Scala
by smallnest

Scala简明教程

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  1. 变量声明
  2. 函数
  3. 包package
  4. 数据结构
  5. 字符串
  6. 控制流程
  7. 模式匹配
  8. 面向对象
  9. 泛型
  10. 注解
  11. Implicit
  12. 空对象Nil,Null,null,Unit,Nothing,None

Scala是一门多范式（multi-paradigm）的编程语言。
Scala源代码被编译成Java字节码，所以它可以运行于JVM之上，并可以调用现有的Java类库。
洛桑联邦理工学院的Martin Odersky于2001年基于Funnel的工作开始设计Scala。Funnel是把函数式编程思想和佩特里网相结合的一种编程语言。Odersky先前的工作是Generic Java和javac。Java平台的Scala于2003年底/2004年初发布。该语言第二个版本，v2.0，发布于2006年3月。

  • Scala是面向对象的，比Java更彻底
    一切皆为对象， 数值，函数都是对象
  • 全部支持函数式编程
    包括函数即是对象,lambda,currying, type inference, immutability, lazy evaluation, and pattern matching
  • 强大的静态类型系统
    algebraic data types, covariance and contravariance, higher-order types, anonymous types, generic classes, upper and lower type bounds, inner classes and abstract types as object members, compound types, explicitly typed self references , views and polymorphic methods
  • 其它Java不支持的功能： operator overloading, optional parameters, named parameters, raw strings, and no checked exceptions

2009年4月，Twitter宣布他们已经把大部分后端程序从Ruby迁移到Scala，其余部分也打算要迁移。这里有一篇文章解释Twitter为什么使用Scala编程语言。
Engineer-to-Engineer Series Programming Languages Programming Languages Scala Talks
Coursera把Scala作为服务器语言使用。Why we love Scala at Coursera
一些Scala学习资料：

大数据生态圈中的Kafka和Spark都是由Scala开发的，这也是我为什么学习Scala的原因之一。
作为一个十多年Java程序员，同时在学习Scala和go这两种语言。 学习的过程中感觉go语言太好学了， 入手很快， 而Scala的语法和类C语言如Java，C#等很不一样， 很多语法的技巧在里面。 基于此，我特地整理了这篇文章。 简单扼要的介绍Scala语言的知识点，尤其是和Java不太一样的地方。

变量声明

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var x = 5
var x:Double = 5
val y = 7

var声明变量， val声明常量， 类型可省略， Scala可以推断出数据类型

函数

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def f(x: Int) = { x*x }
def f(x: Any): Unit = println(x)
  • 定义函数， 返回值类型可省略， =等号后面可以是块定义或者表达式。
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reply()
reply
  • 无参数的函数调用时可以省略括号。
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names foreach (n => println(n))
names mkString ","
optStr getOrElse "<empty>"

一个参数时可以使用infix写法
infix操作符可以定义如下：

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   class MyBool(x: Boolean) {
    def and(that: MyBool): MyBool = if (x) that else this
    def or(that: MyBool): MyBool = if (x) this else that
    def negate: MyBool = new MyBool(!x)
 
 def not(x: MyBool) = x negate; // semicolon required here
    def xor(x: MyBool, y: MyBool) = (x or y) and not(x and y)
   }
//更多例子
   5.+(3); 5 + 3
   (1 to 5) map (_*2)
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def f(x: R)
def f(x: => R)
  • 第一个call-by-value ，第二个call-by-name(lazy parameters)
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(x:R) => x*x

