Scala简明教程

Posted 2021-04-24 跟我学大数据

阅读说明

1. 本教程面向有一定编程经验的开发者。

2. 本教程预计花费30min

语言说明

Scala是基于java开发的，结合了面向对象编程技术及函数式编程技术。Scala的静态类型避免了复杂程序的大部分BUG。它的JVM和Js运行环境让你可以构建高性能系统。

开始

/////////////////////////////////////////////////
// 0. 基础
/////////////////////////////////////////////////
/*
 设定Scala:

 1) 下载Scala - http://www.scala-lang.org/downloads
 2) 把包解压到你喜欢的目录，并把目录加入环境变量
 3）命令行查看版本，scala -version
*/

/*
 尝试REPL
 
 Scala有一个命令行叫做REPL，可以实现交互式编程。
*/

// 命令行键入`scala`，进入交互式编程环境。
$ scala
scala>

// 默认情况下每个键入的表达式都将保存为一个新的类型。注意在Scala中只有对象类型，Int也为对象。
scala> 2 + 2
res0: Int = 4

// 默认值可以被重用，注意结果显示变量的类型。res1值类型为Int，值为6
scala> res0 + 2
res1: Int = 6

// Scala是一个强类型语言. 可以使用type指令在不执行表达式情况下检查表达式类型。
scala> :type (true, 2.0)
(Boolean, Double)

// REPL会话可以保存到本地目录
scala> :save /sites/repl-test.scala

// 可以使用load指令加载scala文件
scala> :load /sites/repl-test.scala
Loading /sites/repl-test.scala...
res2: Int = 4
res3: Int = 6

// 可以使用h指令检查最近的输入历史
scala> :h?
1 2 + 2
2 res0 + 2
3 :save /sites/repl-test.scala
4 :load /sites/repl-test.scala
5 :h?

// 已经学会交互式编程了，现在开始学一点scala

/////////////////////////////////////////////////
// 1. 基本语法
/////////////////////////////////////////////////

// 这是单行注释

/*
 这是多行注释
*/

// 打印，并换行
println("Hello world!")
println(10)
// Hello world!
// 10

// 打印，不换行
print("Hello world")
print(10)
// Hello world10

// 变量声明使用var或者val.
// val声明变量不可变的，var声明变量可变。不可变是个好东西。
val x = 10 // x是10
x = 20     // 报错
var y = 10
y = 20     // y现在是20

/*
 Scala是一个静态类型语言，注意到在上述声明中我们并没有指定类型。这是因为Scala具有类型推断的功能。大部分情况下Scala编译器可以推断变量的类型，所以可以不用每次都显示声明变量。以下是显示声明变量:
*/
val z: Int = 10
val a: Double = 1.0

// 注意表达式自动从Int转换为Double, 结果是10.0，而不是10
val b: Double = 10

// Boolean值
true
false

// Boolean操作
!true         // false
!false        // true
true == false // false
10 > 5        // true

// 常规操作
1 + 1   // 2
2 - 1   // 1
5 * 3   // 15
6 / 2   // 3
6 / 4   // 1
6.0 / 4 // 1.5
6 / 4.0 // 1.5

"Scala字符串通过双引号括起来"//String
'a' // a 是一个Scala 字符
// '单引号字符串并不存在

// Strings对象有常用的Java字符串对象的方法。 
"hello world".length
"hello world".substring(2, 6)
"hello world".replace("C", "3")

// Strings对象有额外的Scala方法.
"hello world".take(5)
"hello world".drop(5)

// 支持字符串插值，注意前缀"s"
val n = 45
s"We have $n apples" // => "We have 45 apples"

// 插值字符串支持表达式
val a = Array(11, 9, 6)
s"My second daughter is ${a(0) - a(2)} years old."    // => "My second daughter is 5 years old."
s"We have double the amount of ${n / 2.0} in apples." // => "We have double the amount of 22.5 in apples."
s"Power of 2: ${math.pow(2, 2)}"                      // => "Power of 2: 4"

// 使用f前缀实现格式化版本插值字符串
f"Power of 5: ${math.pow(5, 2)}%1.0f"  // "Power of 5: 25"
f"Square root of 122: ${math.sqrt(122)}%1.4f" // "Square root of 122: 11.0454"

// 原生字符串，忽略特殊字符，使用raw前缀
raw"New line feed: \n. Carriage return: \r." // => "New line feed: \n. Carriage return: \r."

