如何缩小状态机编码中的上限类型参数的类型？

问题描述

说我有一个Cake，它可以循环显示多种状态：

sealed trait State extends Product with Serializable
object State {
    final case object Raw extends State
    final case class JustRight(temperature: Int) extends State
    final case class Burnt(charCoalContent: Double) extends State
}
final case class Cake[S <: State](name: String,state: S)

这很好，因为现在我可以确保只尝试将Raw个蛋糕放进烤箱，而不是立即吃掉它们。

但是有时我只是躺在Cake[State]周围，想尝试食用它，但前提是它处于可食用状态。我当然可以总是在cake.state上进行模式匹配，但是我认为应该可以通过添加方法def narrow[S <: State]: Cake[State] => Option[Cake[S]]来节省一些击键。

但是，现在我正在努力实现该功能。编译器接受Try(cake.asInstanceOf[Cake[S]]).toOption，但似乎总会成功（我猜是因为类型参数被擦除了，实际上任何类型的A都会在这里被接受，而不仅仅是S）。似乎有效的方法是Try(cake.copy(state = cake.state.asInstanceOf[S])).toOption，但是现在我已经多余地复制了数据。还有另一种更好的方法吗？还是整个编码可能从一开始就存在缺陷？

解决方法

您可以使用 typeclass 解决此问题，该类型类检查并强制转换（以类型安全的方式）状态的类型。

sealed trait State extends Product with Serializable
object State {
    final case object Raw extends State
    type Raw = Raw.type
    final case class JustRight(temperature: Int) extends State
    final case class Burnt(charCoalContent: Double) extends State
  
    sealed trait Checker[S <: State] {
      def check(state: State): Option[S]
    }
    object Checker {
      private def instance[S <: State](pf: PartialFunction[State,S]): Checker[S] =
        new Checker[S] {
          val f = pf.lift
          override def check(state: State): Option[S] = f(state)
        }
      
      implicit final val RawChecker: Checker[Raw] = instance {
        case Raw => Raw
      }
      
      implicit final val JustRightChecker: Checker[JustRight] = instance {
        case s @ JustRight(_) => s
      }
      
      implicit final val BurntChecker: Checker[Burnt] = instance {
        case s @ Burnt(_) => s
      }
    }
}

final case class Cake[S <: State](name: String,state: S)

def narrow[S <: State](cake: Cake[State])(implicit checker: State.Checker[S]): Option[Cake[S]] =
  checker.check(cake.state).map(s => cake.copy(state = s))

您可以这样使用：

val rawCake: Cake[State] = Cake(name = "Foo",state = State.Raw)

narrow[State.Raw](rawCake)
// res: Option[Cake[State.Raw]] = Some(Cake(Foo,Raw))
narrow[State.JustRight](rawCake)
// res: Option[Cake[State.JustRight] = None

---

顺便说一句，如果您想避免使用copy，则可以将check更改为只返回 Boolean 并使用脏的asInstanceOf。

// Technically speaking it is unsafe,but it seems to work just right.
def narrowUnsafe[S <: State](cake: Cake[State])(implicit checker: State.Checker[S]): Option[Cake[S]] =
  if (checker.check(cake.state)) Some(cake.asInstanceOf[Cake[S]])
  else None

---

（您可以看到运行here的代码）

,

如果在编译时不知道Cake的状态的特定类型，则可能要使用ClassTag来检查状态的类型，因为抛出并捕获{ {1}}对我来说似乎不是一个好主意：

ClassCastException

Scastie

这通过检查蛋糕的状态是否为def narrow[S <: State](cake: Cake[_])(implicit classTag: ClassTag[S]): Option[Cake[S]] = Option.when(classTag.runtimeClass.isInstance(cake.state))(cake.asInstanceOf[Cake[S]]) 的已擦除类的实例来工作。但是，如果您的州采用类型参数，则可能要改用S。

但是，如果您确实知道特定类型，则可能要使用 TypeTag =:=进行检查（<:<拒绝<:<） ：

Cake[State]

Scastie

请注意，这些都不是很好的解决方案，我建议仅针对每种情况制作一个单独的方法，并使用纯模式匹配来获取答案。