为什么更喜欢 Typeclass 而不是 Inheritance？

Question

根据Erik Osheim's slide，他说继承可以解决与 typeclass 相同的问题， 但是提到继承有个问题叫：

脆弱的继承噩梦

说继承是

将多态性与成员类型紧密耦合

他是什么意思？

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在我看来，继承擅长扩展，无论是改变现有类型的实现还是向接口添加新的成员类型（子类型）。

trait Foo { def foo }

class A1 extends Foo{
  override def foo: Unit = ???
}

//change the foo implementation of the existing A1
class A2 extends A1 with Foo{  
  override def foo = ???
}

// add new type B1 to Fooable family
class Bb extends Foo{        
  override def foo = ???
}

现在就类型类而言：

trait Fooable[T] { … }
def foo[T:Fooable](t:T) = …

class Aa {…}
class Bb {…}
object MyFooable {
  implicit object AaIsFooable extends Fooable[Aa]
  implicit object B1IsFooable extends Fooable[Bb]
   …
}

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我看不出有任何理由更喜欢 Typeclass ，我是否遗漏了什么？

Answer 1

当使用继承来实现临时多态性时，我们可能需要严重污染值对象的接口。

假设我们要实现一个实数和一个复数。没有任何功能，这就像写一样简单

case class Real(value: Double)

case class Complex(real: Double, imaginary: Double)

现在假设我们要实现加法

• 两个实数
• 实数和复数
• 两个复数

使用继承的解决方案（编辑：实际上，我不确定这是否可以称为继承，因为特征中的方法add没有实现。但是，在这方面，示例与 Erik Orheim 的示例没有区别）可能如下所示：

trait AddableWithReal[A] {
  def add(other: Real): A
}

trait AddableWithComplex[A] {
  def add(other: Complex): A
}

case class Real(value: Double) extends AddableWithComplex[Complex] with AddableWithReal[Real] {
  override def add(other: Complex): Complex = Complex(value + other.real, other.imaginary)

  override def add(other: Real): Real = Real(value + other.value)
}

case class Complex(real: Double, imaginary: Double) extends AddableWithComplex[Complex] with AddableWithReal[Complex] {
  override def add(other: Complex): Complex = Complex(real + other.real, imaginary + other.imaginary)

  override def add(other: Real): Complex = Complex(other.value + real, imaginary)
}

因为 add 的实现与Real 和Complex 紧密耦合，所以每次添加新类型（例如，整数）和每次需要新操作（例如，减法）时，我们都必须扩大它们的接口）。

类型类提供了一种将实现与类型分离的方法。例如，我们可以定义 trait

trait CanAdd[A, B, C] {
  def add(a: A, b: B): C
}

并使用隐式分别实现加法

object Implicits {
  def add[A, B, C](a: A, b: B)(implicit ev: CanAdd[A, B, C]): C = ev.add(a, b)
  implicit object CanAddRealReal extends CanAdd[Real, Real, Real] {
    override def add(a: Real, b: Real): Real = Real(a.value + b.value)
  }
  implicit object CanAddComplexComplex extends CanAdd[Complex, Complex, Complex] {
    override def add(a: Complex, b: Complex): Complex = Complex(a.real + b.real, a.imaginary + b.imaginary)
  }
  implicit object CanAddComplexReal extends CanAdd[Complex, Real, Complex] {
    override def add(a: Complex, b: Real): Complex = Complex(a.real + b.value, a.imaginary)
  }
  implicit object CanAddRealComplex extends CanAdd[Real, Complex, Complex] {
    override def add(a: Real, b: Complex): Complex = Complex(a.value + b.real, b.imaginary)
  }
}

这种脱钩至少有两个好处

1. 防止Real和Complex的接口被污染
2. 允许引入新的CanAdd-功能，而无需修改可添加类的源代码

例如，我们可以定义CanAdd[Int, Int, Int]，在不修改Int类的情况下添加两个Int值：

implicit object CanAddIntInt extends CanAdd[Int, Int, Int] {
  override def add(a: Int, b: Int): Int = a + b
}