Scala，一门「特立独行」的语言！

Posted 2021-07-10 Piper蛋窝

入门 Spark 的路上很难不接触 Scala 。Scala 似乎是为 java 提供了很多『类似函数式编程』的语法糖，这里记录一下这个语言独特的地方分享给读者朋友们。

Elena Mozhvilo @ unsplash.com

参考资料主要有：

• 曹洁 . Spark大数据分析技术（Scala版）[M]. 北京航空航天大学出版社, 2021. ISBN：9787512433854
• 陈欢 , 林世飞 . Spark最佳实践[M]. 人民邮电出版社, 2016. ISBN：9787115422286

Scala 基本思想与注意事项

Sacla 即 Scalable Language ，正如其名，是一门可伸缩的编程语言：

• 基于 java 的虚拟机（ Scala 会被编译成 JVM 字节码）
• 但是既可以当脚本使用，又可以构造大型系统
• 是静态语言，但是可以像动态语言那样支持交互式编程
• 面型对象：每一个值都是对象，每一次运算都是一次方法调用
• 函数式编程：所有函数都是对象，函数是“一等公民”
• Scala 中几乎一切都是表达式

scala 是解释器， scalac 是编译器；可以直接 scala test.scala ，也可以 scalac test.scala & scala test （先把源码编译为字节码，再把字节码放到虚拟机中解释运行）。还可用输入 scala 进入交换编程界面。

所以要注意的是，需要先安装 JDK ，并且设置好环境变量 JAVA_HOME 。此外，更加重要的是， Scala 小版本兼容：2.12.x 与 2.13.x 这两者不兼容，2.12.10 与 2.12.11 才兼容。

最基本的语法示例

类型的声明、控制结构（for、模式匹配、case）

// 变量
val two: Int = 1 + 1

var one: Int = 1
var one: String = 'one'

// 函数
def addOne(x: Int): Int = x + 1

def add(x: Int, y: Int): Int = {
    x + y
}

// 部分控制结构
var filename = 
    if (!args.isEmpty) args(0)
    else "default.txt"

for (i <- 1 to 4)
    println("iteration " + i)

1 to 4 是 [1,2,3,4] ，而 i until 4 是 [1,2,3] 。

关于 for 还有一些奇技淫巧。

// 多个区间
for (a <- 1 to 2; b <- 1 to 2) {
    println("a: " + a + ", b: " + b)
}
// 结果
a: 1, b: 1
a: 1, b: 2
a: 2, b: 1
a: 2, b: 2

// 过滤器
val list1 = List(3, 5, 2, 1, 7)
for (x <- list1 if x % 2 == 1) print(" " + x)
// 3 5 1 7

关于模式匹配，则有更多奇技淫巧。这里我直接参考：scala中case的用法^[1]

// 一.简单匹配，值匹配：

val bools = List(true, false)
for (bool <- bools) {
    bool match {
        case true => println("heads")
        case false => println("tails")
        case _ => println("something other than heads or tails (yikes!)")
    }
}

import scala.util.Random
val randomInt = new Random().nextInt(10)
randomInt match {
    case 7 => println("lucky seven!")
    case otherNumber => println("boo, got boring ol' " + otherNumber)
}

// 二. 类型匹配

val sundries = List(23, "Hello", 8.5, 'q')
for (sundry <- sundries) {
    sundry match {
        case i: Int => println("got an Integer: " + i)
        case s: String => println("got a String: " + s)
        case f: Double => println("got a Double: " + f)
        case other => println("got something else: " + other)
}
}

// 三 根据顺序匹配

val willWork = List(1, 3, 23, 90)
val willNotWork = List(4, 18, 52)
val empty = List()
for (l <- List(willWork, willNotWork, empty)) {
    l match {
        case List(_, 3, _, _) => println("Four elements, with the 2nd being '3'.")
        case List(_*) => println("Any other list with 0 or more elements.")
    }
}

// 四 case里面用 guard 的数组匹配

val tupA = ("Good", "Morning!")
val tupB = ("Guten", "Tag!")
    for (tup <- List(tupA, tupB)) {
        tup match {
            case (thingOne, thingTwo) if thingOne == "Good" =>
            println("A two-tuple starting with 'Good'.")
            case (thingOne, thingTwo) =>println("This has two things: " + thingOne + " and " + thingTwo)
        }
}

// 五 对象深度匹配

case class Person(name: String, age: Int)
val alice = new Person("Alice", 25)
val bob = new Person("Bob", 32)
val charlie = new Person("Charlie", 32)
for (person <- List(alice, bob, charlie)) {
    person match {
        case Person("Alice", 25) => println("Hi Alice!")
        case Person("Bob", 32) => println("Hi Bob!")
        case Person(name, age) =>
            println("Who are you, " + age + " year-old person named " + name + "?")
    }
}

// 六 正则表达式匹配

val BookExtractorRE = """Book: title=([^,]+),\s+authors=(.+)""".r
val MagazineExtractorRE = """Magazine: title=([^,]+),\s+issue=(.+)""".r

val catalog = List(
    "Book: title=Programming Scala, authors=Dean Wampler, Alex Payne",
    "Magazine: title=The New Yorker, issue=January 2009",
    "Book: title=War and Peace, authors=Leo Tolstoy",
    "Magazine: title=The Atlantic, issue=February 2009",
    "BadData: text=Who put this here??"
)

for (item <- catalog) {
    item match {
        case BookExtractorRE(title, authors) =>
            println("Book \"" + title + "\", written by " + authors)
        case MagazineExtractorRE(title, issue) =>
            println("Magazine \"" + title + "\", issue " + issue)
        case entry => println("Unrecognized entry: " + entry)
    }
}

