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【转】Scala基础知识

2024-08-13 04:20:55   222人阅读

原文地址、续

课程内容:

  • 关于这节课
  • 表达式
  • 值
  • 函数
  • 类
  • 继承
  • 特质
  • 类型
  • apply方法
  • 单例对象
  • 函数即对象
  • 包
  • 模式匹配
  • 样本类
  • try-catch-finally



关于这节课
最初的几个星期将涵盖基本语法和概念，然后我们将通过更多的练习展开这些内容。
有一些例子是以解释器交互的形式给出的，另一些则是以源文件的形式给出的。
安装一个解释器，可以使探索问题空间变得更容易。

为什么选择 Scala?
·表达能力
    ·函数是一等公民
    ·闭包
·简洁
    ·类型推断
    ·函数创建的文法支持
·Java互操作性
    ·可重用Java库
    ·可重用Java工具
    ·没有性能惩罚

Scala 如何工作?
·编译成Java字节码
·可在任何标准JVM上运行
    ·甚至是一些不规范的JVM上，如Dalvik
    ·Scala编译器是Java编译器的作者写的


用 Scala 思考
Scala不仅仅是更好的Java。你应该用全新的头脑来学习它，你会从这些课程中认识到这一点的。

启动解释器
使用自带的sbt console启动。
  1. $ sbt console

  3. [...]

  5. Welcome to Scala version 2.8.0.final (Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM, Java 1.6.0_20).
  6. Type in expressions to have them evaluated.
  7. Type :help for more information.

  9. scala>
复制代码

表达式
  1. scala> 1 + 1
  2. res0: Int = 2
复制代码
res0是解释器自动创建的变量名称，用来指代表达式的计算结果。它是Int类型，值为2。
Scala中（几乎）一切都是表达式。

值
你可以给一个表达式的结果起个名字赋成一个不变量（val）。
  1. scala> val two = 1 + 1
  2. two: Int = 2
复制代码
你不能改变这个不变量的值.

变量
如果你需要修改这个名称和结果的绑定，可以选择使用var。
  1. scala> var name = "steve"
  2. name: java.lang.String = steve

  4. scala> name = "marius"
  5. name: java.lang.String = marius
复制代码


函数
你可以使用def创建函数.
  1. scala> def addOne(m: Int): Int = m + 1
  2. addOne: (m: Int)Int
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在Scala中，你需要为函数参数指定类型签名。
  1. scala> val three = addOne(2)
  2. three: Int = 3
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如果函数不带参数，你可以不写括号。
  1. scala> def three() = 1 + 2
  2. three: ()Int

  4. scala> three()
  5. res2: Int = 3

  7. scala> three
  8. res3: Int = 3
复制代码

匿名函数
你可以创建匿名函数。
  1. scala> (x: Int) => x + 1
  2. res2: (Int) => Int = <function1>
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这个函数为名为x的Int变量加1。
  1. scala> res2(1)
  2. res3: Int = 2
复制代码
你可以传递匿名函数，或将其保存成不变量。
  1. scala> val addOne = (x: Int) => x + 1
  2. addOne: (Int) => Int = <function1>

  4. scala> addOne(1)
  5. res4: Int = 2
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如果你的函数有很多表达式，可以使用{}来格式化代码，使之易读。
  1. def timesTwo(i: Int): Int = {
  2.   println("hello world")
  3.   i * 2
  4. }
复制代码
对匿名函数也是这样的。
  1. scala> { i: Int =>
  2.   println("hello world")
  3.   i * 2
  4. }
  5. res0: (Int) => Int = <function1>
复制代码
在将一个匿名函数作为参数进行传递时，这个语法会经常被用到。

部分应用（Partial application）
你可以使用下划线“_”部分应用一个函数，结果将得到另一个函数。Scala使用下划线表示不同上下文中的不同事物，你通常可以把它看作是一个没有命名的神奇通配符。在{ _ + 2 }的上下文中，它代表一个匿名参数。你可以这样使用它：
  1. scala> def adder(m: Int, n: Int) = m + n
  2. adder: (m: Int,n: Int)Int
复制代码
  1. scala> val add2 = adder(2, _:Int)
  2. add2: (Int) => Int = <function1>

