Groovy语法类型知识详解，你明白了吗？

1. 介绍

本篇内容开始介绍Groovy中的各种类型知识。将会分多篇文章详细介绍和学习Groovy中的有关于类型的相关知识点。

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内容来源于Groovy官方文档中得到1.6.6. Typing中的相关知识点。

内容比较多。可以通过目录查询想了解的模块。

2. 可选类型-Optional typing

可选类型是指即使不在变量上设置显式类型，程序也可以工作。作为一种动态语言，Groovy自然实现了这一特性，例如，当声明一个变量时：

String aString = 'zinyan.com'   //声明了一个变量字符串                    
//我们调用这个字符串的大小写转换方法并输出
println aString.toUpperCase()   //输出：ZINYAN.COM

在Groovy中，我们可以通过可选类型关键字：def 来代替：

def aString = 'zinyan.com'   //声明了一个变量字符串                    

println aString.toUpperCase()

两种写法是一样的。def不只是可以代替String，它可以代替任何的一种数据类型。

所以在这里使用显式类型并不重要。当我们将此功能与静态类型检查相结合时，这尤其有趣，因为类型检查器执行类型推断。

同样，Groovy不强制在方法中声明参数的类型：

String concat(String a, String b) {
a+b
}
println concat('zinyan','.com') //输出：zinyan.com

可以使用def作为返回类型和参数类型来重写，以便利用duck类型，如以下示例所示：

def concat(def a, def b) {                              
a+b
}
println concat('zinyan','.com') //输出：zinyan.com      
println concat(1,2) //输出：3

我们通过def可选类型，就能实现动态的参数处理了。扩展了方法的使用范围。

建议在这里使用def​关键字来描述一个方法的意图，该方法应该适用于任何类型，但从技术上讲，我们可以使用Object​，结果是一样的：在Groovy中，def​严格等同于使用Object。

最终，可以从返回类型和描述符中完全删除该类型。但如果要从返回类型中删除它，则需要为该方法添加显式修饰符，以便编译器可以在方法声明和方法调用之间产生差异，如以下示例所示：

private concat(a,b) {                                  
a+b
}
println concat('zinyan','.com') //输出：zinyan.com      
println concat(1,2) //输出：3

我们直接将def给省略了。

在公共API的方法参数或方法返回类型中，省略类型通常被认为是一种不好的做法。虽然在局部变量中使用def​并不是一个真正的问题，因为变量的可见性仅限于方法本身，但在方法参数上设置def​时，def将在方法签名中转换为Object，这使得用户很难知道哪种类型的参数是期望的类型。

PS：总结来说，我们可以将类型定义为def，然后还能将def给省略掉。但是不建议大家在对外提供的api中省略def。容易造成阅读困难。

其次，def就是java中的Object对象。只是中间的各种转换解析等功能Groovy在编译器中帮我们进行了转换。

3. 静态类型检测-Static type checking

默认情况下，Groovy在编译时执行最小的类型检查。由于它主要是一种动态语言，所以静态编译器通常无法在编译时进行的大多数检查。通过运行时元编程添加的方法可能会改变类或对象的运行时行为。

通过示例介绍一下：

//创建一个对象
class Person {                                                          
String firstName
String lastName
}
//初始化该实例对象
def p = new Person(firstName: 'Zin', lastName: 'yan')  
println p.formattedName

在动态语言中，像上述示例这样的代码不抛出任何错误是很常见的。在Java中，这通常会在编译时失败。

我们直接执行上面的代码就会输出：

Caught: groovy.lang.MissingPropertyException: No such property: formattedName for class: Person
groovy.lang.MissingPropertyException: No such property: formattedName for class: Person
at zinyan.run(zinyan.groovy:8)

错误提示，我们如果想正常运行，就需要执行依赖运行时元编程。也就是说修改运行时状态，执行动态特性：

Person.metaClass.getFormattedName = { "$delegate.firstName $delegate.lastName" }

完整示例为：

//创建一个对象
class Person {                                                          
    String firstName
    String lastName
}
//初始化该实例对象
Person.metaClass.getFormattedName = { "$delegate.firstName $delegate.lastName" }
def p = new Person(firstName: 'Zin', lastName: 'yan')  
println p.formattedName

这意味着，一般来说，在Groovy中，除了声明类型之外，我们不能对对象的类型做出任何假设，即使我们知道它，也无法在编译时确定将调用什么方法，或者将检索哪个属性。这个特性用在DSL和测试脚本编写中有不少的特性。这里就不展开了。

然而，如果我们的程序不依赖动态特性，并且来自静态世界（特别是来自Java思维），那么在编译时没有捕捉到这样的“错误”可能会出现崩溃。正如我们在前面的示例中看到的，编译器不能确定这是一个错误。为了让编译器意识到这一点，必须明确指示编译器我们正在切换到类型检查模式。这可以通过使用

@groovy.transform.TypeChecked注释类或方法来完成。

当激活类型检查时，编译器将新增以下的工作:

类型推断被激活，这意味着即使对局部变量使用def，类型检查器也能够从赋值中推断出变量的类型.

