详解 Scala 模式匹配

Posted 2023-04-21

参考技术A

本篇博客中我们将采用类似的方法，并熟悉Scala编程语言的另一个重要特性— 模式匹配 。同样我们将通过编写一些简短的代码片段，一系列小步骤来逐步深入。

case 类的许多其他有用特性（例如结构化 equals、hashCode、copy 和 toString）中，Scala 编译器支持以下代码

请注意这里的一个很好的对称性：构造时me 在左侧，带有两个字符串参数的 FullName(...) 在赋值的右侧，解构时正好相反。

当谈到 Scala 模式匹配时，首先想到的是 match 语句（它类似于许多其他编程语言中的 switch / case，但是更强大）。可以在 Scala 中的很多地方可以使用模式匹配：你可以在定义 lambda 函数时使用它，也可以在 for-comprehension 生成器的左侧，甚至在上面例子中的赋值语句中。为简单起见，在本文的其余部分，我们将主要在赋值语句中使用模式匹配。

现在我们已经定义了case类以及一些使用它的代码，接着尝试了解 Scala case类的特别之处以及如何使用相关代码。有时理解某事物如何工作的一个非常好的方法是破坏它，然后尝试使其再次工作！先将 FullName 类定义的 case 关键字排除

如果尝试上述代码，会发现代码（value me 的构建和它的解构）编译报错。为了修复它，我们需要在事情开始崩溃之前手动实现 Scala 编译器之前提供给我们的功能，我们为 FullName 类添加一个伴随对象

Scala 中的伴生对象是一个单例，与它的伴生类同名且在同一个文件中。而且伴随对象和它的类可以访问彼此的私有成员。伴生对象是放置类的静态成员的地方（与 Java 不同，Scala 没有 static 修饰符），这提供了更清晰的静态/实例成员分离。

注意：我们必须稍微更改 FullName 类定义，以使 FullName.unapply 编译成功

如果不进行修改，first 和 last 只会作为构造函数的参数，无法通过 unapply 访问它们。在 first 和 last 之前添加 val 会将它们同时转换为构造函数参数和实例字段（默认为 public）。在我们删除 case 关键字之前Scala 编译器会自动为我们生成此功能以及伴随对象。

现在手动添加所有这些代码可以修复编译问题，继续让我们深入了解刚刚实现的两个方法的细节

apply 是 Scala 中的一个特殊方法名称，按照约定可以在代码中省略，所以 FullName(...) 等价于 FullName.apply(...) ，我们正在使用它来构造 FullName 的新实例，而无需 new 关键字。

unapply 正好相反——它解构了一个 FullName 的实例，并且是模式匹配的基础，接下来我们将重点介绍这种方法，在这种情况下，它将 FullName 解构为两个字符串值，并将它们包装在 Some 中，这意味着它可以匹配 FullName 的任何实例（稍后我们将探讨部分匹配partial matching）。

再次注意这两个方法的对称性： apply 将两个字符串作为参数，并返回一个 FullName 的实例。而 unapply 则恰好相反。

现在我们对什么是 unapply 以及它如何用于解构/模式匹配有了一个非常基本的了解。在大多数情况下，它已经由 Scala 处理—— unapply 的实现不仅为我们编写的所有case类提供，而且为几乎所有 Scala 标准库中的所有内容提供，包括集合（如果适用），事实上实现自己的 unapply 并不常见，除非你是某个有趣库的开发者，然而我们可以作弊—在Java中unapply 肯定不存在，让我们从 java.time 中获取一些类，并在它们上添加对 Scala 模式匹配的支持

能够将 Date 分解为年、月和日，将 Time 分解为小时、分钟和秒，这很自然。此外DateTime — 转换为日期和时间，根据我们已有的知识，这非常简单。但是我们不能使用名称 LocalDate、LocalDateTime 和 LocalTime 来创建合适的伴生对象，因为伴生对象需要与对应的类放在相同的文件，但由于这些类来自 Java 标准库，因此不可能。为了避免名称冲突，我们简单地将实现对象的名称中省略 Local