  4. scala> add2(3)
  5. res50: Int = 5
复制代码
你可以部分应用参数列表中的任意参数，而不仅仅是最后一个。

柯里化函数
有时会有这样的需求：允许别人一会在你的函数上应用一些参数，然后又应用另外的一些参数。
例如一个乘法函数，在一个场景需要选择乘数，而另一个场景需要选择被乘数。
  1. scala> def multiply(m: Int)(n: Int): Int = m * n
  2. multiply: (m: Int)(n: Int)Int
复制代码
你可以直接传入两个参数。
  1. scala> multiply(2)(3)
  2. res0: Int = 6
复制代码
你可以填上第一个参数并且部分应用第二个参数。
  1. scala> val timesTwo = multiply(2) _
  2. timesTwo: (Int) => Int = <function1>

  4. scala> timesTwo(3)
  5. res1: Int = 6
复制代码
你可以对任何多参数函数执行柯里化。例如之前的adder函数
  1. scala> (adder _).curried
  2. res1: (Int) => (Int) => Int = <function1>
复制代码

可变长度参数
这是一个特殊的语法，可以向方法传入任意多个同类型的参数。例如要在多个字符串上执行String的capitalize函数，可以这样写：
  1. def capitalizeAll(args: String*) = {
  2.   args.map { arg =>
  3.     arg.capitalize
  4.   }
  5. }

  7. scala> capitalizeAll("rarity", "applejack")
  8. res2: Seq[String] = ArrayBuffer(Rarity, Applejack)
复制代码

类
  1. scala> class Calculator {
  2.      |   val brand: String = "HP"
  3.      |   def add(m: Int, n: Int): Int = m + n
  4.      | }
  5. defined class Calculator

  7. scala> val calc = new Calculator
  8. calc: Calculator = Calculator@e75a11

  10. scala> calc.add(1, 2)
  11. res1: Int = 3

  13. scala> calc.brand
  14. res2: String = "HP"
复制代码
上面的例子展示了如何在类中用def定义方法和用val定义字段值。方法就是可以访问类的状态的函数。

构造函数
构造函数不是特殊的方法，他们是除了类的方法定义之外的代码。让我们扩展计算器的例子，增加一个构造函数参数，并用它来初始化内部状态。
  1. class Calculator(brand: String) {
  2.   /**
  3.    * A constructor.
  4.    */
  5.   val color: String = if (brand == "TI") {
  6.     "blue"
  7.   } else if (brand == "HP") {
  8.     "black"
  9.   } else {
  10.     "white"
  11.   }

  13.   // An instance method.
  14.   def add(m: Int, n: Int): Int = m + n
  15. }
复制代码
注意两种不同风格的评论。
你可以使用构造函数来构造一个实例：
  1. scala> val calc = new Calculator("HP")
  2. calc: Calculator = Calculator@1e64cc4d

  4. scala> calc.color
  5. res0: String = black
复制代码

表达式
上文的Calculator例子说明了Scala是如何面向表达式的。颜色的值就是绑定在一个if/else表达式上的。Scala是高度面向表达式的：大多数东西都是表达式而非指令。

旁白: 函数 vs 方法
函数和方法在很大程度上是可以互换的。由于函数和方法是如此的相似，你可能都不知道你调用的东西是一个函数还是一个方法。而当真正碰到的方法和函数之间的差异的时候，你可能会感到困惑。
  1. scala> class C {
  2.      |   var acc = 0
  3.      |   def minc = { acc += 1 }
  4.      |   val finc = { () => acc += 1 }
  5.      | }
  6. defined class C

  8. scala> val c = new C
  9. c: C = C@1af1bd6

  11. scala> c.minc // calls c.minc()

  13. scala> c.finc // returns the function as a value:
  14. res2: () => Unit = <function0>
复制代码
当你可以调用一个不带括号的“函数”，但是对另一个却必须加上括号的时候，你可能会想哎呀，我还以为自己知道Scala是怎么工作的呢。也许他们有时需要括号？你可能以为自己用的是函数，但实际使用的是方法。
在实践中，即使不理解方法和函数上的区别，你也可以用Scala做伟大的事情。如果你是Scala新手，而且在读两者的差异解释，你可能会跟不上。不过这并不意味着你在使用Scala上有麻烦。它只是意味着函数和方法之间的差异是很微妙的，只有深入语言内部才能清楚理解它。

