Klasy wewnętrzne

W Scali możliwe jest zdefiniowanie klasy jako element innej klasy. W przeciwieństwie do języków takich jak Java, gdzie tego typu wewnętrzne klasy są elementami ujmujących ich klas, w Scali są one związane z zewnętrznym obiektem. Aby zademonstrować tę różnicę, stworzymy teraz prostą implementację grafu:

class Graph {
  class Node {
    var connectedNodes: List[Node] = Nil
    def connectTo(node: Node): Unit = {
      if (!connectedNodes.exists(node.equals)) {
        connectedNodes = node :: connectedNodes
      }
    }
  }
  var nodes: List[Node] = Nil
  def newNode: Node = {
    val res = new Node
    nodes = res :: nodes
    res
  }
}

W naszym programie grafy są reprezentowane przez listę wierzchołków. Wierzchołki są obiektami klasy wewnętrznej Node. Każdy wierzchołek zawiera listę sąsiadów, które są przechowywane w liście connectedNodes. Możemy teraz skonfigurować graf z kilkoma wierzchołkami i połączyć je ze sobą:

def graphTest: Unit = {
  val g = new Graph
  val n1 = g.newNode
  val n2 = g.newNode
  val n3 = g.newNode
  n1.connectTo(n2)
  n3.connectTo(n1)
}

Teraz wzbogacimy nasz przykład o jawne typowanie, aby można było zobaczyć powiązanie typów wierzchołków z grafem:

def graphTest: Unit = {
  val g: Graph = new Graph
  val n1: g.Node = g.newNode
  val n2: g.Node = g.newNode
  val n3: g.Node = g.newNode
  n1.connectTo(n2)
  n3.connectTo(n1)
}

Ten kod pokazuje, że typ wierzchołka jest prefiksowany przez swoją zewnętrzną instancję (która jest obiektem g w naszym przykładzie). Jeżeli mielibyśmy dwa grafy, system typów w Scali nie pozwoli nam na pomieszanie wierzchołków jednego z wierzchołkami drugiego, ponieważ wierzchołki drugiego grafu są określone przez inny typ.

Przykład niedopuszczalnego programu:

object IllegalGraphTest extends App {
  val g: Graph = new Graph
  val n1: g.Node = g.newNode
  val n2: g.Node = g.newNode
  n1.connectTo(n2)      // dopuszczalne
  val h: Graph = new Graph
  val n3: h.Node = h.newNode
  n1.connectTo(n3)      // niedopuszczalne!
}

Warto zwrócić uwagę na to, że ostatnia linia poprzedniego przykładu byłaby poprawnym programem w Javie. Dla wierzchołków obu grafów Java przypisałaby ten sam typ Graph.Node. W Scali także istnieje możliwość wyrażenia takiego typu, zapisując go w formie: Graph#Node. Jeżeli byśmy chcieli połączyć wierzchołki różnych grafów, musielibyśmy wtedy zmienić definicję implementacji naszego grafu w następujący sposób:

class Graph {
  class Node {
    var connectedNodes: List[Graph#Node] = Nil
    def connectTo(node: Graph#Node): Unit = {
      if (!connectedNodes.exists(node.equals)) {
        connectedNodes = node :: connectedNodes
      }
    }
  }
  var nodes: List[Node] = Nil
  def newNode: Node = {
    val res = new Node
    nodes = res :: nodes
    res
  }
}

Ważne jest, że ten program nie pozwala nam na dołączenie wierzchołka do dwóch różnych grafów. Jeżeli chcielibyśmy znieść to ograniczenie, należy zmienić typ zmiennej nodes na Graph#Node.