scala implicit关键字详解(隐式转换函数、隐式类、隐式参数、隐式值)
一、Overview
implicit是scala中的一个关键字，关于它有着丰富的用法，使得scala更灵活和容易扩展。截止目前，scala已经来到了2.12.3版本，本篇文章把目前scala支持的implicit用法作了较为全面的整理，以方便在阅读scala源码的时候稍作参考。文中全部的代码和测试结果均以scala2.12.3为准。
闲话不多讲，目前可以见到的implict用法有如下几种：
- 隐式转换函数
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
- 隐式类
implicit class Box(x: Int) {
}
- 隐式参数
def compare[T](x:T,y:T)(implicit ordered: Ordering[T]):Int = {
ordered.compare(x,y)
}
- 隐式值
implicit val x: Int = 0
- 隐式对象
implicit object obj {
}
- context bound
def compare2[T: Ordering](x: T, y: T) = {
val ord = implicitly[Ordering[T]]
ord.compare(x, y)
}
先不用着急理解这些代码的含义，下面会逐一讲解。
二、隐式转换函数
首先来看隐式转换函数。
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
这段代码声明了一个函数int2str，它与正常函数唯一的区别在于前面多出的implicit关键字。这里的implicit就是它字面的含义——隐式，它告诉编译器，这个函数是一个隐式转换函数，能够把Int类型的值转换成String类型的值。
这种隐式转换的意义在于，如果在进行一个对Int类型的操作时不合法，编译器会在当前作用域寻找合适的隐式转换，来尝试使这种操作合法。隐式转换发生在这两种情景：
-
e是一个S类型的表达式，而需要的却是T类型，编译器会寻找S=>T的隐式转换 -
e是一个S类型的表达式，使用点号访问e.m时，m不是类型S的成员，编译器会寻找合适的隐式转换使e.m合法
隐式转换最常用的用途就是扩展已有的类，在不修改原有类的基础上为其添加新的方法、成员。
例如上面的这个函数，在为Int类型定义好到String类型的隐式转换后，所有String类型支持的操作都可以直接在Int类型的值上使用：
10.concat("hello")
10.length
接受String类型的函数也可以接受Int类型：
def hi(x:String) = println("hi"+x)
hi(123)
需要注意：
- 对于隐式转换函数，编译器最关心的是它的类型签名，即它将哪一种类型转换到另一种类型，也就是说它应该接受只一个参数，对于接受多参数的隐式函数来说就没有隐式转换的功能了。
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString // 正确
implicit def int2str(x:Int,y:Int):String = x.toString // 错误
- 不支持嵌套的隐式转换
class A{
def hi = println("hi")
}
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
implicit def str2A(x:Int,y:Int):A = new A
"str".hi // 正确
1.hi // 错误
- 不能存在二义性，即同一个作用域不能定义两个相同类型的隐式转换函数，这样编译器将无法决定使用哪个转换
/* 错误-- */
implicit def int2str(x:Int):String = x.toString
implicit def anotherInt2str(x:Int):A = x.toString
/* --错误 */
- 代码能够在不使用隐式转换的前提下能编译通过，就不会进行隐式转换
三、隐式类
前面提到，隐式转换最重要的应用是扩展已存在的类，它的功能和c#中的扩展方法很类似。比如我们想对已有的Int类型添加一个sayhi的方法，可以这样做：
class SayhiImpl(ivalue:Int) {
val value:Int = ivalue
def sayhi = println(s"Hi $value!")
}
implicit def int2Sayhi(x:Int) = new SayhiImpl(x)
那么调用123.sayhi，将会输出：Hi 123!。
即我们先实现一个支持sayhi方法的类，再写一个隐式转换函数，使得Int类也支持sayhi。但是这种写法过于啰嗦了，可以使用隐式类实现等价的功能：
implicit class SayhiImpl(ivalue:Int) {
val value:Int = ivalue
def sayhi = println(s"Hi $value!")