继承
  1. class ScientificCalculator(brand: String) extends Calculator(brand) {
  2.   def log(m: Double, base: Double) = math.log(m) / math.log(base)
  3. }
复制代码
参考 Effective Scala 指出如果子类与父类实际上没有区别，类型别名是优于继承的。A Tour of Scala 详细介绍了子类化。

重载方法
  1. class EvenMoreScientificCalculator(brand: String) extends ScientificCalculator(brand) {
  2.   def log(m: Int): Double = log(m, math.exp(1))
  3. }
复制代码

抽象类
你可以定义一个抽象类，它定义了一些方法但没有实现它们。取而代之是由扩展抽象类的子类定义这些方法。你不能创建抽象类的实例。
  1. scala> abstract class Shape {
  2.      |   def getArea():Int    // subclass should define this
  3.      | }
  4. defined class Shape

  6. scala> class Circle(r: Int) extends Shape {
  7.      |   def getArea():Int = { r * r * 3 }
  8.      | }
  9. defined class Circle

  11. scala> val s = new Shape
  12. <console>:8: error: class Shape is abstract; cannot be instantiated
  13.        val s = new Shape
  14.                ^

  16. scala> val c = new Circle(2)
  17. c: Circle = Circle@65c0035b
复制代码

特质（Traits）
特质是一些字段和行为的集合，可以扩展或混入（mixin）你的类中。
  1. trait Car {
  2.   val brand: String
  3. }

  5. trait Shiny {
  6.   val shineRefraction: Int
  7. }
复制代码
  1. class BMW extends Car {
  2.   val brand = "BMW"
  3. }
复制代码
通过with关键字，一个类可以扩展多个特质：
  1. class BMW extends Car with Shiny {
  2.   val brand = "BMW"
  3.   val shineRefraction = 12
  4. }
复制代码
参考 Effective Scala 对特质的观点。
什么时候应该使用特质而不是抽象类？ 如果你想定义一个类似接口的类型，你可能会在特质和抽象类之间难以取舍。这两种形式都可以让你定义一个类型的一些行为，并要求继承者定义一些其他行为。一些经验法则：
  • 优先使用特质。一个类扩展多个特质是很方便的，但却只能扩展一个抽象类。
  • 如果你需要构造函数参数，使用抽象类。因为抽象类可以定义带参数的构造函数，而特质不行。例如，你不能说trait t(i: Int) {}，参数i是非法的。
你不是问这个问题的第一人。可以查看更全面的答案： stackoverflow: Scala特质 vs 抽象类 , 抽象类和特质的区别, andScala编程: 用特质，还是不用特质？


类型
此前，我们定义了一个函数的参数为Int，表示输入是一个数字类型。其实函数也可以是泛型的，来适用于所有类型。当这种情况发生时，你会看到用方括号语法引入的类型参数。下面的例子展示了一个使用泛型键和值的缓存。
  1. trait Cache[K, V] {
  2.   def get(key: K): V
  3.   def put(key: K, value: V)
  4.   def delete(key: K)
  5. }
复制代码
方法也可以引入类型参数。
  1. def remove[K](key: K)
复制代码

apply 方法
当类或对象有一个主要用途的时候，apply方法为你提供了一个很好的语法糖。
  1. scala> class Foo {}
  2. defined class Foo

  4. scala> object FooMaker {
  5.      |   def apply() = new Foo
  6.      | }
  7. defined module FooMaker

  9. scala> val newFoo = FooMaker()
  10. newFoo: Foo = Foo@5b83f762
复制代码
或
  1. scala> class Bar {
  2.      |   def apply() = 0
  3.      | }
  4. defined class Bar

