Question

可能重复：
Java's Interface and Haskell's type class: differences and similarities?

当我开始学习Haskell时，我被告知类型类与接口不同且功能更强大。

一年后，我广泛使用了接口和类型，我还没有看到它们如何不同的示例或解释。这不是一种自然而然的启示，或者我错过了一些明显的启示，或者实际上没有真正的区别。

搜索互联网并没有发现任何实质性内容。那么，你有答案吗？

Answer 1

您可以从多个角度来看待这个问题。其他人会不同意，但我认为OOP接口是一个从理解类型类开始的好地方（当然比起从没有任何东西开始）。

人们喜欢在概念上指出，类型类对类型进行分类，就像集合一样 - ＆＃34;支持这些操作的类型集，以及无法用语言本身编码的其他期望＆＃ 34 ;.它是有道理的，偶尔会声明一个没有方法的类型类，说＆＃34;只有当你的类型符合某些要求时才会使你的类型成为这个类的实例＆＃34;。使用OOP接口¹时很少发生这种情况。

就具体差异而言，类型类有多种方式比OOP接口更强大：

最大的一个是类型类将类型实现接口的声明与类型本身的声明分离。使用OOP接口，您可以列出类型在定义时实现的接口，并且以后无法添加更多接口。对于类型类，如果你创建一个给定类型的新类型＆＃34;向上模块层次结构＆＃34;可以实现，但不知道，你可以写一个实例声明。如果您有来自不同的第三方的类型和类型类，彼此不了解，您可以为它们编写实例声明。在使用OOP接口的类似情况下，尽管OOP语言已经发展并且设计模式已经发展，但您大多只是卡住了。（适配器）解决限制。
下一个最大的一个（当然这是主观的）是概念上，OOP接口是一堆可以在实现接口的对象上调用的方法，类型类是一堆方法，可以是与作为类成员的类型一起使用。区别很重要。因为类型类方法是参考类型而不是对象定义的，所以没有障碍将类型的多个对象作为参数（相等和比较运算符），或返回类型的对象的方法。结果（各种算术运算），甚至类型的常量（最小和最大界限）。 OOP接口无法做到这一点，OOP语言已经发展出设计模式（例如虚拟克隆方法）来解决限制。
OOP接口只能为类型定义;类型类也可以被定义为所谓的＃34;类型构造函数＆＃34;。使用各种C派生OOP语言中的模板和泛型定义的各种集合类型是类型构造函数：List将类型T作为参数并构造类型List<T>。类型类允许您为类型构造函数声明接口：例如，集合类型的映射操作，它在集合的每个元素上调用提供的函数，并在集合的新副本中收集结果 - 可能使用不同的元素类型！同样，您无法使用OOP接口执行此操作。
如果一个给定的参数需要实现多个接口，那么对于类型类来说，它很容易列出它应该成为哪个接口;使用OOP接口，您只能将单个接口指定为给定指针或引用的类型。如果你需要它来实现更多，你唯一的选择是没有吸引力的选择，比如在签名中编写一个接口并转换为其他接口，或者为每个接口添加单独的参数并要求它们指向同一个对象。你甚至不能通过声明一个新的空接口来解决它，这个接口继承了你需要的接口，因为一个类型不会因为它实现它的祖先而被视为实现你的新接口。（如果你可以在事后宣布实施，这不会是一个问题，但是，你也不能这样做。）
按照上述方法的相反情况排序，您可以要求两个参数具有实现特定接口和的类型，它们是相同的类型。使用OOP接口，您只能指定第一部分。
类型类的实例声明更灵活。使用OOP接口，您只能说＆＃34;我声明类型X，它实现了接口Y＆＃34;，其中X和Y是特定的。对于类型类，您可以说＆＃34;其元素类型满足这些条件的所有List类型都是Y＆＃34;的成员。（你也可以说＆＃34;所有属于X和Y成员的类型也都是Z＆＃34;的成员，尽管在Haskell中出于多种原因这是有问题的。）
所谓的＆＃34;超类约束＆＃34;比仅仅接口继承更灵活。使用OOP接口，您只能说＆＃34;对于实现此接口的类型，它还必须实现这些其他接口＆＃34;。这也是类型类最常见的情况，但超类约束也让你说像＃34; SomeTypeConstructor必须实现某某某界面＆＃34;或＆＃34;这类结果应用于该类型的函数必须满足某某约束＆＃34;等等。
这是Haskell中的语言扩展（类型函数也是如此），但您可以声明涉及多种类型的类型类。例如，同构类：类型对的类，您可以从一个类转换为另一个类，然后返回而不会丢失信息。同样，OOP接口无法实现。
我确定还有更多。

