大資料Scala編程.問題集(02)

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大資料Scala編程.問題集(02)

by 高煥堂

洞庭國際智能硬體檢測基地 & 中雲大資料中心(IDC) 首席架構師

微博：@高煥堂_台北

Q-02： Scala語言的trait具有什麼設計涵意?

Answer：

    大家都知道介面(Interface)的概念，也知道一個類(Class)或一個模組(Module)能實現多個介面。就像一個房間可以有多個門，或一座四合院可以有多個門口一樣。如：

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將四合院的概念對應到軟體上，一個軟體的類可以實踐多個介面，如：

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    現在，先拿一個類和一個介面的設計架構來看看，如：

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在一般軟體設計上，介面(Interface)意味著：它就是一個純粹抽象類別(Pure abstract class)。也就是說，它內含一個或多個抽象函數(Abstract function)，而且是公用(Public)的函數。Gamma等人在其所著 Design Patterns書裡主張：

 "Program to an interface, not an implementation."

(針對介面而寫編程，不要針對實現。)

這意味了，通常架構師(團隊)會先設計好介面，然後工程師(團隊)再依循介面的定義而開發實現代碼。於是，架構師團隊與工程師團隊，兩個團隊之間是相互分工合作(Collaboration)的。

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   由於架構師團隊裡，也常常含有開發人員(或架構師兼工程師)，因而也常常會去寫一些代碼，來實現介面裡的抽象函數，提供一些介面的預設行為(Default behavior)。此時，所設計的架構會變成為：

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    將裡的IA介面和IA_impl類，看成一個整體，特別稱之為特性(Trait)，如：

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    以上是從架構設計的角度來思考的，若對應到Scala代碼，可表示如下：

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// trait的定義　

trait TA {

   def transact(){  //預設行為代碼

   onTransact  // 調用抽象函數

   }

   def onTransact  // 抽象函數        

}    

// class的定義　

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     

}     

由於Scala代碼編譯(Compile)時，會轉換成為JVM引擎可執行檔ByeCode，其受限於JVM引擎的單繼承(Single inheritance)的限制。在Scala語言裡，無法實踐架構師的多重介面及其預設行為的架構設計，如下：

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    但是，卻能善用Scala的Trait來實踐之，如下：

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    Scala借重JVM引擎的多重介面實現(Implement)機制，以及對象委託(Delegation)機制來實踐的trait extends機制；而不是依賴 JVM引擎原有的class extends機制。如：

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    運用了JVM引擎層級的Implement和Delegation機制來實踐Scala原始碼層級的trait extends機制。如：

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    這樣，一方面架構師團隊可以定義其介面(Interface)，例如設計出裡的IA和IB，並撰寫其介面的預設行為(Default behavior)代碼，如裡的IA_impl和IB_impl類，並以Scala的trait形式表達出來。

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     然後，將該trait交給工程師團隊去撰寫EVAPlane類或其子類的實現代碼。達成了架構師團隊與工程師團隊的美好分工合作了；也實踐了 "Program to an interface, not an implementation."(針對介面而寫編程，不要針對實現。)的設計原則。

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