接着使用它们：

LocalDate 和 LocalTime 都按照预期被解构为 3 个 Int 值。如果我们只需要一些解构的值而不需要其他值，可以使用下划线代替那些不需要的值

一个更有趣的例子是 LocalDateTime 的嵌套解构

这为我们提供了 6 个 Int 值（日期部分为 3，时间部分为 3）。

模式匹配的另一个非常有用的特性是整个值的赋值，这可以在解构之外完成。对于我们的 DateTime 示例，它可能如下所示

除了 6 个 Int 值，还得到一个 LocalDate 值，一个是 LocalTime 值，最后是 LocalDateTime 的整个值（以 dt 为单位）。

在上面的所有示例中，我们都解构为固定数量的值——（年、月、日）、或（时、分、秒）或（日期、时间）。在某些情况下我们需要处理一系列值，而不是某些固定数量的值，可以尝试通过将 LocalDateTime 解构为一系列 Int

unapplySeq 是 unapply 的变体，它解构为一系列值而不是固定大小的元组。在这个例子中，序列的长度总是 6，但可以省略它的尾部，因为不需要它

_* 是 Scala varargs 的语法

到现在为止， unapply / unapplySeq 总是返回 Some。为此 unapply 将返回 Some 以防该值符合某些条件，而 None 则不符合。我们已经在处理 LocalTime 的值，将它们匹配到 AM 或 PM 时间将是一个自然的例子

其中 case _ => 是默认情况，如果没有其他匹配项，则会使用此进行匹配，此外我们刚刚介绍了另外两个用于部分匹配的功能

•守卫（guards），例如case Time(h, m, s) if h < 12•常量匹配，例如case Time(12, m, s)

现在已经看到 Scala 模式匹配的强大功能！

我们自己实现一个可以很好地格式化当前时间的时钟，通过使用模式匹配和 AM / PM 提取器（加上一些看起来像表情符号流的老派 Java 字符串格式）

我们已经 探索 了 Scala 模式匹配的大部分特性。可以在这里 [1] 找到这篇博文的所有源代码，为了更好地理解可以在 IntelliJ IDEA中运行这些代码，最后如果 Scala 代码中有一些复杂的、嵌套的 ifs 和 elses，请尝试使用模式匹配来更好地重构它。

[1] 这里: https://gist.github.com/linasm/003eec9eacc641167227193f5879bbd9

scala学习笔记-模式匹配（16）

模式匹配

 1 // Scala是没有Java中的switch case语法的，相对应的，Scala提供了更加强大的match case语法，即模式匹配，类替代switch case，match case也被称为模式匹配
 2 // Scala的match case与Java的switch case最大的不同点在于，Java的switch case仅能匹配变量的值，比1、2、3等；而Scala的match case可以匹配各种情况，比如变量的类型、集合的元素、有值或无值
 3 // match case的语法如下：变量 match { case 值 => 代码 }。如果值为下划线，则代表了不满足以上所有情况下的默认情况如何处理。此外，match case中，只要一个case分支满足并处理了，就不会继续判断下一个case分支了。（与Java不同，java的switch case需要用break阻止）
 4 // match case语法最基本的应用，就是对变量的值进行模式匹配
 5 
 6 // 案例：成绩评价
 7 def judgeGrade(grade: String) {
 8   grade match {
 9     case "A" => println("Excellent")
10     case "B" => println("Good")
11     case "C" => println("Just so so")
12     case _ => println("you need work harder")
13   }
14 }

在模式匹配中使用if守卫

 1 // Scala的模式匹配语法，有一个特点在于，可以在case后的条件判断中，不仅仅只是提供一个值，而是可以在值后面再加一个if守卫，进行双重过滤
 2 
 3 // 案例：成绩评价（升级版）
 4 def judgeGrade(name: String, grade: String) {
 5   grade match {
 6     case "A" => println(name + ", you are excellent")
 7     case "B" => println(name + ", you are good")
 8     case "C" => println(name + ", you are just so so")
 9     case _ if name == "leo" => println(name + ", you are a good boy, come on")
10     case _ => println("you need to work harder")
11   }
12 }

在模式匹配中进行变量赋值

 1 // Scala的模式匹配语法，有一个特点在于，可以将模式匹配的默认情况，下划线，替换为一个变量名，此时模式匹配语法就会将要匹配的值赋值给这个变量，从而可以在后面的处理语句中使用要匹配的值
 2 // 为什么有这种语法？？思考一下。因为只要使用用case匹配到的值，是不是我们就知道这个只啦！！在这个case的处理语句中，是不是就直接可以使用写程序时就已知的值！
 3 // 但是对于下划线_这种情况，所有不满足前面的case的值，都会进入_这种默认情况进行处理，此时如果我们在处理语句中需要拿到具体的值进行处理呢？那就需要使用这种在模式匹配中进行变量赋值的语法！！
 4 
 5 // 案例：成绩评价（升级版）
 6 def judgeGrade(name: String, grade: String) {
 7   grade match {
 8     case "A" => println(name + ", you are excellent")
 9     case "B" => println(name + ", you are good")
10     case "C" => println(name + ", you are just so so")
11     case _grade if name == "leo" => println(name + ", you are a good boy, come on, your grade is " + _grade)
12     case _grade => println("you need to work harder, your grade is " + _grade)
13   }
14 }

