Comparator是一个类型类吗？

Question

我一直在阅读Scala中的类型类，并认为我对它有很好的把握，直到我记得Java的java.util.Comparator 。

如果我理解正确， Ordering就是类型类的典型示例。 我在Comparator和Ordering实例之间能够想到的唯一区别是比较器必然是显式的，而排序可以是，而且往往是隐含的。

Comparator是一个类型类吗？ 我得到（错误的？）印象，Java实际上没有类型类。 这是否意味着类型类需要能够隐式？ 我认为类型类的隐式转换主要是语法糖 - 实际上很棒，它“简单地”给编译器足够的提示 - 我错过了什么？

---

下面的代码示例显示了Comparator如何将排序操作添加到没有它的类型，而不必修改所述类型。

// Comparator used to retroactively fit the MyExample class with an ordering operation.
public static class MyExampleComparator implements Comparator<MyExample> {
    public static final Comparator<MyExample> SINGLETON = new MyExampleComparator();

    private MyExampleComparator() {}

    public int compare(MyExample a, MyExample b) {
        return a.value - b.value;
    }
}

// Custom type, its only purpose is to show that Comparator can add an ordering operation to it when it doesn't
// have one to begin with.
public static class MyExample {
    private final int value;

    public MyExample(int v) {
        value = v;
    }

    public String toString() {
        return Integer.toString(value);
    }
}

public static void main(String... args) {
    List<MyExample> list = new ArrayList<MyExample>();

    for(int i = 0; i < 10; i++)
        list.add(new MyExample(-i));

    // Sorts the list without having had to modify MyExample to implement an interface.
    Collections.sort(list, MyExampleComparator.SINGLETON);

    // Prints the expected [-9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0]
    System.out.println(list);
}

Answer 1

我不想特别谈论类型类，而是谈论Scala中的类型类模式 ; 原因是当你开始询问“什么是类型类”时，你最终得出的结论是它只是一个以特定方式使用的接口。

（在Haskell中，将特定构造称为类型类更有意义。）

类型类模式由三个基本部分组成（但为方便起见，通常还有一些部分）。 第一种是由单一类型参数化的接口，它在参数化类型上抽象出某种能力。 java.util.Comparator是一个很好的例子：它提供了一个比较接口。 我们就这样用吧。

您需要的第二件事是使用该参数化的方法，您可以在Scala中使用简写符号指定：

// Short signature
//             v------------------- "We must be able to find a Comparator for A"
def ordered[A: java.util.Comparator](a0: A, a1: A, a2: A) = {
  val cmp = implicitly[java.util.Comparator[A]]   // This is the Comparator
  cmp.compare(a0, a1) <= 0 && cmp.compare(a1, a2) <= 0
}

// Long signature version
def ordered[A](a0: A, a1: A, a2: A)(implicit cmp: java.util.Comparator[A]) = {
  cmp.compare(a0, a1) <= 0 && cmp.compare(a1, a2) <= 0
}

好的，但你从哪里得到那个比较器？ 这是第三个必要的部分。 默认情况下，Scala不会为您可能喜欢的类提供Comparator ，但您可以定义自己的类：

implicit object IntComp extends java.util.Comparator[Int] {
  def compare(a: Int, b: Int) = a.compareTo(b)
}

scala> ordered(1,2,3)
res5: Boolean = true

scala> ordered(1,3,2)
res6: Boolean = false

现在你已经提供的功能Int （隐含的），编译器将在隐含参数填写ordered ，使其工作。 如果您尚未提供该功能，则会出错：

scala> ordered("fish","wish","dish")
<console>:12: error: could not find implicit value
for parameter cmp: java.util.Comparator[String]
          ordered("fish","wish","dish")

