java - Scala(或Java)中泛型函数的特化

Question

是否可以在 Scala 中专门化泛型函数(或类)？例如，我想写一个将数据写入 ByteBuffer 的通用函数:

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，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)

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，但假设还有另一个函数用于数组:

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

如果没有专门的 writeData 函数，这将无法工作:我将不得不部署另一组函数 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，一种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，但效率较低，因为类型检查是在运行时完成的，与专用函数版本不同。

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

Answer 1

如果您可以同时拥有一个紧凑且高效的解决方案，那不是很好吗？事实证明，鉴于 Scala 的 @specialized 功能，您可以。首先是一个警告:该功能有些错误，如果您尝试将其用于过于复杂的事情，可能会损坏。但是对于这种情况，它几乎是完美的。

@specialized 注释为每个原始类型创建单独的类和/或方法，然后在编译器确定原始类型是什么时调用它而不是通用版本。唯一的缺点是它完全自动完成所有这些工作——您无法填写自己的方法。这有点可惜，但您可以使用类型类来解决这个问题。

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
}

这为我们提供了一个通用的 BufferWriter 特征，但是我们覆盖了我们想要的每个特定的原始类型(在本例中为 Byte 和 Int) 具有适当的实现。特化足够聪明，可以将这个显式版本与它通常用于特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，我已经这样做了):

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
  }
}

A: BufferWriter 表示法意味着为了调用这个 write 方法，你需要有一个隐式 BufferWriter[A] 方便.我们已经在 BufferWriters 中为它们提供了 val，因此我们应该进行设置。让我们看看这是否有效。

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，并开始使用 javap -c -private 来查看类，你会发现正在使用适当的原始方法。

(请注意，如果您不使用特化，此策略仍然有效，但它必须在循环内将值装箱以将数组复制出来。)