对类型进行模式匹配

 1 // Scala的模式匹配一个强大之处就在于，可以直接匹配类型，而不是值！！！这点是java的switch case绝对做不到的。
 2 // 理论知识：对类型如何进行匹配？其他语法与匹配值其实是一样的，但是匹配类型的话，就是要用“case 变量: 类型 => 代码”这种语法，而不是匹配值的“case 值 => 代码”这种语法。
 3 
 4 // 案例：异常处理
 5 import java.io._
 6 
 7 def processException(e: Exception) {
 8   e match {
 9     case e1: IllegalArgumentException => println("you have illegal arguments! exception is: " + e1)
10     case e2: FileNotFoundException => println("cannot find the file you need read or write!, exception is: " + e2)
11     case e3: IOException => println("you got an error while you were doing IO operation! exception is: " + e3)
12     case _: Exception => println("cannot know which exception you have!" )
13   }
14 }

对Array和List进行模式匹配

 1 // 对Array进行模式匹配，分别可以匹配带有指定元素的数组、带有指定个数元素的数组、以某元素打头的数组
 2 // 对List进行模式匹配，与Array类似，但是需要使用List特有的::操作符
 3 
 4 // 案例：对朋友打招呼
 5 def greeting(arr: Array[String]) {
 6   arr match {
 7     case Array("Leo") => println("Hi, Leo!")
 8     case Array(girl1, girl2, girl3) => println("Hi, girls, nice to meet you. " + girl1 + " and " + girl2 + " and " + girl3)
 9     case Array("Leo", _*) => println("Hi, Leo, please introduce your friends to me.")
10     case _ => println("hey, who are you?")
11   }
12 }
13 
14 def greeting(list: List[String]) {
15   list match {
16     case "Leo" :: Nil => println("Hi, Leo!")
17     case girl1 :: girl2 :: girl3 :: Nil => println("Hi, girls, nice to meet you. " + girl1 + " and " + girl2 + " and " + girl3)
18     case "Leo" :: tail => println("Hi, Leo, please introduce your friends to me.")
19     case _ => println("hey, who are you?")
20   }
21 }

case class与模式匹配

 1 // Scala中提供了一种特殊的类，用case class进行声明，中文也可以称作样例类。case class其实有点类似于Java中的JavaBean的概念。即只定义field，并且由Scala编译时自动提供getter和setter方法，但是没有method。
 2 // case class的主构造函数接收的参数通常不需要使用var或val修饰，Scala自动就会使用val修饰（但是如果你自己使用var修饰，那么还是会按照var来）
 3 //  Scala自动为case class定义了伴生对象，也就是object，并且定义了apply()方法，该方法接收主构造函数中相同的参数，并返回case class对象
 4 
 5 // 案例：学校门禁
 6 class Person
 7 case class Teacher(name: String, subject: String) extends Person
 8 case class Student(name: String, classroom: String) extends Person
 9 
10 def judgeIdentify(p: Person) {
11   p match {
12     case Teacher(name, subject) => println("Teacher, name is " + name + ", subject is " + subject)
13     case Student(name, classroom) => println("Student, name is " + name + ", classroom is " + classroom)
14     case _ => println("Illegal access, please go out of the school!")
15   }  
16 }

Option与模式匹配

// Scala有一种特殊的类型，叫做Option。Option有两种值，一种是Some，表示有值，一种是None，表示没有值。
// Option通常会用于模式匹配中，用于判断某个变量是有值还是没有值，这比null来的更加简洁明了
// Option的用法必须掌握，因为Spark源码中大量地使用了Option，比如Some(a)、None这种语法，因此必须看得懂Option模式匹配，才能够读懂spark源码。

// 案例：成绩查询
val grades = Map("Leo" -> "A", "Jack" -> "B", "Jen" -> "C")

def getGrade(name: String) {
  val grade = grades.get(name)
  grade match {
    case Some(grade) => println("your grade is " + grade)
    case None => println("Sorry, your grade information is not in the system")
  }
}