8、scala函数式编程

一、函数式编程1

1、介绍

Scala中的函数是Java中完全没有的概念。因为Java是完全面向对象的编程语言，没有任何面向过程编程语言的特性，因此Java中的一等公民是类和对象，
而且只有方法的概念，即寄存和依赖于类和对象中的方法。
Java中的方法是绝对不可能脱离类和对象独立存在的。

而Scala是一门既面向对象，又面向过程的语言。因此在Scala中有非常好的面向对象的特性，可以使用Scala来基于面向对象的思想开发大型复杂的系统和工程；
而且Scala也面向过程，因此Scala中有函数的概念。在Scala中，函数与类、对象等一样，都是一等公民。Scala中的函数可以独立存在，不需要依赖任何类和对象。

Scala的函数式编程，就是Scala面向过程的最好的佐证。也正是因为函数式编程，才让Scala具备了Java所不具备的更强大的功能和特性。

而之所以Scala一直没有替代Java，是因为Scala之前一直没有开发过太多知名的应用；而Java则不一样，Java诞生的非常早，上个世界90年代就诞生了，
基于Java开发了大量知名的工程。而且最重要的一点在于Java现在不只是一门编程语言，还是一个庞大的，涵盖了软件开发，甚至大数据、云计算的技术生态，
Java生态中的重要框架和系统就太多了：Spring，Lucene.ActivitisHadop等等。

2、将函数赋值给变量

// Scala中的函数是一等公民，可以独立定义，独立存在，而且可以直接将函数作为值赋值给变量
// Scala的语法规定，将函数赋值给变量时，必须在函数后面加上空格和下划线

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scala> def sayHello(name: String) = println("Hello, " + name)
sayHello: (name: String)Unit

scala> val sayHelloFunc = sayHello _
sayHelloFunc: String => Unit = <function1>

scala> sayHelloFunc("leo")
Hello, leo

3、匿名函数

// Scala中，函数也可以不需要命名，此时函数被称为匿名函数。// 可以直接定义函数之后，将函数赋值给某个变量；也可以将直接定义的匿名函数传入其他函数之中
// Scala定义匿名函数的语法规则就是，(参数名: 参数类型) => 函数体
// 这种匿名函数的语法必须深刻理解和掌握，在spark的中有大量这样的语法，如果没有掌握，是看不懂spark源码的

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scala> val sayHelloFunc = (name: String) => println("Hello, " + name)
sayHelloFunc: String => Unit = <function1>

scala> sayHelloFunc("jack")
Hello, jack

4、高阶函数

// Scala中，由于函数是一等公民，因此可以直接将某个函数传入其他函数，作为参数。这个功能是极其强大的，也是Java这种面向对象的编程语言所不具备的。
// 接收其他函数作为参数的函数，也被称作高阶函数（higher-order function）

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scala> val sayHelloFunc = (name: String) => println("Hello, " + name)
sayHelloFunc: String => Unit = <function1>

scala> def greeting(func: (String) => Unit, name: String) {func(name)}
greeting: (func: String => Unit, name: String)Unit

scala> greeting(sayHelloFunc, "leo")
Hello, leo

scala> Array(1,2,3,4,5).map((num: Int) => num * num)
res3: Array[Int] = Array(1, 4, 9, 16, 25)

//高阶函数的另外一个功能是将函数作为返回值
scala> def getGreetingFunc(msg: String) = (name: String) => println(msg + ", " + name)    #返回值是一个匿名函数
getGreetingFunc: (msg: String)String => Unit

scala> val greetingFuncHello = getGreetingFunc("hello")
greetingFuncHello: String => Unit = <function1>

scala> greetingFuncHello("leo")
hello, leo

5、高阶函数的类型推断

// 高阶函数可以自动推断出参数类型，而不需要写明类型；而且对于只有一个参数的函数，还可以省去其小括号；如果仅有的一个参数在右侧的函数体内只使用一次，
则还可以将接收参数省略，并且将参数用_来替代
// 诸如3 * _的这种语法，必须掌握！！spark源码中大量使用了这种语法！

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scala> def greeting(func: (String) => Unit, name: String) {func(name)}
greeting: (func: String => Unit, name: String)Unit

scala> greeting
greeting   greetingFuncHello

scala> greeting((name) => println("Hello, " + name), "leo")
Hello, leo

scala> def triple(func: (Int) => Int) = {func(3)}
triple: (func: Int => Int)Int

scala> triple(3 * _)
res6: Int = 9

scala> triple(5 * _)
res7: Int = 15

二、函数式编程2

1、Scala的常用高阶函数

// map: 对传入的每个元素都进行映射，返回一个处理后的元素
scala> Array(1,2,3,4,5).map(2 * _)
res8: Array[Int] = Array(2, 4, 6, 8, 10)

