Scala Cats中Monad约束类型无法解析flatMap符号问题

代码定义 #

trait Client[F[_]] {

  def fetchPossiblePairs(fetcher: Uri => F[List[String]]): F[List[Rate.Pair]]

  def fetchQuotes(currencyPairs: List[Rate.Pair], fetcher: Uri => F[List[QuoteDTO]]): F[List[Rate]]

  def convertRate(uri: Uri): F[List[QuoteDTO]]

  def symbols(uri: Uri): F[List[String]]

}

object Quotes {
  private def getCurrencyPairs[F[_]: Monad](client: Client[F],
                                            existingRates: Map[Rate.Pair, Rate]): F[List[Rate.Pair]] =
    if (existingRates.isEmpty) {
      client.fetchPossiblePairs(client.symbols)
    } else {
      existingRates.keySet.toList.pure[F]
    }

  private def updateCache(existingRates: Map[Rate.Pair, Rate], newRates: List[Rate]): Map[Rate.Pair, Rate] =
    newRates.foldRight(existingRates)((rate: Rate, acc: Map[Rate.Pair, Rate]) => acc.updated(rate.pair, rate))
}

可运行但不够优雅的实现 #

object Quotes {
  private def refreshRatesCache[F[_]: Monad](client: Client[F],
                                             existingRates: Map[Rate.Pair, Rate]): F[Map[Rate.Pair, Rate]] = {
    val currencyPairs1 = getCurrencyPairs(client, existingRates)

    Monad[F]
      .flatMap(currencyPairs1)(currencyPairs => client.fetchQuotes(currencyPairs, uri => client.convertRate(uri)))
      .map(quotes => updateCache(existingRates, quotes))
  }
}

问题 #

尝试改用Scala标准for推导式重写refreshRatesCache时，IDE提示“Cannot resolve symbol flatMap”，SBT编译报错“value flatMap is not a member of type parameter F[List[Rate.Pair]]”。

明明getCurrencyPairs返回F[List[Rate.Pair]]，且F[_]带有Monad约束，理论上Scala应该能推断出F的Monad实例并找到flatMap方法，但实际却无法识别。使用版本：Scala 2.13.5、SBT 1.9.0、cats-core 2.5.0、cats-effects 2.4.1。

原因分析 #

问题出在没有导入Cats的Monad语法扩展。Scala的for推导式依赖于类型本身拥有flatMap和map方法，但Cats的Monad类型类是通过隐式扩展来为F[_]添加这些方法的，而非直接在F的定义中实现。

直接调用Monad[F].flatMap(...)是显式使用类型类实例，所以可以运行；但for推导式是语法糖，会被编译为对flatMap和map方法的调用，此时如果没有导入对应的语法扩展，编译器就找不到这些方法。

解决方案 #

导入Cats的Monad语法包，让编译器能够通过隐式扩展为F[_]添加flatMap和map方法：

// 导入必要的语法扩展
import cats.syntax.flatMap._
import cats.syntax.functor._

object Quotes {
  private def refreshRatesCache[F[_]: Monad](client: Client[F],
                                             existingRates: Map[Rate.Pair, Rate]): F[Map[Rate.Pair, Rate]] = {
    for {
      currencyPairs <- getCurrencyPairs(client, existingRates)
      quotes <- client.fetchQuotes(currencyPairs, uri => client.convertRate(uri))
    } yield updateCache(existingRates, quotes)
  }
}

也可以一次性导入所有Cats语法简化代码：

import cats.implicits._

内容的提问来源于stack exchange，提问作者shybovycha