方法调用在编译时解析，这意味着如果没有在类上声明方法，编译器将抛出错误

通常，在静态语言中查找的所有编译时错误都会出现：方法未找到、属性未找到、方法调用的不兼容类型、数字精度错误等…

下面让我们描述类型检查器在各种情况下的行为，并解释在代码中使用@TypeChecked的限制。

3.1 @TypeChecked注解

在编译时激活类型检查。

我们可以将@groovy.transform.TypeChecked注解添加到类的开头，

让编译器编译该类时启用类型检测：

@groovy.transform.TypeChecked
class Calculator {
    int sum(int x, int y) { x+y }
}

或添加到方法中：

class Calculator {
    @groovy.transform.TypeChecked
    int sum(int x, int y) { x+y }
}

在第一种情况下，所有方法、属性、字段、内部类… 注释类的类型将被检查，而在第二种情况下，只有方法和它包含的潜在闭包或匿名内部类将被类型检查。

我们同时也可以通过@TypeChecked(TypeCheckingMode.skip）对其进行注释来指示类型检查器跳过类型检测：

import groovy.transform.TypeChecked
import groovy.transform.TypeCheckingMode
//对GreetingService类的所有方法和类进行类型检测。
@TypeChecked                                        
class GreetingService {
    String greeting() {                             
        doGreet()
    }
    //对doGreet方法跳过类型检测。
    @TypeChecked(TypeCheckingMode.SKIP)             
    private String doGreet() {
        def b = new SentenceBuilder()
        b.Hello.my.name.is.Zinyan                     
        b
    }
}
def s = new GreetingService()
assert s.greeting() == 'Hello my name is Zinyan'

在前面的示例中，SentenceBuilder​依赖于动态代码。没有真正的Hello​方法或属性，因此类型检查器通常会发出异常，编译将失败。因为使用生成器的方法被标记为TypeCheckingMode.SKIP，此方法跳过了类型检查，因此即使类的其余部分进行了类型检查也会编译代码。

以下部分描述Groovy中类型检查的语义。

3.2 类型检查分配

类型A​的对象o​可以赋值给类型T的变量当且仅当:

  • T​ 等于A。
  • 或者T​ 是以下几种类型之一：String​, boolean​, Boolean​ 或Class。
  • 或者o​ 是空的，T不是一个基本类型。
  • 或者T和A​ 是一个数组， A​ 的组件类型可分配给 T 的组件类型。
  • 或者T​ 是一个数组，A​ 是一个集合或流（stream ）， A​的组件类型可分配给 T的组件类型。
  • 或者T​ 是 A 的超类。
  • 或者T​是由 A 实现的接口。
  • 或者T​或 A 是基本类型，它们的封装类型是可赋值的。
  • 或者T​extedns groovy.lang.Closure​是一个闭包，同时A 是SAM类型(单一抽象方法类型)。
  • 或者T和A​源自java.lang. Number，并遵循下表：

T

A

Examples

Double

Any but BigDecimal or BigInteger

​​Double d1 = 4d Double d2 = 4f Double d3 = 4l Double d4 = 4i Double d5 = (short) 4 Double d6 = (byte) 4​​

Float

Any type but BigDecimal, BigInteger or Double

​​Float f1 = 4f Float f2 = 4l Float f3 = 4i Float f4 = (short) 4 Float f5 = (byte) 4​​

Long

Any type but BigDecimal, BigInteger, Double or Float

​​Long l1 = 4l Long l2 = 4i Long l3 = (short) 4 Long l4 = (byte) 4​​

Integer

Any type but BigDecimal, BigInteger, Double, Float or Long

​​Integer i1 = 4i Integer i2 = (short) 4 Integer i3 = (byte) 4​​

Short

Any type but BigDecimal, BigInteger, Double, Float, Long or Integer

​​Short s1 = (short) 4 Short s2 = (byte) 4​​

Byte

Byte

​​Byte b1 = (byte) 4​​

3.3 List 和Map 的构造函数

除了上面的赋值规则，如果赋值被认为是无效的，在类型检查模式下，如果满足以下条件，List或Map A​可以赋值给类型T的变量:

