types - 为什么要在Julia中创建抽象父类(super class)型？

Question

我正在查看某人的代码，并且在创建结构时使用了<:。我查看了docs，发现这意味着他们正在创建抽象父类(super class)型。谁能解释这是什么以及为什么要使用它？

Answer 1

什么是抽象类型？

抽象类型是类型层次结构中的节点:它们将类型分组在一起。这使您可以编写适用于整个类型组的方法:

julia> abstract type AbstractFoo end

julia> struct Foo1 <: AbstractFoo end

julia> struct Foo2 <: AbstractFoo end

julia> foo_op(x::AbstractFoo) = "yay!"
foo_op (generic function with 1 method)

julia> foo_op(Foo1())
"yay!"

julia> foo_op(Foo2())
"yay!"

为什么抽象类型有用？

抽象类型使您可以将行为与实现分开。这对于性能至关重要。当您声明抽象父类(super class)型 时，您会自动继承该父类(super class)型的核心行为，但可以自由地实现该行为的更有效实现。

一个常见的示例是 AbstractArray抽象类型。它表示访问元素的某些多维集合的单个元素的能力。给定一些问题，我们通常可以选择一个抽象数组的子类型来产生有效的操作: 子类型上的附加约束构成了程序员可以利用的信息，以使某些操作更有效。

例如，假设我们要查找1..N的总和。我们可以使用整数数组，但是与 UnitRange相比，这将是非常低效的。 UnitRange的选择可编码有关数据特征的信息。我们可以利用以提高效率的信息。 (有关此示例的更多信息，请参见 this answer)。

julia> using BenchmarkTools

julia> @btime sum($(1:1000_000))
  0.012 ns (0 allocations: 0 bytes)
500000500000

julia> @btime sum($(collect(1:1000_000)))
  229.979 μs (0 allocations: 0 bytes)
500000500000

BitArray为 bool 数组提供空间有效的表示， SparseArrays为稀疏数据提供有效的操作，依此类推。如果您拥有一些通常表现得像抽象数组但具有独特特征的数据，则可以定义自己的子类型。

这种模式可以推广到其他抽象类型。使用它们可以对某些共享行为的不同实现进行分组。