Scala

在 Scala 中，所有的值都有类型。无论是数字、字符、布尔值，还是函数和对象，Scala 都为每个值分配了一个类型。

Scala 的类型系统是强类型的，具有丰富的层次结构。结合了面向对象编程和函数式编程的特性，使得类型系统既强大又灵活。

1. Any — 顶级类型

Any 是 Scala 中所有类型的超类型（supertype），也叫做顶级类型。它是 Scala 类型系统的根类型，所有的类型（无论是值类型、引用类型，还是自定义类型）都直接或间接地继承自 Any。

Any 类型定义了几个通用方法：

• equals：用于比较两个对象是否相等。
• hashCode：用于计算对象的哈希值。
• toString：用于返回对象的字符串表示。

Any 本身是一个比较通用的类型，但在模式匹配（pattern matching）中，不能直接匹配类型为 Any 的值，因为 Any 本身并不具备这种匹配能力。

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2. Matchable — 匹配类型

Matchable 是 Any 的子类型，标记了所有可以进行模式匹配的类型。Scala 引入了 Matchable 类型是为了实现“参数化性”（parametricity）的概念。

参数化性意味着我们不能在类型为 Any 的值上进行模式匹配，只有那些是 Matchable 子类型的值才能进行模式匹配。

简单来说，Matchable 类型限定了哪些类型可以参与模式匹配，比 Any 更加具体。Scala 通过引入 Matchable 来确保类型的安全性和一致性。

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3. AnyVal — 值类型的父类

AnyVal 是 Scala 中所有值类型（value types）的父类，表示那些不可变的、直接存储值的类型。AnyVal 是不可为 null 的类型。

AnyVal 下的基本类型：

• Int：32 位整数。

• Long：64 位整数。

• Float：单精度浮动点数。

• Double：双精度浮动点数。

• Short：16 位整数。

• Byte：8 位整数。

• Char：字符类型。

• Boolean：布尔类型。

• Unit：类似于 Java 中的 void，表示没有有意义的返回值。Unit 只有一个实例：()，表示“无”或“空”。

  

精度丢失不允许转换：

强制类型转换：

Tips：
所有这些值类型都是不可为空的，因此它们都属于 AnyVal，并且在内存中通常存储的是值本身。

val s: String = null  // 这是合法的，因为 String 是引用类型
val n: Int = null     // 编译错误，因为 Int 是值类型，不能为 null

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4. AnyRef — 引用类型的父类

AnyRef 是 Scala 中所有引用类型（reference types）的父类，表示那些存储引用的类型（即指向对象的引用）。在 Scala 中，所有自定义类、集合类型以及从 Java 导入的类都属于 AnyRef 类型。

AnyRef 相当于 Java 中的 java.lang.Object，它是所有引用类型的基类。对于 Scala 用户来说，所有非值类型（包括类、接口、集合等）都继承自 AnyRef。

eg：

• String：字符串类型，表示不可变的字符序列。
• List[T]：不可变的列表类型，表示一种线性序列。
• Map[K, V]：不可变的映射类型，表示键值对集合。

val s: String = null  // 这是合法的，因为 String 是引用类型
val n: Int = null     // 编译错误，因为 Int 是值类型，不能为 null

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5. Null - 引用类型的子类型

Null 是 Scala 类型系统中所有引用类型的子类型，表示一个可以引用空值的类型。所有继承自 AnyRef（即所有引用类型）的类型都可以被赋值为 null，这就是 Null 类型的作用。

• 单一值：Null 有且只有一个实例，就是 null。null 在 Scala 中的作用与 Java 类似，表示一个空引用。

  • null 用来表示缺失的引用，即一个没有指向有效对象的引用。它通常用来表示对象的初始状态或错误状态。
  • 尽管 null 是 AnyRef 的子类型，但在 Scala 中不推荐广泛使用 null，因为会带来了空指针异常（NullPointerException）等问题。

• 关于 Null 的特殊性：

  • Null 是 AnyRef 的子类型，但它并不是所有类型的子类型。例如，Int、Boolean 等值类型不能被赋值为 null，它们属于 AnyVal 类型，不允许使用 null。

val s: String = null  // 这是合法的，因为 String 是引用类型
val n: Int = null     // 编译错误，因为 Int 是值类型，不能为 null

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在 Scala 2.x 中，null 被认为是不可避免的，但 Scala 3 引入了更多的功能，以减少 null 的使用，并鼓励更安全的替代方案，如 Option。

Tips: 为什么 null 不推荐使用？

在 Scala 中，使用 null 被认为是一个不好的实践：

• 空指针异常：null 很容易导致空指针异常（NullPointerException），尤其是在进行解引用时。
• 不可空性：Scala 提供了更安全的替代方案，例如 Option[T] 类型，它可以表示可能为空的值，同时避免了空指针异常的问题。Option 有两个子类型：Some[T] 和 None，它们使得空值成为显式的类型，而不是隐式的引用。

使用 null 来表示没有值的情况，通常使用 Option：

val name: Option[String] = Some("Alice")  // Some 包装了一个非空值
val noName: Option[String] = None         // None 表示没有值// 使用 Option 可以安全地处理空值
name match {case Some(value) => println(s"Hello, $value!")case None => println("No name provided")
}

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6. Nothing - 底层类型 (Bottom Type)

Nothing 是 Scala 类型系统中的底层类型（bottom type），它是所有类型的子类型，也就是说，每个类型都可以被看作是 Nothing 的父类。但 Nothing 本身并没有值，它的主要用途是标识“没有返回值”的情况。

• 没有值：没有任何表达式会返回 Nothing 类型的值。换句话说，Nothing 是一个空的类型，它没有实例。

• 异常：当程序抛出异常时，返回类型为 Nothing。例如，throw new Exception("Something went wrong") 这个表达式会返回类型 Nothing，因为它表示程序在此点不再正常执行，直接跳出函数或方法。

• 无限循环：类似地，一个无限循环如 while(true) {} 也会被视为返回 Nothing，因为它永远不会结束，也不会正常返回。

• 非正常退出：任何不返回值的非正常退出（如程序终止）都会使用 Nothing 类型来标识。

def fail(msg: String): Nothing = {throw new Exception(msg)  // 函数返回 Nothing 类型，表示程序抛出异常并终止
}val result: Int = fail("Error!")  // `fail` 函数可以赋值给类型为 `Int` 的变量，表示返回值是一个不可达的点

特性	Nothing	Null
类型层次	是所有类型的子类型 (底层类型)	是所有引用类型（AnyRef）的子类型
是否有值	没有任何值	只有一个值：null
使用场景	用于表示无值、异常或非正常退出	用于表示引用类型的空值
适用类型	可以作为任何类型的返回类型	仅适用于引用类型（AnyRef）
示例	throw new Exception("Error")	val s: String = null

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