赋值是一个变量声明，A​是一个List，T有一个构造函数，其参数与List的元素类型匹配。

赋值是一个变量声明，A是一个map，T有一个无参数构造函数，每个map键都有一个属性。

具体示例如下：

@groovy.transform.TupleConstructor
class Person {
    String firstName
    String lastName
}
Person classic = new Person('Zin','yan')

可以使用“列表构造函数”: 

Person list = ['Zin','yan']

创建一个Person对象出来，也可以使用Map构造函数创建一个Person对象:

Person map = [firstName:'Zin', lastName:'yan']

如果使用Map构造函数，则会对映射的键进行额外检查，以检查是否定义了同名的属性。例如，以下代码将在编译时失败:

@groovy.transform.TupleConstructor
class Person {
    String firstName
    String lastName
}
Person map = [firstName:'Zin', lastName:'yan', age: 1024]

就会触发以下错误：

org.codehaus.groovy.runtime.typehandling.GroovyCastException: Cannot cast object '{firstName=Zin, lastName=yan, age=1024}' with class 'java.util.LinkedHashMap' to class 'Person' due to: org.codehaus.groovy.runtime.metaclass.MissingPropertyExceptionNoStack: No such property: age for class: Person

3.4 方法解析

在类型检查模式下，方法在编译时解析。解析通过名称和参数工作。返回类型与方法选择无关。参数类型与以下规则中的参数类型匹配：

类型A​的参数o​可以用于类型T的参数，当且仅当：

  • T​ 等于A。
  • 或者T​是一个String，A​是一个GString。
  • 或者o​为空，T不是基础类型。
  • 或者T​是一个数组，A​是一个数组，A​的组件类型可以分配给T的组件类型。
  • 或者T是A的超类。
  • 或者T是A实现的接口。
  • 或者T或A是基本类型，它们的封装类型是可赋值的。
  • 或T​扩展了groovy.lang.Closure​，而A是SAM类型(单一抽象方法类型)。
  • 或者T和A​派生自java.lang.Number，并遵循与数字赋值相同的规则。

如果在编译时没有找到具有适当名称和参数的方法，则抛出错误。下面的例子说明了与“正常”Groovy的区别:

class MyService {
    void doSomething() {
        printLine 'Do something'            
    }
}

printLine是一个错误，但由于我们处于动态模式，错误在编译时不会被捕获

上面的例子展示了一个Groovy能够编译的类。但是，如果尝试创建MyService​的实例并调用doSomething​方法，那么它将在运行时失败，因为printLine​不存在。当然，我们已经展示了Groovy如何使它成为一个完全有效的调用，例如通过捕获MethodMissingException​或实现一个自定义元类，但如果你知道你不是在这种情况下，@typecheck会派上用场:

@groovy.transform.TypeChecked
class MyService {
    void doSomething() {
        printLine 'Do something'            
    }
}

仅仅添加@typecheck​就会触发编译时方法解析。类型检查器将尝试在MyService​类上找到一个接受String的方法printLine，如果找不到。它将编译失败，并显示以下消息:

Cannot find matching method MyService#printLine(java.lang.String)

理解类型检查器背后的逻辑很重要:它是一种编译时检查，因此根据定义，类型检查器不知道我们所做的任何类型的运行时元编程。这意味着如果激活类型检查，没有@TypeChecked也完全有效的代码将不再编译。如果你想到duck typing，这一点尤其重要:

class Duck {
    void quack() {              
        println 'Quack!'
    }
}
class QuackingBird {
    void quack() {              
        println 'Quack!'
    }
}
@groovy.transform.TypeChecked
void accept(quacker) {
    quacker.quack()             
}
accept(new Duck())

比如引入一个接口，但基本上，通过激活类型检查，获得了类型安全，但失去了语言的一些特性。希望Groovy能引入一些特性，比如流类型，以缩小类型检查和非类型检查Groovy之间的差距。

4. 小结

本篇内容未完待续。可以通过下一篇了解完整内容。

以上内容参考Groovy 官方文档：http://docs.groovy-lang.org/docs/groovy-4.0.6/html/documentation/#_typing

新闻标题：Groovy语法类型知识详解，你明白了吗？
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