// 有些字符如"需要使用\转义
"They stood outside the \"Rose and Crown\"" // => "They stood outside the "Rose and Crown""

// 三个双引号实现字符串多行编写
val html = """<form id="daform">
 <p>Press belo', Joe</p>
 <input type="submit">
 </form>"""


/////////////////////////////////////////////////
// 2. 函数
/////////////////////////////////////////////////

// Functions定义方法:
//
// def functionName(args...): ReturnType = { body... }
//
// Scala中常用定义没有return关键字. 函数体最后一个表达式就是返回值。
def sumOfSquares(x: Int, y: Int): Int = {
  val x2 = x * x
  val y2 = y * y
  x2 + y2
}

// 如果函数体只有一个表达式，{ }可以省略:
def sumOfSquaresShort(x: Int, y: Int): Int = x * x + y * y

// 调用函数很简单
sumOfSquares(3, 4)  // => 25

// 你可以使用变量名来指定不同传参顺序
def subtract(x: Int, y: Int): Int = x - y

subtract(10, 3)     // => 7
subtract(y=10, x=3) // => -7

// 大部分情况下可以略写函数返回类型，编译器可以从最后一个表达式值推断出来

def sq(x: Int) = x * x  // 编译器推断返回值类型为Int

// 函数可以有默认值
def addWithDefault(x: Int, y: Int = 5) = x + y
addWithDefault(1, 2) // => 3
addWithDefault(1)    // => 6


// 匿名函数
(x: Int) => x * x

// 不像def声明, 如果context很清晰，匿名函数的输入也可以省略。注意"Int => Int" 代表一个函数输入类型为Int，返回类型也为Int。sq是一个函数类型变量
val sq: Int => Int = x => x * x

// 调用匿名函数
sq(10)   // => 100

// 如果匿名函数的变量仅使用一次，Scala提供一个极简写法，使用_代表入参
val addOne: Int => Int = _ + 1
val weirdSum: (Int, Int) => Int = (_ * 2 + _ * 3)

addOne(5)      // => 6
weirdSum(2, 4) // => 16


// Scala可以包含return关键字，仅在最里层使用，外层使用def关键字。
// WARNING: 在Scala中使用return容易出错，尽力避免这种写法。 这种写法对匿名函数一点作用都没有，例如里期望foo(7)返回17，实际返回7
def foo(x: Int): Int = {
  val anonFunc: Int => Int = { z =>
    if (z > 5)
      return z // 该行让foo返回z
    else
      z + 2    // 该行是anonFunc返回值
  }
  anonFunc(x) + 10  // 该行是foo函数返回值
}

foo(7) // => 7

/////////////////////////////////////////////////
// 3. 流程控制
/////////////////////////////////////////////////

1 to 5
val r = 1 to 5
r.foreach(println)//foreach循环

r foreach println //合法表达式
(5 to 1 by -1) foreach (println) //合法表达式

// 一个while循环
var i = 0
while (i < 10) { println("i " + i); i += 1 }

//一个do-while循环
i = 0
do {
  println("i is still less than 10")
  i += 1
} while (i < 10)

// 在Scala中定义回调函数是重复一个动作的惯用方法。回调函数需要显示声明返回类型，编译器无法推断。
// 这里是Unit,相当于Java中的void
def showNumbersInRange(a: Int, b: Int): Unit = {
  print(a)
  if (a < b)
    showNumbersInRange(a + 1, b)
}
showNumbersInRange(1, 14)


// 条件语句

val x = 10

if (x == 1) println("yeah")
if (x == 10) println("yeah")
if (x == 11) println("yeah")
if (x == 11) println("yeah") else println("nay")

println(if (x == 10) "yeah" else "nope")
val text = if (x == 10) "yeah" else "nope"


/////////////////////////////////////////////////
// 4. 数据结构，支持的数据类型有数组，字典，集合，链表，元组
/////////////////////////////////////////////////

//数组
val a = Array(1, 2, 3, 5, 8, 13)
a(0)     // Int = 1
a(3)     // Int = 5
a(21)    // Throws an exception

//字典
val m = Map("fork" -> "tenedor", "spoon" -> "cuchara", "knife" -> "cuchillo")
m("fork")         // java.lang.String = tenedor
m("spoon")        // java.lang.String = cuchara
m("bottle")       // Throws an exception

//设定字典默认value值
val safeM = m.withDefaultValue("no lo se")
safeM("bottle")   // java.lang.String = no lo se

//集合
val s = Set(1, 3, 7)
s(0)      // Boolean = false
s(1)      // Boolean = true

//元组
(1, 2)
(4, 3, 2)
(1, 2, "three")
(a, 2, "three")

val divideInts = (x: Int, y: Int) => (x / y, x % y)
val d = divideInts(10, 3)    // (Int, Int) = (3,1)
// 使用 _._n访问元组元素，n值是元素的索引值，基数为1。
d._1    // Int = 3
d._2    // Int = 1

// 同样的你可以使用多元赋值，这样代码更可读。
val (div, mod) = divideInts(10, 3)
div     // Int = 3
mod     // Int = 1


/////////////////////////////////////////////////
// 5. 面向对象编程
/////////////////////////////////////////////////

/*
 到目前为止本教程展示的都是简单表达式，这些表达式可以在REPL中快速测试，但这些表达式不能独立存在Scala文件中 ，Scala中允许存在的高级式为：
 - objects
 - classes
 - case classes
 - traits
*/

// classe声明与其他语言类似，构造器参数在类名后面声明
// 初始化代码在类中
class Dog(br: String) {
  // 构造器代码
  //定义一个字段
  var breed: String = br

  // 定义了一个方法，返回字符串
  def bark = "Woof, woof!"

