 抽象函数

}

// class的定义　

class EVAPlane extends TA {

var manufacturer : String = ""

　　var capacity : Int = 0

var mfr_date : String = ""

def pr_capacity {

println(capacity)

　　　　　｝

def onTransact {

println("this is onTransact.")

}

｝

// myApp

object myApp {

def main( args: Array[String] ) {

val p1 =  new EVAPlane

val p2 =  new EVAPlane

p1.transact

p2.transact

}

由于Scala代码编译(Compile)时，会转换成为JVM引擎可执行的ByeCode，其受限于JVM引擎的单继承(Single inheritance)的限制。在Scala语言里，无法实践架构师的多重接口及其默认行为的架构设计，如下：

但是，却能善用Scala的Trait来实践之，如下：

Scala借重JVM引擎的多重接口实现(Implement)机制，以及对象委托(Delegation)机制来实践上图的trait extends机制；而不是依赖 JVM引擎原有的class extends机制。如下图：

运用了JVM引擎级别的Implement和Delegation机制来实践Scala源代码级别的trait extends机制。如下图：

这样，一方面架构师团队可以定义其接口(Interface)，例如设计出下图里的IA和IB，并撰写其接口的默认行为(Default behavior)代码，如下图里的IA_impl和IB_impl类，并以Scala的trait形式表达出来。

然后，将该trait交给工程师团队去撰写EVAPlane类或其子类的实现代码。达成了架构师团队与工程师团队的美好分工合作了；也实践了 "Program to an interface, not an implementation."(针对接口而写编程，不要针对实现。)的设计原则。

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