  • 匿名函数（lambda表达式）

  • *=>*可以由 ⇒ 字符替代（\u21D2），同样 *<-*和 *->*也可以由单个的字符取代： ← 和 →

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(1 to 5).map(_*2)
(1 to 5).reduceLeft( _+_ )
  • 下划线代表替代， 更多的下划线功能参看 讨论
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(1 to 5).map(2*)
等价
(1 to 5).map(2* _)
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(1 to 5).map { val x=_*2; println(x); x }
(1 to 5) filter {_%2 == 0} map {_*2}
  • 匿名函数的块风格实现，最后一个语句作为返回值
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def compose(g:R=>R, h:R=>R) = (x:R) => g(h(x))
val f = compose({_*2}, {_-1})
  • 多个块作为参数
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val zscore = (mean:R, sd:R) => (x:R) => (x-mean)/sd 	//currying, obvious syntax.
def zscore(mean:R, sd:R) = (x:R) => (x-mean)/sd 	//currying, obvious syntax
def zscore(mean:R, sd:R)(x:R) = (x-mean)/sd       //currying, 语法糖，也叫参数分组. 但是必须按照下面的语法调用:
val normer = zscore(7, 0.4)_         //需要尾部的下划线，仅限于上面一行的语法糖
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def sum(args: Int*) = args.reduceLeft(_+_)
  • 可变参数

包package

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import scala.collection._ 	//通配符导入，类似java中的.*
import scala.collection.Vector
import scala.collection.{Vector, Sequence} 	//导入多个
import scala.collection.{Vector => Vec28} 	//别名.
import java.util.{Date => _, _} 	//除了Date,其它都导入

package pkg at start of file
package pkg { ... }

一般语句后面可以省略 ;

数据结构

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(1,2,3)
var (x,y,z) = (1,2,3)
  • tuple类型
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var xs = List(1,2,3)
xs(2)
  • List类型
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1 :: List(2,3)
List(1, 2) ::: List(2, 3)
List(1, 2) ++ Set(3, 4, 3)

一些特殊的操作符

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1 to 5 same as 1 until 6
1 to 10 by 2
  • range

字符串

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val name = "James"
println(s"Hello, $name") // Hello, James
 println(s"1 + 1 = ${1 + 1}")

s前缀， 替换字符串中的变量或表达式

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val height = 1.9d
val name = "James"
println(f"$name%s is $height%2.2f meters tall") // James is 1.90 meters tall

f前缀， printf风格的格式化

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scala> raw"a\nb"
res1: String = a\nb

raw前缀， 原始字符，不转义

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scala> "a".r
res1: scala.util.matching.Regex = a

r后缀， 正则表达式

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implicit class JsonHelper(private val sc: StringContext) extends AnyVal {
  def json(args: Any*): JSONObject = ...
}
val x: JSONObject = json"{ a: $a }"

自定义的字符串拦截器

控制流程

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if (check) happy else sad
if (check) happy   //下面一样
if (check) happy else ()
  • if语句
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while (x < 5) { println(x); x += 1} 
do { println(x); x += 1} while (x < 5)
  • while语句
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import scala.util.control.Breaks._
breakable {
  for (x <- xs) {
    if (Math.random < 0.1) break
  }
}
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for (x <- xs if x%2 == 0) yield x*10 //与下面的等价
xs.filter(_%2 == 0).map(_*10)

for ((x,y) <- xs zip ys) yield x*y //与下面的等价
(xs zip ys) map { case (x,y) => x*y }

for (x <- xs; y <- ys) yield x*y  //与下面的等价
xs flatMap {x => ys map {y => x*y}}

for (x <- xs; y <- ys) { //双层嵌套，类似for {for {}}
	println("%d/%d = %.1f".format(x,y, x*y))
}

for (i <- 1 to 5) {
	println(i)
}

for (i <- 1 until 5) {
	println(i)
}

模式匹配

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(xs zip ys) map { case (x,y) => x*y }
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val v42 = 42
Some(3) match {
case Some(`v42`) => println("42")
case _ => println("Not 42")
}
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val UppercaseVal = 42
Some(3) match {
case Some(UppercaseVal) => println("42")
case _ => println("Not 42")
}

case class自动生成equals和toString,参数相同则==返回true

面向对象

没有访问修饰符的class或者类成员默认都是public类型的。

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class C(x: R) //等价于
class C(private val x: R)
var c = new C(4)
  • 参数是private类型
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class C(val x: R)
var c = new C(4)
c.x
  • 参数是public类型
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class C(var x: R) {
assert(x > 0, "positive please") //constructor is class body，所以你可以在这里写一些语句
var y = x  //public成员
val readonly = 5 //只能读取，无法set
private var secret = 1 //private成员
def this = this(42) //其它构造函数
}
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new{ ... }
abstract class D { ... }
class C extends D { ... } 	//继承
class D(var x: R)
class C(x: R) extends D(x) 	//继承和构造函数参数. (wishlist: automatically pass-up params by default)
object O extends D { ... } 	//object定义单例
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trait T { ... } //traits.
class C extends T { ... } //实现接口. no constructor params. mixin-able.
class C extends D with T { ... }
trait T1; trait T2 //多个traits
class C extends T1 with T2
class C extends D with T1 with T2 
class C extends D { override def f = ...} //必须声明override
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new java.io.File("f") 	//产生类对象
List(1,2,3) 	
classOf[String] //类字面值	
x.isInstanceOf[String] //运行时检查
x.asInstanceOf[String] //运行时cast
x: String //编译时指明
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final class A{
  final val x = 1
  var y = 2
}

sealed class B

final和sealed

对于内部类， inst1.InnerClass1 和inst2.InnerClass1是不同的类型，这和Java不一样。 如果想使用相同的类型，使用Class#InnerClass1

泛型

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def mapmake[T](g:T=>T)(seq: List[T]) = seq.map(g)
  • 方法带类型参数
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class Stack[T] {
var elems: List[T] = Nil
def push(x: T) { elems = x :: elems }
def top: T = elems.head
def pop() { elems = elems.tail }
}
  • 类带类型参数
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class A
class B extends A

def test[T <: A](t: T) = {}
test(new A)
test(new B) //error

  • Upper Type Bounds
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class A
class B extends A
class C extends B

def test[T <: A](t: T) = {}
test[A](new A)
test[C](new C) //error
  • Lower Type Bounds
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class Test[+T](x: T)
  • covariant 针对类
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class A
class B extends A
class C extends B

class Test[T](x: T)
val c = new Test(new C)
val t:Test[B] = c //Note: C <: B, but class Test is invariant in type T. You may wish to define T as +T instead. (SLS 4.5)

val a = new Test(new A)
val t:Test[B] = a //Note: A >: B, but class Test is invariant in type. You may wish to define T as -T instead. (SLS 4.5)
  • invariant
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class Test[-T](x: T)
  • contravariant 针对类

总结：
1） 协变
[+T], covariant (or “flexible”) in its type parameter T，类似Java中的(? extends T), 即可以用T和T的子类来替换T，里氏替换原则。
2） 不变
不支持T的子类或者父类，只知支持T本身。
3） 逆变
[-T], contravariant, 类似(? supers T) 只能用T的父类来替换T。是逆里氏替换原则。
4） 上界
只允许T的超类U来替换T。 [U >: T]
5） 下界
只允许T的子类U来替代T。 [U <: T]

注解

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@interface SourceURL {
public String value();
public String mail() default "";
}

使用

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@interface Source {
public String URL();
public String mail();
}
	
@Source(URL = "http://coders.com/",
mail = "support@coders.com")
class MyScalaClass ...

简写（对于属性名为value的特殊属性）

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   @interface SourceURL {
   public String value();
   public String mail() default "";
   }

   @SourceURL("http://coders.com/")
class MyScalaClass ..

@SourceURL("http://coders.com/",
mail = "support@coders.com")
class MyScalaClass .