// foreach: 对传入的每个元素都进行处理，但是没有返回值
scala> (1 to 9).map("*" * _).foreach(println _)
*
**
***
****
*****
******
*******
********
*********

// filter: 对传入的每个元素都进行条件判断，如果对元素返回true，则保留该元素，否则过滤掉该元素
scala> (1 to 20).filter(_ % 2 == 0)
res11: scala.collection.immutable.IndexedSeq[Int] = Vector(2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20)

// reduceLeft: 从左侧元素开始，进行reduce操作，即先对元素1和元素2进行处理，然后将结果与元素3处理，再将结果与元素4处理，依次类推，即为reduce；
//reduce操作必须掌握！spark编程的重点！！！
//下面这个操作就相当于1*2*3*4*5*6*7*8*9
scala> (1 to 9).reduceLeft(_ * _)
res12: Int = 362880

// sortWith: 对元素进行两两相比，进行排序
scala> Array(2,4,6,8,1,5).sortWith(_ < _)
res13: Array[Int] = Array(1, 2, 4, 5, 6, 8)

2、闭包

//闭包最简洁的解释：函数在变量不处于其有效作用域时，还能够对变量进行访问，即为闭包
scala> def getGreetingFunc(msg: String) = (name: String) => println(msg + ", " + name)
getGreetingFunc: (msg: String)String => Unit

scala> val greetingFuncHello = getGreetingFunc("hello")
greetingFuncHello: String => Unit = <function1>

scala> val greetingHi = getGreetingFunc("Hi")
greetingHi: String => Unit = <function1>

scala> greetingFuncHello("leo")
hello, leo

scala> greetingHi("leo")
Hi, leo

// 两次调用getGreetingFunc函数，传入不同的msg，并创建不同的函数返回
// 然而，msg只是一个局部变量，却在getGreetingFunc执行完之后，还可以继续存在创建的函数之中；greetingFuncHello("leo")，调用时，值为"hello"的msg被保留在了函数体内部，可以反复的使用
// 这种变量超出了其作用域，还可以使用的情况，即为闭包
// Scala通过为每个函数创建对象来实现闭包，实际上对于getGreetingFunc函数创建的函数，msg是作为函数对象的变量存在的，因此每个函数才可以拥有不同的msg
// Scala编译器会确保上述闭包机制

3、SAM转换

// 在Java中，不支持直接将函数传入一个方法作为参数，通常来说，唯一的办法就是定义一个实现了某个接口的类的实例对象，该对象只有一个方法；而这些接口都只有单个的抽象方法，也就是single abstract method，简称为SAM

// 由于Scala是可以调用Java的代码的，因此当我们调用Java的某个方法时，可能就不得不创建SAM传递给方法，非常麻烦；但是Scala又是支持直接传递函数的。此时就可以使用Scala提供的，在调用Java方法时，使用的功能，SAM转换，即将SAM转换为Scala函数

// 要使用SAM转换，需要使用Scala提供的特性，隐式转换

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import javax.swing._
import java.awt.event._

val button = new JButton("Click")
button.addActionListener(new ActionListener {
  override def actionPerformed(event: ActionEvent) {
    println("Click Me!!!")
  }
})

implicit def getActionListener(actionProcessFunc: (ActionEvent) => Unit) = new ActionListener {
  override def actionPerformed(event: ActionEvent) {
    actionProcessFunc(event)
  }
}
button.addActionListener((event: ActionEvent) => println("Click Me!!!"))

3、currying函数

// Curring函数，指的是，将原来接收两个参数的一个函数，转换为两个函数，第一个函数接收原先的第一个参数，然后返回接收原先第二个参数的第二个函数。
// 在函数调用的过程中，就变为了两个函数连续调用的形式
// 在Spark的源码中，也有体现，所以对()()这种形式的Curring函数，必须掌握！

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scala> def sum(a: Int, b:Int) = a + b
sum: (a: Int, b: Int)Int

scala> sum(1, 2)
res17: Int = 3

scala> def sum2(a: Int) = (b: Int) => a + b
sum2: (a: Int)Int => Int

scala> sum2(2)(2)
res18: Int = 4

scala> def sum3(a: Int)(b: Int) = a + b

sum3: (a: Int)(b: Int)Int

scala> sum3(3)(3)

res19: Int = 6

4、return

// Scala中，不需要使用return来返回函数的值，函数最后一行语句的值，就是函数的返回值。在Scala中，return用于在匿名函数中返回值给包含匿名函数的带名函数，
并作为带名函数的返回值。
// 使用return的匿名函数，是必须给出返回类型的，否则无法通过编译

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scala> def greeting(name: String) = {
     |   def sayHello(name: String): String = {
     |     return "Hello, " + name
     |   }
     |   sayHello(name)
     | }
greeting: (name: String)String

scala> greeting("leo")
res20: String = Hello, leo