实现类型类

类型类 是一种抽象的参数化类型，它允许您在不使用子类型的情况下向任何封闭数据类型添加新行为。 如果你从 Java 那边过来，你可以将类型类视为类似于 java.util.Comparator[T] 的东西。

Oliveira 等人写的论文 “Type Classes as Objects and Implicits” (2010) 讨论了在 Scala 中类型类背后的基本观点。 虽然论文用了旧的 Scala 版本，但其中的观点至今依然有用。

这在多用例中很有用，例如：

• 表达你不拥有的类型——来自标准库或第三方库——如何符合这种行为
• 为多种类型表达这种行为，而不涉及这些类型之间的子类型关系

类型类只是具有一个或多个参数的 traits，其实现在 Scala 3 中，由 given 实例提供，在 Scala 2 中用 implicit 值。

例子

例如，Show 是 Haskell 中众所周知的类型类，下面的代码显示了在 Scala 中实现它的一种方法。 如果您认为 Scala 类没有 toString 方法，您可以定义一个 Show 类型类，然后把此行为添加到任意的类，这个类是能够转换为自定义字符串。

类型类

创建类型类的第一步是声明具有一个或多个抽象方法的参数化 trait。 因为 Showable 只有一个名为 show 的方法，所以写成这样：

// a type class
trait Showable[A] {
  def show(a: A): String
}

// a type class
trait Showable[A]:
  extension(a: A) def show: String

请注意，通常当你要定义 Show trait时，下面这样的办法接近普通的面向对象的办法：

// a trait
trait Show {
  def show: String
}

// a trait
trait Show:
  def show: String

有几件重要的事情需要指出：

1. 像 Showable 这样的类型类有一个类型参数 A 来说明我们为哪种类型提供了 show 的实现；相反，像 Show 这样的传统的 trait 不会。
2. 要将 show 功能添加到特定类型 A，传统的 trait 需要 A extends Show，而对于类型类，我们需要实现 Showable[A]。
3. 在 Scala 3 中，为了在两个 Showable 中允许相同的方法调用语法来模仿 Show，我们将 Showable.show 定义为扩展方法。

实现具体实例

下一步是确定在应用程序中，Showable 适用于哪些类，然后为它们实现该行为。 例如，为这个 Person 类实现 Showable：

case class Person(firstName: String, lastName: String)

你将为 Showable[Person] 定义一个 规范值 ，例如下面的代码为 Person 类提供了一个 Showable 的实例：

implicit val showablePerson: Showable[Person] = new Showable[Person] {
  def show(p: Person): String =
    s"${p.firstName} ${p.lastName}"
}

given Showable[Person] with
  extension(p: Person) def show: String =
    s"${p.firstName} ${p.lastName}"

使用类型类

现在你可以像这样使用这个类型类：

val person = Person("John", "Doe")
println(showablePerson.show(person))

val person = Person("John", "Doe")
println(person.show)

同样，如果 Scala 没有可用于每个类的 toString 方法，您可以使用此技术将 Showable 行为添加到您希望能够转换为 String 的任何类。

编写使用类型类的方法

与继承一样，您可以定义使用 Showable 作为类型参数的方法：

def showAll[A](as: List[A])(implicit showable: Showable[A]): Unit =
  as.foreach(a => println(showable.show(a)))

showAll(List(Person("Jane"), Person("Mary")))

def showAll[A: Showable](as: List[A]): Unit =
  as.foreach(x => println(a.show))

showAll(List(Person("Jane"), Person("Mary")))

具有多种方法的类型类

请注意，如果要创建具有多个方法的类型类，则初始语法如下所示：

trait HasLegs[A] {
  def walk(a: A): Unit
  def run(a: A): Unit
}

trait HasLegs[A]:
  extension (a: A)
    def walk(): Unit
    def run(): Unit

一个真实的例子

有关如何在 Scala 3 中使用类型类的真实示例，请参阅多元相等性部分中的 CanEqual 讨论。