Implicit

  • implicit parameters 隐式参数
    如果参数定义为implicit,那么在调用的如果没设置， 那么参数会自动提供。
    隐式参数与缺省参数是完全不一样的。缺省参数是函数定义方设定了一个缺省值，在调用者没有指明时将使用该缺省值。 隐式参数则不同，最终是会由调用方指定参数值，只是不一定在调用的语句里指定而已。编译器在发现缺少隐式参数时，会在程序范围内寻找符合类型的隐式值，如果找不到则编译会失败。
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abstract class Logger {def log(s: String)}
class FileLogger extends Logger {
  def log(s: String) {println("Log in file: " + s)}
}
class StdoutLogger extends Logger {
  def log(s: String) {println("Stdout: " + s)}
}

def Add(a: Int, b: Int)(implicit logger: Logger) {
  val sum = a + b
  logger.log("%d + %d = %d".format(a, b, sum ))
}

implicit val log = new FileLogger

Add(1,2)
Add(2,3)(new StdoutLogger) //you may do it explicitly

如果上述代码没有implicit val log = new FileLogger这一句，在代码范围内也没有其他的Logger类型的implicit值，编译器会报错.
反之，如果能找到Logger类型的隐式值，编译器会将该隐式值作为参数传递过去。

  • implicit class 隐式类
    A new language construct is proposed to simplify the creation of classes which provide extension methods to another type.
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implicit class RichInt(n: Int) extends Ordered[Int] {
def min(m: Int): Int = if (n <= m) n else m
...
}

被转换为

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class RichInt(n: Int) extends Ordered[Int] {
def min(m: Int): Int = if (n <= m) n else m
...
}
implicit final def RichInt(n: Int): RichInt = new RichInt(n)
  • implicit method 隐式转换
    有时候，你并不需要指定一个类型是等/子/超于另一个类，你可以通过转换这个类来伪装这种关联关系。一个视界指定一个类型可以被“看作是”另一个类型。这对对象的只读操作是很有用的。
    隐函数允许类型自动转换。更确切地说，在隐式函数可以帮助满足类型推断时，它们允许按需的函数应用。例如：
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implicit def strToInt(x: String) = x.toInt
val y: Int = "123"
  • view
    view，就像类型边界，要求对给定的类型存在这样一个函数。您可以使用<%指定类型限制，例如：
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class Container[A <% Int] { def addIt(x: A) = 123 + x }

这是说 A 必须“可被视”为 Int 。

方法可以通过隐含参数执行更复杂的类型限制。例如，List支持对数字内容执行sum，但对其他内容却不行。可是Scala的数字类型并不都共享一个超类，所以我们不能使用T <: Number。相反，要使之能工作，Scala的math库对适当的类型T 定义了一个隐含的Numeric[T]。 然后在List定义中使用它：

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sum[B >: A](implicit num: Numeric[B]): B

如果你调用List(1,2).sum()，你并不需要传入一个 num 参数；它是隐式设置的。但如果你调用List("whoop").sum()，它会抱怨无法设置num。
在没有设定陌生的对象为Numeric的时候，方法可能会要求某种特定类型的“证据”。这时可以使用以下类型-关系运算符：
A =:= B A 必须和 B相等
A <:< B A 必须是 B的子类
A <%< B A 必须可以被看做是 B 
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class Container[A](value: A) { def addIt(implicit evidence: A =:= Int) = 123 + value }

空对象Nil,Null,null,Unit,Nothing,None

  1. Nothing 是trait，定义为：final trait Nothing extends Any。Nothing处于Scala类型体系的最底层，是所有类型的子类型，Nothing没有实例。
  2. Null 是trait，定义为：final trait Null extends AnyRef 。Null是所有引用类型的子类型，唯一的一个实例是null。
  3. null是Null的实例，类似Java中的null
  4. Nil 是case object，定义为case object Nil extends List[Nothing]， 代表一个空list,长度为0。由于Scala中的List是协变的，因此无论T是何种类型，Nil都是List[T]的实例。
  5. None 是case object，定义为：case object None extends Option[Nothing]，代表不存在的值。Option有两个实例。None和Some
  6. Unit 是class，定义为：abstract final class Unit extends AnyVal。Unit跟Java中的void相当，当一个方法不返回任何值的时候，那么方法的类型是Unit。Unit唯一的一个实例是().