  6. scala> val bar = new Bar
  7. bar: Bar = Bar@47711479

  9. scala> bar()
  10. res8: Int = 0
复制代码
在这里，我们实例化对象看起来像是在调用一个方法。以后会有更多介绍！

单例对象
单例对象用于持有一个类的唯一实例。通常用于工厂模式。
  1. object Timer {
  2.   var count = 0

  4.   def currentCount(): Long = {
  5.     count += 1
  6.     count
  7.   }
  8. }
复制代码
可以这样使用：
  1. scala> Timer.currentCount()
  2. res0: Long = 1
复制代码
单例对象可以和类具有相同的名称，此时该对象也被称为“伴生对象”。我们通常将伴生对象作为工厂使用。
下面是一个简单的例子，可以不需要使用’new’来创建一个实例了。
  1. class Bar(foo: String)

  3. object Bar {
  4.   def apply(foo: String) = new Bar(foo)
  5. }
复制代码

函数即对象
在Scala中，我们经常谈论对象的函数式编程。这是什么意思？到底什么是函数呢？
函数是一些特质的集合。具体来说，具有一个参数的函数是Function1特质的一个实例。这个特征定义了apply()语法糖，让你调用一个对象时就像你在调用一个函数。
  1. scala> object addOne extends Function1[Int, Int] {
  2.      |   def apply(m: Int): Int = m + 1
  3.      | }
  4. defined module addOne

  6. scala> addOne(1)
  7. res2: Int = 2
复制代码
这个Function特质集合下标从0开始一直到22。为什么是22？这是一个主观的魔幻数字(magic number)。我从来没有使用过多于22个参数的函数，所以这个数字似乎是合理的。
apply语法糖有助于统一对象和函数式编程的二重性。你可以传递类，并把它们当做函数使用，而函数本质上是类的实例。
这是否意味着，当你在类中定义一个方法时，得到的实际上是一个Function*的实例？不是的，在类中定义的方法是方法而不是函数。在repl中独立定义的方法是Function*的实例。
类也可以扩展Function，这些类的实例可以使用()调用。
  1. scala> class AddOne extends Function1[Int, Int] {
  2.      |   def apply(m: Int): Int = m + 1
  3.      | }
  4. defined class AddOne

  6. scala> val plusOne = new AddOne()
  7. plusOne: AddOne = <function1>

  9. scala> plusOne(1)
  10. res0: Int = 2
复制代码
可以使用更直观快捷的extends (Int => Int)代替extends Function1[Int, Int]
  1. class AddOne extends (Int => Int) {
  2.   def apply(m: Int): Int = m + 1
  3. }
复制代码

包
你可以将代码组织在包里。
  1. package com.twitter.example
复制代码
在文件头部定义包，会将文件中所有的代码声明在那个包中。
值和函数不能在类或单例对象之外定义。单例对象是组织静态函数(static function)的有效工具。
  1. package com.twitter.example

  3. object colorHolder {
  4.   val BLUE = "Blue"
  5.   val RED = "Red"
  6. }
复制代码
现在你可以直接访问这些成员
  1. println("the color is: " + com.twitter.example.colorHolder.BLUE)
复制代码
注意在你定义这个对象时Scala解释器的返回：
  1. scala> object colorHolder {
  2.      |   val Blue = "Blue"
  3.      |   val Red = "Red"
  4.      | }
  5. defined module colorHolder
复制代码
这暗示了Scala的设计者是把对象作为Scala的模块系统的一部分进行设计的。

模式匹配
这是Scala中最有用的部分之一。
匹配值
  1. val times = 1

  3. times match {
  4.   case 1 => "one"
  5.   case 2 => "two"
  6.   case _ => "some other number"
  7. }
复制代码
使用守卫进行匹配
  1. times match {
  2.   case i if i == 1 => "one"
  3.   case i if i == 2 => "two"
  4.   case _ => "some other number"
  5. }
复制代码
注意我们是怎样将值赋给变量’i’的。
在最后一行指令中的_是一个通配符；它保证了我们可以处理所有的情况。
否则当传进一个不能被匹配的数字的时候，你将获得一个运行时错误。我们以后会继续讨论这个话题的。