值得注意的是，在添加泛型的OOP语言中，可以删除其中一些限制（第四，第五，可能第二点）。

另一方面，OOP接口可以做两件重要的事情，并且本地输入类别不是：

运行时动态调度。在OOP语言中，传递并存储指向实现接口的对象的指针是微不足道的，并在运行时调用它上面的方法，这些方法将根据对象的动态，运行时类型进行解析。相比之下，默认情况下，类型类约束都是在编译时确定的 - 也许令人惊讶的是，在绝大多数情况下，这就是您所需要的。如果你确实需要动态调度，你可以使用所谓的存在类型（目前是Haskell中的语言扩展）：一个构造，它会忘记＆＃34;忘记＆＃34;对象的类型是什么，并且只记得（根据您的选择）它遵守某些类型类约束。从那时起，它的行为基本上与指向或引用实现OOP语言中的接口的对象的行为完全相同，并且类型类在此区域中没有缺陷。（应该指出的是，如果你有两个存在实现相同的类型类，一个类型类方法需要两个类型的参数，你不能使用存在作为参数，因为你不能知道存在物是否具有相同的类型。但与首先不能使用这种方法的OOP语言相比，这并不是一种损失。）
将对象运行时转换为接口。在OOP语言中，您可以在运行时获取指针或引用，并测试它是否实现了接口，并且＆＃34; cast＆＃34;如果它，它到那个接口。类型类本身没有任何等价物（这在某些方面是一个优点，因为它保留了一个名为parametricity的属性，但我不会在这里进入）。当然，没有什么可以阻止你添加一个新类型（或扩充现有类），并使用方法将类型的对象强制转换为你想要的任何类型类的存在。（你也可以像图书馆一样更加一般地实现这样的功能，但它涉及的更多。我计划完成它并将其上传到Hackage 某天，我保证！）

我应该指出，当你可以做这些事情时，很多人会考虑以不好的方式模仿OOP，并建议你使用更简单的解决方案，例如显式的函数记录而不是类型类。凭借完整的一流功能，该选项同样强大。

操作上，OOP接口通常通过在对象本身中存储指针或指针来实现，该指针或指针指向对象实现的接口的函数指针表。通常实现类型类（对于通过拳击进行多态化的语言，比如Haskell，而不是像C ++那样通过多态实现，比如C ++）＆＃34;字典传递＆＃34;：编译器隐式地将指针传递给表函数（和常量）作为每个使用类型类的函数的隐藏参数，无论涉及多少个对象，函数都会得到一个副本（这就是为什么你要做上面第二点中提到的事情）。存在类型的实现看起来很像OOP语言的作用：指向类型类字典的指针与对象一起存储为＆＃34;证据＆＃34;那个被遗忘的＆＃34; type是其中的一员。

如果你曾经读过＆＃34;概念＆＃34;对C ++的提议（因为它最初是为C ++ 11提出的），它基本上是为C ++模板重新构想的Haskell类型类。我有时认为拥有一种简单地使用C ++语言的概念会很好，它可以删除面向对象和虚函数的一半，清除语法和其他瑕疵，并在需要运行时添加存在类型基于类型的动态调度。（更新：Rust基本上是这个，还有许多其他好东西。）

Java中的

¹ _{Serializable是一个没有方法或字段的接口，因此很少出现。}

Answer 2

我假设您正在讨论Haskell类型类。它并不是接口和类型类之间的区别。正如名称所述，类型类只是一类具有一组通用函数的类型（如果启用TypeFamilies扩展，则为相关类型）。

但是，Haskell的类型系统本身比C＃的类型系统更强大。这允许您在Haskell中编写类型类，您无法在C＃中表达。即使像Functor那样简单的类型类也无法用C＃表示：

class Functor f where
    fmap :: (a -> b) -> f a -> f b

C＃的问题在于泛型本身不能是通用的。换句话说，在C＃中，只有类型*的类型可以是多态的。 Haskell允许多态类型构造函数，因此任何类型的类型都可以是多态的。

这就是为什么Haskell中许多强大的泛型函数（mapM，liftA2等）无法在大多数语言中使用功能较弱的类型系统来表达的原因。

Answer 3

主要区别 - 使类型类比接口更灵活 - 类型类独立于其数据类型，之后可以添加。另一个区别（至少对Java）是您可以提供默认实现。一个例子：

//Java
public interface HasSize {
   public int size();
   public boolean isEmpty();
}

拥有这个界面很不错，但没有办法将它添加到现有的类而不更改它。如果幸运的话，这个类是非final的（比如ArrayList），所以你可以编写一个实现它的接口的子类。如果课程是最终的（比如说String），那你就不走运了。

将此与Haskell进行比较。您可以编写类型类：

--Haskell
class HasSize a where
  size :: a -> Int
  isEmpty :: a -> Bool
  isEmpty x = size x == 0

您可以在不触及它们的情况下将现有数据类型添加到类中：

instance HasSize [a] where
   size = length

类型类的另一个不错的属性是隐式调用。例如。如果Java中有Comparator，则需要将其作为显式值传递。在Haskell中，只要适当的实例在范围内，就可以自动使用等效的Ord。

OOP接口和FP类型类之间的区别

3 个答案: