本文主要是介绍Scala Reflection - Mirrors,ClassTag,TypeTag and WeakTypeTag,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
反射reflection是程序对自身的检查、验证甚至代码修改功能。反射可以通过它的Reify功能来实时自动构建生成静态的Scala实例如:类(class)、方法(method)、表达式(expression)等。或者动态跟踪当前程序运算事件如:方法运算(method invocation)、字段引用(field access)等。反射又分编译时段与运算时段反射即:compile-time-reflection及runtime-reflection。我们使用compile-time-reflection在编译程序时指导编译器修改编译中代码或者产生新的代码,用runtime-reflection来进行实例的类型匹配、验证等。在v2.10之前,Scala没有自备的Reflection工具库,只能用Java Reflection库提供的部分功能来动态检验类型(class)或对象(object)及使用它们的字段(member access)。但java-reflection无法提供对某些scala项目的支持如:function、trait以及特殊类型如:existential、high-kinder、path-dependent、abstract types。特别是java-reflection无法获取泛类型在runtime过程中的信息,这个一直是一个诟病。直到scala2.10增加了新的reflection库才从根本上解决了针对scala特性的反射(refective)功能问题。scala-reflection同样提供了compile-time-reflection和runtime-reflection。其中compile-time-reflection是通过独立的macro库实现的。在这篇讨论里我们主要介绍runtime-reflection功能。
scala runtime-reflection有以下几项主要功能:
1、动态检验对象类型,包括泛类型
2、实时构建类型实例
3、实时调用类型的运算方法
反射功能可以在两种环境下体现:compile-time及runtime,是通过反射库的universe命名空间分辨的,即:
runtime-reflection : scala.reflect.runtime.universe
compile-time-reflection: scala.reflect.macros.universe
我们必须import相应的命名空间来获取compile-time或runtime反射功能。
各种具体的runtime反射功能是通过Mirror来获取的,以runtimeMirror(...)为入口。下面是各种Mirror的获取和使用方法示范:
val ru = scala.reflect.runtime.universe//runtime reflection入口val m = ru.runtimeMirror(getClass.getClassLoader) //m: ru.Mirror = JavaMirror with java.net.URLClassLoader...//sample classclass Person(name: String, age: Int) {var hight: Double = 0.0def getName = name}val john = new Person("John", 23) {hight = 1.7}//instance mirrorval im = m.reflect(john)//im: ru.InstanceMirror = instance mirror for...//query method on instanceval mgetName = ru.typeOf[Person].decl(ru.TermName("getName")).asMethod//mgetName: ru.MethodSymbol = method getName//get methodval invoke_getName = im.reflectMethod(mgetName) //invoke_getName: ru.MethodMirror = ...invoke_getName()//res0: Any = John//query field on instanceval fldHight = ru.typeOf[Person].decl(ru.TermName("hight")).asTerm//fldHight: ru.TermSymbol = variable hight//get fieldval fmHight = im.reflectField(fldHight) //fmHight: ru.FieldMirror = ...fmHight.get //res1: Any = 1.7fmHight.set(1.6)fmHight.get//res3: Any = 1.6val clsP = ru.typeOf[Person].typeSymbol.asClass//get class mirrorval cm = m.reflectClass(clsP)//get constructor symbolval ctorP = ru.typeOf[Person].decl(ru.nme.CONSTRUCTOR).asMethod//get contructor mirrorval ctorm = cm.reflectConstructor(ctorP)val mary = ctorm("mary", 20).asInstanceOf[Person]println(mary.getName) // maryobject OB {def x = 3}//get object symbolval objOB = ru.typeOf[OB.type].termSymbol.asModule//get module mirrorval mOB = m.reflectModule(objOB)//get object instanceval instOB = mOB.instance.asInstanceOf[OB.type]println(instOB.x) // 3
val clsP = ru.typeTag[Person].tpe.typeSymbol.asClass //ru.typeOf[Person].typeSymbol.asClassval clsP1 = implicitly[ru.TypeTag[Person]].tpe.typeSymbol.asClass //clsP1: ru.ClassSymbol = class Personval clsP2 = ru.typeTag[Person].tpe.typeSymbol.asClass //clsP2: ru.ClassSymbol = class Person
讲到TypeTag[T],这本是一个由compiler产生的结构,可以把在编译时段(compile-time)类型T的所有信息带到运算时段(runtime)。主要目的可能是为了解决JVM在编译过程中的类型擦拭(type erasure)问题:在运算过程中可以从TypeTag[T]中获取T类型信息(通过typeTag[T]),最终实现类型T的对比验证等操作:
def getType[T: ru.TypeTag](obj: T) = ru.typeTag[T].tpe//> getType: [T](obj: T)(implicit evidence$1: ru.TypeTag[T]) ru.Typedef getType2[T: ru.TypeTag](obj: T) = ru.typeOf[T]//> getType2: [T](obj: T)(implicit evidence$2: ru.TypeTag[T]) ru.TypegetType(List(1,2)) =:= getType2(List(3,4)) //> res0: Boolean = truegetType(List(1,2)) =:= getType2(List(3.0,4.0)) //> res1: Boolean = falsegetType(List(1,2)) =:= ru.typeOf[List[Int]] //> res2: Boolean = true
以上是通过隐式参数(implicit parameters)或者上下文界线(context bound)来指示compiler产生TypeTag[T]结构的。
我们可能经常碰到TypeTag的调用例子,还有WeakTypeTag和ClassTag。ClassTag应该是有明显区别的,因为它在另外一个命名空间里:
import scala.reflect.ClassTagdef extract[T: ClassTag](list: List[Any]) = list.flatMap {case elem: T => Some(elem)case _ => None} //> extract: [T](list: List[Any])(implicit evidence$3: scala.reflect.ClassTag[T] )List[T]extract[String](List(1,"One",2,3,"Four",List(5)))//> res4: List[String] = List(One, Four)