参考 Effective Scala 对什么时候使用模式匹配 和 模式匹配格式化的建议. A Tour of Scala 也描述了 模式匹配

匹配类型
你可以使用 match来分别处理不同类型的值。
  1. def bigger(o: Any): Any = {
  2.   o match {
  3.     case i: Int if i < 0 => i - 1
  4.     case i: Int => i + 1
  5.     case d: Double if d < 0.0 => d - 0.1
  6.     case d: Double => d + 0.1
  7.     case text: String => text + "s"
  8.   }
  9. }
复制代码

匹配类成员
还记得我们之前的计算器吗。
让我们通过类型对它们进行分类。
一开始会很痛苦。
  1. def calcType(calc: Calculator) = calc match {
  2.   case _ if calc.brand == "hp" && calc.model == "20B" => "financial"
  3.   case _ if calc.brand == "hp" && calc.model == "48G" => "scientific"
  4.   case _ if calc.brand == "hp" && calc.model == "30B" => "business"
  5.   case _ => "unknown"
  6. }
复制代码
(⊙o⊙)哦，太痛苦了。幸好Scala提供了一些应对这种情况的有效工具。

样本类 Case Classes
使用样本类可以方便得存储和匹配类的内容。你不用new关键字就可以创建它们。
  1. scala> case class Calculator(brand: String, model: String)
  2. defined class Calculator

  4. scala> val hp20b = Calculator("hp", "20b")
  5. hp20b: Calculator = Calculator(hp,20b)
复制代码
样本类基于构造函数的参数，自动地实现了相等性和易读的toString方法。
  1. scala> val hp20b = Calculator("hp", "20b")
  2. hp20b: Calculator = Calculator(hp,20b)

  4. scala> val hp20B = Calculator("hp", "20b")
  5. hp20B: Calculator = Calculator(hp,20b)

  7. scala> hp20b == hp20B
  8. res6: Boolean = true
复制代码
样本类也可以像普通类那样拥有方法。

使用样本类进行模式匹配
case classes are designed to be used with pattern matching. Let’s simplify our calculator classifier example from earlier.
样本类就是被设计用在模式匹配中的。让我们简化之前的计算器分类器的例子。
  1. val hp20b = Calculator("hp", "20B")
  2. val hp30b = Calculator("hp", "30B")

  4. def calcType(calc: Calculator) = calc match {
  5.   case Calculator("hp", "20B") => "financial"
  6.   case Calculator("hp", "48G") => "scientific"
  7.   case Calculator("hp", "30B") => "business"
  8.   case Calculator(ourBrand, ourModel) => "Calculator: %s %s is of unknown type".format(ourBrand, ourModel)
  9. }
复制代码
最后一句也可以这样写
  1. case Calculator(_, _) => "Calculator of unknown type"
复制代码
或者我们完全可以不将匹配对象指定为Calculator类型
  1. case _ => "Calculator of unknown type"
复制代码
或者我们也可以将匹配的值重新命名。
  1. case c@Calculator(_, _) => "Calculator: %s of unknown type".format(c)
复制代码

异常
Scala中的异常可以在try-catch-finally语法中通过模式匹配使用。
  1. try {
  2.   remoteCalculatorService.add(1, 2)
  3. } catch {
  4.   case e: ServerIsDownException => log.error(e, "the remote calculator service is unavailable. should have kept your trusty HP.")
  5. } finally {
  6.   remoteCalculatorService.close()
  7. }
复制代码
try也是面向表达式的
  1. val result: Int = try {
  2.   remoteCalculatorService.add(1, 2)
  3. } catch {
  4.   case e: ServerIsDownException => {
  5.     log.error(e, "the remote calculator service is unavailable. should have kept your trusty HP.")
  6.     0
  7.   }
  8. } finally {
  9.   remoteCalculatorService.close()
  10. }
复制代码
这并不是一个完美编程风格的展示，而只是一个例子，用来说明try-catch-finally和Scala中其他大部分事物一样是表达式。
当一个异常被捕获处理了，finally块将被调用；它不是表达式的一部分。

Built at @twitter by @stevej, @marius, and @lahosken with much help from @evanm, @sprsquish, @kevino, @zuercher, @timtrueman, @wickman, and @mccv; Russian translation by appigram; Chinese simple translation by jasonqu; Korean translation by enshahar;

Licensed under the Apache License v2.0.

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