}
123.sayhi //合法
隐式类就是在类定义前加一个implicit关键字，这表示它的构造函数是一个隐式转换函数，能够将参数的类型转换成自己的类型，在这里就是构造函数SayhiImpl(ivalue:Int)定义了Int到SayhiImpl的隐式转换。
在使用隐式类时需要注意以下限制条件，这里直接搬运官网的文档：
- 只能在别的trait/类/对象内部定义。
object Helpers {
implicit class RichInt(x: Int) // 正确！
}
implicit class RichDouble(x: Double) // 错误！
- 构造函数只能携带一个非隐式参数。
implicit class RichDate(date: java.util.Date) // 正确！
implicit class Indexer[T](collecton: Seq[T], index: Int) // 错误！
implicit class Indexer[T](collecton: Seq[T])(implicit index: Index) // 正确！
虽然我们可以创建带有多个非隐式参数的隐式类，但这些类无法用于隐式转换。
- implict关键字不能用于case类
implicit case class Baz(x: Int) // 错误！
四、隐式参数
看最开始的例子：
def compare[T](x:T,y:T)(implicit ordered: Ordering[T]):Int = {
ordered.compare(x,y)
}
在函数定义的时候，支持在最后一组参数使用 implicit，表明这是一组隐式参数。在调用该函数的时候，可以不用传递隐式参数，而编译器会自动寻找一个implict标记过的合适的值作为该参数。
例如上面的函数，调用compare时不需要显式提供ordered，而只需要直接compare(1,2)这样使用即可。
再举一个例子：
object Test{
trait Adder[T] {
def add(x:T,y:T):T
}
implicit val a = new Adder[Int] {
override def add(x: Int, y: Int): Int = x+y
}
def addTest(x:Int,y:Int)(implicit adder: Adder[Int]) = {
adder.add(x,y)
}
addTest(1,2) // 正确, = 3
addTest(1,2)(a) // 正确, = 3
addTest(1,2)(new Adder[Int] {
override def add(x: Int, y: Int): Int = x-y
}) // 同样正确, = -1
}
Adder是一个trait，它定义了add抽象方法要求子类必须实现。
addTest函数拥有一个Adder[Int]类型的隐式参数。
在当前作用域里存在一个Adder[Int]类型的隐式值implicit val a。
在调用addTest时，编译器可以找到implicit标记过的a，所以我们不必传递隐式参数而是直接调用addTest(1,2)。而如果你想要传递隐式参数的话，你也可以自定义一个传给它，像后两个调用所做的一样。
五、隐式值和隐式对象
最开始的示例代码有，
隐式值：
implicit val x: Int = 0
隐式对象：
implicit object obj {
}
上面提到过，在调用含有隐式参数的函数时，编译器会自动寻找合适的隐式值当做隐式参数，而只有用implict标记过的值、对象、函数才能被找到。
例如自动寻找隐式对象：
implicit object Obj {
def hello(s:String) = println(s"Hello $s!")
}
def test2(s:String)(implicit o: Obj.type ) = {
o.hello(s)
}
test2("world") // 输出Hello world!
自动寻找隐式函数：
implicit def int2str(x: Int): String = x.toString
def test1(x: Int, func: String => Unit)
(implicit helper: Int => String) = {
func("\"" + helper(x) + "\"")
}
test1(12, println) // 打印出"12"
六、context bound
最后来看隐式作为泛型类型的限制：
def compare2[T: Ordering](x: T, y: T) = {
val ord = implicitly[Ordering[T]]
ord.compare(x, y)
}
上面compare2是一个泛型函数，其有一个类型参数T，在这里T:Ordering对T类型做出了限制，要求必须存在一个Ordering[T]类型的隐式值，这种限制就叫做context bound。
这其实是隐式参数的语法糖，它等价于：
def compare2[T](x: T, y: T)(implicit ord:Ordering[T]) = {
ord.compare(x, y)
}
注意到前面的函数体里用到了implicitly函数。这是因为在使用[T: Ordering]这样的类型限制时，我们没有能接触到具体的Ordering[T]类型的隐式值ord，这时候调用implicitly函数，就可以拿到这个隐式值，进而进行下一步操作了。没有这个函数的话，你需要这样写：
def compare2[T: Ordering](x: T, y: T) = {
def helper(implicit ord:Ordering[T]) == ord.compare(x, y)
helper
}
七、隐式解析机制
最后加一点比较深入一点的内容，看一下隐式值的寻找机制，引用自这篇博客：
即编译器是如何查找到缺失信息的，解析具有以下两种规则：
1 .首先会在当前代码作用域下查找隐式实体（隐式方法 隐式类 隐式对象）
2.如果第一条规则查找隐式实体失败，会继续在隐式参数的类型的作用域里查找
类型的作用域是指与该类型相关联的全部伴生模块，一个隐式实体的类型T它的查找范围如下：
（1）如果T被定义为T with A with B with C,那么A,B,C都是T的部分，在T的隐式解析过程中，它们的伴生对象都会被搜索
（2）如果T是参数化类型，那么类型参数和与类型参数相关联的部分都算作T的部分，比如List[String]的隐式搜索会搜索List的
伴生对象和String的伴生对象（3） 如果T是一个单例类型p.T，即T是属于某个p对象内，那么这个p对象也会被搜索
（4） 如果T是个类型注入S#T，那么S和T都会被搜索
