From Gossip@caterpillar

Scala Gossip: 型態（type）成員

在類別中可使用type關鍵字來宣告型態成員，其應用之一，就是為某些形態取別名，例如：

type Text = String

def doSome(text: Text) {
    println(text)
}

val text: Text = "Justin"
doSome(text)    // Justin

在上例中，Text成了String的別名，之後你可以使用Text這個名稱來代替String進行宣告。會使用type來為型態取別名，通常是為了用個更簡潔的名稱。例如，在未匯入scala.collection.mutable.Set時，你程式中所使用的Set名稱所參考的物件，其實是定義在scala.Predef中：

package scala
object Predef {
...
type Map[A, B] = collection.immutable.Map[A, B]
type Set[A] = collection.immutable.Set[A]

val Map = collection.immutable.Map
val Set = collection.immutable.Set
...
}

val宣告了Map與Set分別參考至collection.immutable.Set與collection.immutable.Map物件，而type為collection.immutable.Set[A]與collection.immutable.Map[A, B]建立了別名Set[A]與Map[A, B]。

type宣告可以是抽象的，也就是暫不指定別名，例如：

trait Something {
    type T        // 抽象的 type 成員
    val value: T
    def doSome(t: T): T
}

在實作Something的類別中，再指定上例中T實際為哪個型態的別名：

class SomethingImpl extends Something {
    type T = String
    val value = "orz"
    def doSome(t: T) = t + value
}

如果為了程式碼清楚起見，也可以在實作時使用實際型態名稱：

class SomethingImpl extends Something {
    type T = String
    val value = "orz"
    def doSome(s: String) = s + value
}

在宣告抽象的type成員時，你可以使用 <: 或 >: 限制實際指定的型態，例如：

class Some
class SomeBody extends Some
   
trait Something {
    type T <: Some    // T 只能是 Some 或其子類別
    val value: T
}

class SomethingImpl extends Something {
    type T = SomeBody
    val value = new SomeBody
}

如上例，T只能是Some或其子類別，否則就會編譯錯誤，如果使用 >: 的話則相反，只能是Some或其父類別。

以下為可能使用抽象type成員的情境，原先也許你設計了以下的類別：

class Food

abstract class Animal {
    def eat(food: Food)
}

每個動物都會吃東西，所以你定義了一個抽象類別Animal，規範了eat()方法，你也許這麼實作：

class Fish extends Food {
    override def toString = "魚"
}

class Grass extends Food {
    override def toString = "草"
}

class Cat extends Animal {
    def eat(food: Food) {
        food match {
            case fish: Fish => println("吃" + fish)
            case _  => throw new IllegalArgumentException("這隻貓只吃魚")
        }
    }
}

class Cow extends Animal {
    def eat(food: Food) {
        food match {
            case grass: Grass => println("吃" + grass)
            case _  => throw new IllegalArgumentException("這隻牛只吃草")
        }
    }
}

由於eat()接受的是Food型態的物件，為了避免動物亂吃東西，你得記得在程式中自行實作比對，看看傳入的食物是不是正確的食物，所以：

val cat = new Cat
cat.eat(new Fish)    // 吃魚
cat.eat(new Grass)   // 丟出例外

這樣的作法基本上沒錯，但程式設計人員最好得記得要處理例外的狀況，另一方面，如果程式設計人員沒有記得要在程式中執行比對，那就會發生貓吃草的奇怪行為：

class Cat extends Animal {
    def eat(fish: Food) {
        println("吃" + fish)
    }
}
val cat = new Cat
cat.eat(new Fish)    // 吃魚
cat.eat(new Grass)   // 吃草

如果這不是你所希望看到的結果，你可以考慮改為以下的設計：

abstract class Animal {
    type F <: Food
    def eat(f: F)
}

F是抽象type成員，必須是Food或其子類別。實作Animal時：

class Cat extends Animal {
    type F = Fish
    def eat(fish: Fish) {
        println("吃" + fish)
    }
}

class Cow extends Animal {
    type F = Grass
    def eat(grass: Grass) {
        println("吃" + grass)
    }
}

就可以指定動物實際上到底要吃什麼食物，不用執行時期比對，現在動物可以吃東西了：

val cat = new Cat
cat.eat(new Fish)   // 吃魚
val cow = new Cow
cow.eat(new Grass)  // 吃草

如果你亂餵東西，那編譯時期就會回報錯誤：

val cat = new Cat
cat.eat(new Grass)   // 編譯錯誤，type mismatch
val cow = new Cow
cow.eat(new Fish)    // 編譯錯誤，type mismatch

這樣的作法，是將執行時期的型態比對，轉為編譯時期的型態檢查，另一方面，你等於放棄eat()的執行時期多型，選擇了編譯時期多型。例如以下這個執行時期多型你就不能作了：

val animal: Animal = new Cat
animal.eat(new Fish)   // 編譯錯誤，type mismatch