Контекстные абстракции

Предпосылка

Контекстные абстракции — это способ абстрагироваться от контекста. Они представляют собой единую парадигму с большим разнообразием вариантов использования, среди которых:

• реализация тайп классов (type classes)
• установление контекста
• внедрение зависимости (dependency injection)
• выражение возможностей
• вычисление новых типов и доказательство взаимосвязей между ними

В этом отношении Scala оказала влияние на другие языки. Например, трейты в Rust или protocol extensions Swift. Предложения по дизайну также представлены для Kotlin в качестве разрешения зависимостей во время компиляции, для C# в качестве Shapes и Extensions или для F# в качестве Traits. Контекстные абстракции также являются общей особенностью средств доказательства теорем, таких как Coq или Agda.

Несмотря на то, что в этих проектах используется разная терминология, все они являются вариантами основной идеи вывода терминов (term inference): учитывая тип, компилятор синтезирует “канонический” термин, который имеет этот тип.

Редизайн в Scala 3

В Scala 2 контекстные абстракции поддерживаются пометкой implicit определений (методов и значений) или параметров (см. Параметры контекста).

Scala 3 включает в себя переработку контекстных абстракций. Хотя эти концепции постепенно “открывались” в Scala 2, теперь они хорошо известны и понятны, и редизайн использует эти знания.

Дизайн Scala 3 фокусируется на намерении, а не на механизме. Вместо того, чтобы предлагать одну очень мощную функцию имплицитов, Scala 3 предлагает несколько функций, ориентированных на варианты использования:

• Расширение классов задним числом. В Scala 2 методы расширения должны были кодироваться с использованием неявных преобразований или неявных классов. Напротив, в Scala 3 методы расширения теперь встроены непосредственно в язык, что приводит к улучшению сообщений об ошибках и улучшению вывода типов.

• Абстрагирование контекстной информации. Предложения Using позволяют программистам абстрагироваться от информации, которая доступна в контексте вызова и должна передаваться неявно. В качестве улучшения по сравнению со Scala 2 подразумевается, что предложения using могут быть указаны по типу, освобождая сигнатуры функций от имен переменных, на которые никогда не ссылаются явно.

• Предоставление экземпляров тайп-классов. Given экземпляры позволяют программистам определять каноническое значение определенного типа. Это делает программирование с тайп-классами более простым без утечек деталей реализации.

• Неявное преобразование одного типа в другой. Неявное преобразование было переработано с нуля как экземпляры тайп-класса Conversion.

• Контекстные абстракции высшего порядка. Совершенно новая функция контекстных функций делает контекстные абстракции объектами первого класса. Они являются важным инструментом для авторов библиотек и позволяют выражать лаконичный DSL.

• Полезная обратная связь от компилятора. Если компилятор не может разрешить неявный параметр, теперь он предлагает предложения по импорту, которые могут решить проблему.

Преимущества

Эти изменения в Scala 3 обеспечивают лучшее разделение вывода терминов от остального языка:

• существует единственный способ определить данные
• существует единственный способ ввести неявные параметры и аргументы
• существует отдельный способ импорта givens, который не позволяет им прятаться в море обычного импорта
• существует единственный способ определить неявное преобразование, которое четко обозначено как таковое и не требует специального синтаксиса

К преимуществам этих изменений относятся:

• новый дизайн позволяет избежать взаимодействия функций и делает язык более согласованным
• implicits становятся более легкими для изучения и более сложными для злоупотреблений
• значительно улучшается ясность 95% программ Scala, использующих implicits
• есть потенциал, чтобы сделать вывод термов однозначным способом, который также доступен и удобен.

В этой главе в следующих разделах представлены многие из этих новых функций.