关于 case ，我想强调其在“解包”中的应用：

dict = Map("Piper" -> 95, "Bob" -> 90)
dict.foreach {
    case (k, v) => printf(
        "grade of %s is %s/n", k, v
    )
}

grade of Piper is 95
grade of Bob is 90

上述：使用了 foreach { case () => {} } ，注意 foreach 的大括号。与下面等效。

dict = Map("Piper" -> 95, "Bob" -> 90)
dict.foreach (
    x => println(
        s"grade of ${x._1} is ${x._2}"
    )
)

grade of Piper is 95
grade of Bob is 90

Scala 语法独特的地方

1. 无参数方法，调用时不用加括号： args.isEmpty。

def width: Int = if (height == 0) 0 else contents(0).length

width  // 调用

2. for 中使用 <- ，相当于 Python 的 in 。

3. 继承用关键字 extends ：class A(a: Int) extends B 。

4. 单实例对象 / 静态成员变量与方法定义在 object 中：

object Timer {
    var count = 0
    def currentCount() : Long = {
        count += 1
        count
    }
}

Timer.currentCount()  // 直接调用

class Timer {
    ...
}

5. 函数返回不必非要加 return ，默认最后一个表达式。

6. 函数式：匿名函数作为参数，并且还可以更简洁

val numbers = List(1, -3, -5, 9, 0)

numbers.filter((x) => x > 0)
numbers.filter(x => x > 0)
numbers.filter(_ > 0)  // 一个参数且函数中仅被使用一次时

7. _ 具有特殊的意义与工作（占位）

// 部分应用函数
def adder(m: Int, n: Int) = m + n

val add2 = adder(2, _: Int)  // add2: (Int) => Int = <function1>
add2(3)  // res1: Int = 5

// 柯里化 currying
def curriedSum(x: Int)(y: Int) = x + y
curriedSum (1)(2)

val onePlus = curriedSum(1)_  // 注意这里使用了 _
onePlus(2)

// 模式匹配
var times = 1
times match {
    case 1 => "one"
    case 2 => "two"
    case _ => "other"
}

Scala 的面向对象与一等公民“函数”

(1).+(2)  // 3

如上，(1)是对象，.+(2)是方法调用。Scala 中万物皆对象。

var increase = (x: Int) => x + 1

如上，函数是一等公民，可以赋值给变量。

基本数据结构

有以下概念：

• 不可变列表 List 与可变列表 ListBuffer
• 定长数组 Array 与变长数组 ArrayBuffer
• 不可变集合 Set 与可变集合 scala.collection.mutable.Set
• 映射 Map 与 可变映射 scala.collection.mutable.Map
• 元组 Tuple

注意事项与 Scala 奇技淫巧

1. 使用 until 是遍历数组的好办法， by 和 _* 特殊意义：

for (i <- 0 until.length) { }

Array (1,3,5,7,9,11)  // 等价于
Array[Int](1 to 11 by 2:_* "Int")  // _* 有种解包的意味

2. 使用 yield 生成数组

val a = Array(1, 2, 3, 4)
val res1 = for (ele <- a) yield 2 * ele
// 2, 4, 6, 8

3. 元组的下标从 1 开始

val person = (1, 2, "ABC")
person._1  // 1

4. 拉链操作 zip

val symbols = Array("<", "-", ">")
val counts = Array(2, 10, 2)
val pairs = symbols.zip(counts)
// Array[(String, Int)] = Array((<, 2), (-, 10), (>, 2))
for ((s, n) <- pairs) print(s * n)
<<---------->>

5. Map 神奇操作

// 创建
val dict = Map("Piper" -> 95, "Bob" -> 90)
val kv   = Map(("Piper", 95), ("Bob", 90))

// 取值
dict("Piper")

// 合并 ++
dict ++ kv
dict.++(kv)

// 添加 + ，删除 -
val n = dict + ("Tom" -> 91)
val l = dict - "Tom"

对于可变 Map ：

// += -=
dict += (("Tom", 91), ("Jerry", 87))
dict -= "Tom"
dict -= ("Jerry", "Bob")

// ++= --= 与其他集合相联系
dict ++= List(("Tom", 91), ("Jerry", 87))
dict --= List("Jerry", "Bob")

6. :: 与 ::: 创建列表

1::3::5::Nil  // List[Int] = List(1, 3, 5)

注意 :: 是右结合的：(1::(3::(5::Nil))) 。

// ::: 用来连接列表
val L4 = L3 ::: List("Hadoop", "Hbase")

关于数据结构的讨论（List or Array?）

• 多用 List 而非 Array
• 列表的结构是递归的（即链表， linkedList），而数组是平等的

参考：

• scala中List、Array、ListBuffer、ArrayList、Set、元组区别 ^[2]
• Scala学习笔记5 （集合 Collections） ^[3]

参考资料

[1]

scala中case的用法: https://blog.csdn.net/qq_41669665/article/details/86158993

[2]

scala中List、Array、ListBuffer、ArrayList、Set、元组区别: https://blog.csdn.net/mar_ljh/article/details/81910286

[3]

Scala学习笔记5 （集合 Collections）: https://blog.csdn.net/lyrebing/article/details/20362227