extract[List[Int]](List(List(1,2),List("a","b")))//> res5: List[List[Int]] = List(List(1, 2), List(a, b))
这次extract得出错误的运算结果,因为我们指明的是过滤List[Int]。这是因为ClassTag不支持高阶类型,List[Int]就是个高阶类型。那么extract[String]是怎样正确工作的呢?是因为compiler对模式匹配进行了这样的转换处理:
case elem: T >>> case elem @tag(_:T)
通过ClassTag[T]隐式实例(implicit instance)可以正确推导出elem的类型。在上面的例子里我们通过ClassTag得出T就是String。分析得出ClassTag可以分辨基础类型但无法分辨像List[Int],List[String]这样的高阶类型。
TypeTag包含了完整的类型信息可以分辨List[Int],List[String],甚至List[Set[Int]],List[Set[String]]这样的高阶类型。也就是TypeTag结构内包含了高阶类型内包嵌的类型,只有如此才能解决类型擦拭(type erasure)问题。我们用下面的例子来示范TypeTag的内容:
def getInnerType[T: ru.TypeTag](obj: T) = ru.typeTag[T].tpe match {case ru.TypeRef(utype,usymb,args) =>List(utype,usymb,args).mkString("\n")} //> getInnerType: [T](obj: T)(implicit evidence$4: worksheets.reflect.ru.TypeTag[T])StringgetInnerType(List(1,2)) //> res6: String = scala.collection.immutable.type//| class List//| List(Int)getInnerType(List(List(1,2))) //> res7: String = scala.collection.immutable.type//| class List//| List(List[Int])getInnerType(Set(List(1,2))) //> res8: String = scala.collection.immutable.type//| trait Set//| List(List[Int])getInnerType(List(Set("a","b"))) //> res9: String = scala.collection.immutable.type//| class List//| List(scala.collection.immutable.Set[java.lang.String])
上面的例子里getInnerType可以分辨高阶类型内的类型,args就是承载这个内部类型的List。那么如果我们为extract函数提供一个TypeTag又如何呢?看看下面的示范:
def extract[T: ru.TypeTag](list: List[Any]) = list.flatMap {case elem: T => Some(elem)case _ => None} //> extract: [T](list: List[Any])(implicit evidence$3: ru.TypeTag[T])List[T]extract[String](List(1,"One",2,3,"Four",List(5)))//> res4: List[String] = List(1, One, 2, 3, Four, List(5))extract[List[Int]](List(List(1,2),List("a","b")))//> res5: List[List[Int]] = List(List(1, 2), List(a, b))
def meth[T: ru.TypeTag](xs: List[T]) = ru.typeTag[T].tpe match {case t if t =:= ru.typeOf[Int] => "list of integer"case t if t =:= ru.typeOf[List[String]] => "list of list of string"case t if t =:= ru.typeOf[Set[List[Int]]] => "list of set of list of integer"case _ => "some other types"} //> meth: [T](xs: List[T])(implicit evidence$5: ru.TypeTag[T])Stringmeth(List(1,2,3)) //> res10: String = list of integermeth(List("a","b")) //> res11: String = some other typesmeth(List(List("a","a"))) //> res12: String = list of list of stringmeth(List(Set(List(1,20)))) //> res13: String = list of set of list of integer
1、ClassTag不适用于高阶类型:对于List[T],ClassTag只能分辨是个List,但无法获知T的类型。所以ClassTag不能用来解决类型擦拭(type erasure)问题
2、TypeTag通过完整的类型信息可以分辨高阶类型的内部类型,但它无法提供运算时(runtime)某个实例的类型。总的来说:TypeTag提供了runtime的类型信息,ClassTag提供runtime实例信息(所以ClassTag就像typeclass,能提供很多类型的隐型实例)
那么这个WeakTypeTag又是用来干什么的?它与TypeTag又有什么分别呢?如果我们把上面的meth函数改成使用WeakTypeTag:
def meth[T: ru.WeakTypeTag](xs: List[T]) = ru.weakTypeTag[T].tpe match {case t if t =:= ru.typeOf[Int] => "list of integer"case t if t =:= ru.typeOf[List[String]] => "list of list of string"case t if t =:= ru.typeOf[Set[List[Int]]] => "list of set of list of integer"case _ => "some other types"} //> meth: [T](xs: List[T])(implicit evidence$5: ru.WeakTypeTag[T])Stringmeth(List(1,2,3)) //> res10: String = list of integermeth(List("a","b")) //> res11: String = some other typesmeth(List(List("a","a"))) //> res12: String = list of list of stringmeth(List(Set(List(1,20)))) //> res13: String = list of set of list of integer
// def foo[T] = ru.typeTag[T] //> No TypeTag available for Tdef foo[T] = ru.weakTypeTag[T] //> foo: [T]=> worksheets.reflect.ru.WeakTypeTag[T]
abstract class SomeClass[T] {def getInnerWeakType[T: ru.WeakTypeTag](obj: T) = ru.weakTypeTag[T].tpe match {case ru.TypeRef(utype,usymb,args) =>List(utype,usymb,args).mkString("\n")}val list: List[T]val result = getInnerWeakType(list)
}
val sc = new SomeClass[Int] { val list = List(1,2,3) }//> sc : SomeClass[Int]
println(sc.result) //> scala.type//| type List//| List(T)
这篇关于Scala Reflection - Mirrors,ClassTag,TypeTag and WeakTypeTag的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!