直到你提供该功能：

implicit object StringComp extends java.util.Comparator[String] {
  def compare(a: String, b: String) = a.compareTo(b)
}

scala> ordered("fish","wish","dish")
res11: Boolean = false

那么，我们是否将java.util.Comparator称为类型类？ 它当然与处理类型类模式的等效部分的Scala特征一样起作用。 因此，即使类型类模式在Java中不能正常工作（因为您必须显式指定要使用的实例而不是隐式查找它），从Scala的角度来看， java.util.Comparator是一个类型类什么都有。

Answer 2

术语类型类来自Haskell，因为它们是语言的一部分。 在scala中，它不是，它更像是一种模式，恰好在scala中有很多语言支持（主要是隐含）。 即使没有这种语法支持，模式也是有意义的，例如在java中，我会说Comparator就是那种模式的典型例子（虽然在java中没有使用术语类型类）。

从面向对象的角度来看，模式包括Comparator而不是Comparable 。 最基本的对象思想是在对象中使用比较服务，比如class String implements Comparable<String> 。 但是，提取它有很多优点：

• 您可以为无法更改其代码的类提供服务（例如，数组）
• 您可以提供不同的服务实现（有很多方法来比较字符串（不区分大小写和很多语言相关的）。人们可能按照他们的名字，年龄，等等进行排序。而且，您可能只想要一个订购逆转。

这两个原因足以在java中使用Comparable ，并在排序集合中使用它们（例如TreeSet ）保留Comparable ，因为它提供了一个方便的默认值（当你想要“默认”比较时不需要传递Comparator，并且它更容易调用（x.compareTo（y）而不是comparator.compare（x，y））。在scala中，带有implicits，这一点都没有引人注目（与java的互操作性仍然是实现Ordered / Comparable的一个原因在斯卡拉）。

键入类还有其他不太明显的优点。 其中 ：

• 类型类实现可用，即使您没有操作类型的实例，它也可能很有用。 考虑操作sum(list) 。 它要求在列表的元素上有某种可用的附加内容。 这可能在元素本身中可用。 假设他们可能是一些Addable[T]与def add(other: T): T 。 但是如果你将空列表传递给sum，它应该返回列表类型类型的“零”（0表示整数，空字符串表示字符串......）。 有一个def zero: T在Addable[T]将是无用的，因为在那一刻，你没有Addable 。 但这适用于类型类，如Numeric或Monoid 。
• 由于类型类是被赋予的（它们是对象而不是方法）它们是第一类，你可以组合它们，转换它们。 一个非常简单的例子是反转Ordering（你也可以在Comparable上实现它，在java中可能是静态方法）。 您可以组合Int和String的顺序以在对(Int, String)上定义排序，或者在T上给出Ordering ，在List[T]上构建排序。 Scala用implicits做到了这一点，但它在java中仍然有意义。

一个更复杂的例子：

// Comparison  by the first comparator which finds the two elements different. 
public static Comparator<T> lexicographic<T>(final Comparator<T>... comparators) {
   return new Comparator<T>() {
      public int compare(T t1, T t2) {
         for(comparator : comparators) {
            int result = comparator.compare(t1, t2);
            if (result != 0) return result;
         }
         return 0;
      }
   }
}

（在scala中可能更简单，但同样，这在java中很有用）

还有一些小的缺点（在Java中比在scala中更多，但仍然存在）

• 您必须将类型类实例从方法传递给方法。 使用隐式参数或[T：Comparable]约束在scala中更容易，但是，如果不在调用站点，则必须在方法定义中编写某些内容，并且在运行时，必须传递参数。
• 所有内容都必须在编译时设置（即使在scala中它是隐式设置的。所以当你可以尝试if(x is Comparable<?>) {do some sorting} ，这对于Comparator是不可能的。

Answer 3

没有java.util.Comparator是一个接口

public interface Comparator<T>

比较函数，它对某些对象集合施加总排序。 可以将比较器传递给排序方法（例如Collections.sort或Arrays.sort），以便精确控制排序顺序。 比较器还可用于控制某些数据结构的顺序（例如有序集或有序映射），或者为不具有自然顺序的对象集合提供排序。