【转】Scala基础知识

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

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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

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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

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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>

复制代码

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

复制代码

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. }

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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

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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)

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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

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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

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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。

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