第3节 Scala中的模式匹配：1 - 5

7.    模式匹配和样例类

Scala有一个十分强大的模式匹配机制，可以应用到很多场合：如switch语句、类型检查等。并且Scala还提供了样例类，对模式匹配进行了优化，可以快速进行匹配。

7.1.   匹配字符串

package cn.itcast.cases
  import scala.util.Random
  
  object CaseDemo01 extends App{
  val arr = Array("hadoop", "zookeeper", "spark")
  val name = arr(Random.nextInt(arr.length))
  name match {
    case "hadoop"    => println("大数据分布式存储和计算框架...")
    case "zookeeper" => println("大数据分布式协调服务框架...")

    case "spark" => println("大数据分布式内存计算框架...")
    case _ => println("我不认识你...")
  }
}

7.2.   匹配类型

package cn.itcast.cases
  import scala.util.Random
  
  object CaseDemo01 extends App{
  val arr = Array("hello", 1, 2.0, CaseDemo)
  val v = arr(Random.nextInt(4))
  println(v)
  v match {
    case x: Int => println("Int " + x)
    case y: Double if(y >= 0) => println("Double "+ y)
    case z: String => println("String " + z)
    case _ => throw new Exception("not match exception")
  }
}

注意：case y: Double if(y >= 0) => ...

模式匹配的时候还可以添加守卫条件。如不符合守卫条件，将掉入case _中。

7.3.   匹配数组、元组、集合

package cn.itcast.cases
  
  object CaseDemo03 extends App{
 
  val arr = Array(1, 3, 5)
  arr match {
    case Array(1, x, y) => println(x + " " + y)
    case Array(0) => println("only 0")
    case Array(0, _*) => println("0 ...")
    case _ => println("something else")
  }
 
  val lst = List(3, -1)
  lst match {
    case 0 :: Nil => println("only 0")
    case x :: y :: Nil => println(s"x: $x y: $y")
    case 0 :: tail => println("0 ...")
    case _ => println("something else")
  }
 
  val tup = (1, 3, 7)
  tup match {
    case (1, x, y) => println(s"1, $x , $y")
    case (_, z, 5) => println(z)
    case  _ => println("else")
  }
}

注意：在Scala中列表要么为空（Nil表示空列表）要么是一个head元素加上一个tail列表。

9 :: List(5, 2)  :: 操作符是将给定的头和尾创建一个新的列表

注意：:: 操作符是右结合的，如9 :: 5 :: 2 :: Nil相当于 9 :: (5 :: (2 :: Nil))

7.4.   样例类

在Scala中样例类是一种特殊的类，可用于模式匹配。

定义形式：

case class 类型，是多例的，后面要跟构造参数。 case class Student(name:String)

case object 类型，是单例的。        case object Person

package cn.itcast.cases
  import scala.util.Random

  case class SubmitTask(id: String, name: String)
  case class HeartBeat(time: Long)
  case object CheckTimeOutTask
 
  object CaseDemo04 extends App{
  val arr = Array(CheckTimeOutTask, HeartBeat(12333), SubmitTask("0001", "task-0001"))
 
  arr(Random.nextInt(arr.length)) match {
    case SubmitTask(id, name) => {
      println(s"$id, $name")
    }
    case HeartBeat(time) => {
      println(time)
    }
    case CheckTimeOutTask => {
      println("check")
    }
  }
}

7.5.   Option类型

在Scala中Option类型用样例类来表示可能存在或者可能不存在的值(Option的子类有Some和None)。Some包装了某个值，None表示没有值

package cn.itcast.cases
 
  object OptionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val map = Map("a" -> 1, "b" -> 2)
    val v = map.get("b") match {
      case Some(i) => i
      case None => 0
    }
    println(v)
    //更好的方式
    val v1 = map.getOrElse("c", 0)
    println(v1)
  }
}

