Scala（或Java）中泛型函数的专用化

java generics scala specialized-annotation

2022-09-01 13:07:09

是否可以在 Scala 中专门化泛型函数（或类）？例如，我想编写一个将数据写入字节缓冲区的泛型函数：

def writeData[T](buffer: ByteBuffer, data: T) = buffer.put(data)

但是由于 put 方法只需要一个字节并将其放入缓冲区中，因此我需要将其专门用于 Ints 和 Longs，如下所示：

def writeData[Int](buffer: ByteBuffer, data: Int) = buffer.putInt(data)
def writeData[Long](buffer: ByteBuffer, data: Long) = buffer.putLong(data)

并且它不会编译。当然，我可以分别编写3个不同的函数 writeByte，writeInt 和 writeLong，但假设数组还有另一个函数：

def writeArray[T](buffer: ByteBuffer, array: Array[T]) {
  for (elem <- array) writeData(buffer, elem)
}

如果没有专门的 writeData 函数，这将不起作用：我必须部署另一组函数 writeByteArray，writeIntArray，writeLongArray。每当我需要使用依赖于类型的写入函数时，必须以这种方式处理这种情况并不酷。我做了一些研究，一个可能的解决方法是测试参数的类型：

def writeArray[T](buffer: ByteBuffer, array: Array[T]) {
  if (array.isInstanceOf[Array[Byte]])
    for (elem <- array) writeByte(buffer, elem)
  else if (array.isInstanceOf[Array[Int]])
    for (elem <- array) writeInt(buffer, elem)
  ...
}

这可能有效，但它的效率较低，因为类型检查是在运行时完成的，这与专用函数版本不同。

所以我的问题是，在Scala或Java中解决这种问题的最理想和首选的方法是什么？我提前感谢您的帮助！

答案 1

如果您能同时拥有紧凑而高效的解决方案，那不是很好吗？事实证明，鉴于Scala的功能，你可以。首先是一个警告：该功能有些错误，如果您尝试将其用于太复杂的事情，可能会中断。但对于这种情况，它几乎是完美的。@specialized

批注为每个基元类型创建单独的类和/或方法，然后每当编译器确切知道基元类型是什么时，就调用该类和/或方法而不是泛型版本。唯一的缺点是它完全自动完成所有这些操作 - 您无法填写自己的方法。这有点可惜，但你可以使用类型类来克服这个问题。@specialized

让我们看一些代码：

import java.nio.ByteBuffer
trait BufferWriter[@specialized(Byte,Int) A]{
  def write(b: ByteBuffer, a: A): Unit
}
class ByteWriter extends BufferWriter[Byte] {
  def write(b: ByteBuffer, a: Byte) { b.put(a) }
}
class IntWriter extends BufferWriter[Int] {
  def write(b: ByteBuffer, a: Int) { b.putInt(a) }
}
object BufferWriters {
  implicit val byteWriter = new ByteWriter
  implicit val intWriter = new IntWriter
}

这给了我们一个通用的特征，但是我们用适当的实现覆盖了我们想要的每个特定的基元类型（在本例中为和）。专业化足够聪明，可以将此显式版本与通常用于专用化的隐藏版本联系起来。所以你有你的自定义代码，但你如何使用它？这就是隐式 vals 的用武之地（为了速度和清晰度，我这样做过）：BufferWriterByteInt

import BufferWriters._
def write[@specialized(Byte,Int) A: BufferWriter](b: ByteBuffer, ar: Array[A]) {
  val writer = implicitly[BufferWriter[A]]
  var i = 0
  while (i < ar.length) {
    writer.write(b, ar(i))
    i += 1
  }
}

表示法意味着为了调用此方法，您需要有一个隐式 handy。我们已经为他们提供了 vals in ，所以我们应该设置。让我们看看这是否有效。A: BufferWriterwriteBufferWriter[A]BufferWriters

val b = ByteBuffer.allocate(6)
write(b, Array[Byte](1,2))
write(b, Array[Int](0x03040506))
scala> b.array
res3: Array[Byte] = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6)

如果你把这些东西放在一个文件中，并开始在类周围戳一下，你会看到正在使用适当的原始方法。javap -c -private

（请注意，如果不使用专用化，此策略仍然有效，但它必须在循环内装箱值才能将数组复制出来。

答案 2

使用类型类模式。它比实例具有类型安全的检查（或模式匹配）的优势。

import java.nio.ByteBuffer

trait BufferWriter[A] {
  def write(buffer: ByteBuffer, a: A)
}

class BuffPimp(buffer: ByteBuffer) {
  def writeData[A: BufferWriter](data: A) = { 
    implicitly[BufferWriter[A]].write(buffer, data)
  }
}

object BuffPimp {
  implicit def intWriter = new BufferWriter[Int] {
    def write(buffer: ByteBuffer, a: Int) = buffer.putInt(a)
  }
  implicit def doubleWriter = new BufferWriter[Double] {
    def write(buffer: ByteBuffer, a: Double) = buffer.putDouble(a)
  }
  implicit def longWriter = new BufferWriter[Long] {
    def write(buffer: ByteBuffer, a: Long) = buffer.putLong(a)
  }
  implicit def wrap(buffer: ByteBuffer) = new BuffPimp(buffer)
}

object Test {
  import BuffPimp._
  val someByteBuffer: ByteBuffer
  someByteBuffer.writeData(1)
  someByteBuffer.writeData(1.0)
  someByteBuffer.writeData(1L)
}

因此，此代码不是类型类的最佳演示。我对他们还是很陌生的。本视频非常详细地概述了它们的好处以及如何使用它们：http://www.youtube.com/watch?v=sVMES4RZF-8