7.6.   偏函数

被包在花括号内没有match的一组case语句是一个偏函数，它是PartialFunction[A, B]的一个实例，A代表输入参数类型，B代表返回结果类型，常用作输入模式匹配，偏函数最大的特点就是它只接受和处理其参数定义域的一个子集。

package cn.itcast.cases
  
  object PartialFuncDemo  {
 
  valfunc1: PartialFunction[String, Int] = {
    case "one" => 1
    case "two" => 2
    case _ => -1
  }

  def func2(num: String) : Int = num match {
    case "one" => 1
    case "two" => 2
    case _ => -1
  }

  def main(args: Array[String]) {
    println(func1("one"))
    println(func2("one"))
  }
}

8.    Scala中的协变、逆变、非变

8.1.   协变、逆变、非变介绍

Array[String]   Array[Object]

协变和逆变主要是用来解决参数化类型的泛化问题。Scala的协变与逆变是非常有特色的，完全解决了Java中泛型的一大缺憾；举例来说，Java中，如果有 A是 B的子类，但 Card[A] 却不是 Card[B] 的子类；而 Scala 中，只要灵活使用协变与逆变，就可以解决此类 Java 泛型问题；

由于参数化类型的参数（参数类型）是可变的，当两个参数化类型的参数是继承关系（可泛化），那被参数化的类型是否也可以泛化呢？Java中这种情况下是不可泛化的，然而Scala提供了三个选择，即协变(“+”)、逆变（“-”）和非变。

下面说一下三种情况的含义，首先假设有参数化特征Queue，那它可以有如下三种定义。

(1)  trait Queue[T] {}

这是非变情况。这种情况下，当类型B是类型A的子类型，则Queue[B]与Queue[A]没有任何从属关系，这种情况是和Java一样的。

(2)  trait Queue[+T] {} 
         这是协变情况。这种情况下，当类型B是类型A的子类型，则Queue[B]也可以认为是Queue[A]的子类型，即Queue[B]可以泛化为Queue[A]。也就是被参数化类型的泛化方向与参数类型的方向是一致的，所以称为协变。

(3)   trait Queue[-T] {}

这是逆变情况。这种情况下，当类型B是类型A的子类型，则Queue[A]反过来可以认为是Queue[B]的子类型。也就是被参数化类型的泛化方向与参数类型的方向是相反的，所以称为逆变。

8.2.   协变、逆变、非变总结

• C[+T]：如果A是B的子类，那么C[A]是C[B]的子类。
• C[-T]：如果A是B的子类，那么C[B]是C[A]的子类。
• C[T]： 无论A和B是什么关系，C[A]和C[B]没有从属关系。

8.3.   案例

package cn.itcast.scala.enhance.covariance

class Super
class Sub extends Super
//协变
class Temp1[+A](title: String)
//逆变
class Temp2[-A](title: String)
//非变
class Temp3[A](title: String)
 
object Covariance_demo{
  def main(args: Array[String]) {
    //支持协变 Temp1[Sub]还是Temp1[Super]的子类
    val t1: Temp1[Super] = new Temp1[Sub]("hello scala!!!")
    //支持逆变 Temp1[Super]是Temp1[Sub]的子类
    val t2: Temp2[Sub] = new Temp2[Super]("hello scala!!!")
    //支持非变 Temp3[Super]与Temp3[Sub]没有从属关系，如下代码会报错
    //val t3: Temp3[Sub] = new Temp3[Super]("hello scala!!!")

//val t4: Temp3[Super] = new Temp3[Sub]("hello scala!!!")
    println(t1.toString)
    println(t2.toString)
  }
}

9.    Scala中的上下界

9.1.  上界、下界介绍

Java中：

?  extends  T ：上界，表示参数类型？必须是某个类型T或T的子类；

?  super  T ：下界，表示参数类型？必须是某个类型T或T的父类。

在指定泛型类型时，有时需要界定泛型类型的范围，而不是接收任意类型。比如，要求某个泛型类型，必须是某个类的子类，这样在程序中就可以放心的调用父类的方法，程序才能正常的使用与运行。此时，就可以使用上下边界Bounds的特性；

Scala的上下边界特性允许泛型类型是某个类的子类，或者是某个类的父类；

(1) U >: T     ?  super  T

这是类型下界的定义，也就是U必须是类型T的父类(或本身，自己也可以认为是自己的父类)。

(2) S <: T    ?  extends T

这是类型上界的定义，也就是S必须是类型T的子类（或本身，自己也可以认为是自己的子类)。