  // 字段和方法默认是public。"protected"、"private"关键字是允许的。
  //定义私有方法
  private def sleep(hours: Int) =
    println(s"I'm sleeping for $hours hours")

  // 抽象方法无需声明方法体. Dog类也需要声明为抽象类
  // abstract class Dog(...) { ... }
  // def chaseAfter(what: String): String
}

val mydog = new Dog("greyhound")
println(mydog.breed) // => "greyhound"
println(mydog.bark)  // => "Woof, woof!"


// "object"关键字创建了一个类型和一个类型单例。可以直接使用Dog对象，无需手动实例化。
// 这种区别类似于其他语言类方法和静态方法。注意object和class命名可以相同。
object Dog {
  def allKnownBreeds = List("pitbull", "shepherd", "retriever")
  def createDog(breed: String) = new Dog(breed)
}


// case classes是一些具有额外功能的类。初学者很容易混淆class和case class的使用。
//通常情况下classes用于实现封装，多态，及行为。类中字段是私有的，方法则是对外暴露。
//case classes主要目的是保存不可变数据，他们很少有方法。类似Java中的Enum。
case class Person(name: String, phoneNumber: String)

// 创建一个新的实例. 注意cases classes不需要使用"new"
val george = Person("George", "1234")
val kate = Person("Kate", "4567")

//直接访问
george.phoneNumber  // => "1234"

// 所有字段都相同即可为true，无需重写equals方法
Person("George", "1234") == Person("Kate", "1236")  // => false

// 易于拷贝
// otherGeorge == Person("George", "9876")
val otherGeorge = george.copy(phoneNumber = "9876")

// Traits
// 类似Java接口, traits定义对象类型和方法签名。scala允许实现部分方法。
// 不允许有构造方法. Traits能继承其他traits或者无构造参数类。 

trait Dog {
    def breed: String
    def color: String
    def bark: Boolean = true
    def bite: Boolean
}
class SaintBernard extends Dog {
    val breed = "Saint Bernard"
    val color = "brown"
    def bite = false
}

scala> b
res0: SaintBernard = SaintBernard@3e57cd70
scala> b.breed
res1: String = Saint Bernard
scala> b.bark
res2: Boolean = true  
scala> b.bite
res3: Boolean = false  

// 可以混合使用trait， class "extends" 第一个trait,
// 关键字"with"可以添加额外的traits.

trait Bark {
    def bark: String = "Woof"
}
trait Dog {
    def breed: String
    def color: String
}
class SaintBernard extends Dog with Bark {
    val breed = "Saint Bernard"
    val color = "brown"
}

scala> val b = new SaintBernard
b: SaintBernard = SaintBernard@7b69c6ba
scala> b.bark
res0: String = Woof


/////////////////////////////////////////////////
// 6. 模式匹配
/////////////////////////////////////////////////

// 模式匹配是Scala中经常使用的功能。这里展示模式如何匹配case class。
//Scala中cases不需要break语句。

def matchPerson(person: Person): String = person match {
  // Then you specify the patterns:
  case Person("George", number) => "We found George! His number is " + number
  case Person("Kate", number)   => "We found Kate! Her number is " + number
  case Person(name, number)     => "We matched someone : " + name + ", phone : " + number
}

// 内置正则表达式
// 在字符串后声明r方法来创建正则表达式。
val email = "(.*)@(.*)".r

// 模式匹配类似于C语言中的switch声明，但更加有用。在Scala中，你可以匹配更多。
def matchEverything(obj: Any): String = obj match {
  // 可以匹配值:
  case "Hello world" => "Got the string Hello world"

  // 可以按类型匹配:
  case x: Double => "Got a Double: " + x

  // 可以指定条件:
  case x: Int if x > 10000 => "Got a pretty big number!"

  // 匹配case classes
  case Person(name, number) => s"Got contact info for $name!"

  // 匹配正则表达式
  case email(name, domain) => s"Got email address $name@$domain"

  // 匹配元组
  case (a: Int, b: Double, c: String) => s"Got a tuple: $a, $b, $c"

  // 匹配数据结构
  case List(1, b, c) => s"Got a list with three elements and starts with 1: 1, $b, $c"

  // 嵌套匹配
  case List(List((1, 2, "YAY"))) => "Got a list of list of tuple"

  // 如果之前的都没匹配上，执行这个case
  case _ => "Got unknown object"
}

// 事实上，你可以使用"unapply"方法匹配任意的对象。这个功能允许你将整个函数定义为模式。
val patternFunc: Person => String = {
  case Person("George", number) => s"George's number: $number"
  case Person(name, number) => s"Random person's number: $number"
}


/////////////////////////////////////////////////
// 7. 函数式编程
/////////////////////////////////////////////////

// Scala 允许函数作为入参或者返回值类型。

val add10: Int => Int = _ + 10 //定义一个入参为Int,返回值为Int的函数
List(1, 2, 3) map add10 // List(11, 12, 13) add10函数作用在每个元素上。

// 可以在列表上使用匿名函数
List(1, 2, 3) map (x => x + 10)

// 如果仅有一个入参且入参仅使用一次，可以使用_符号代表入参
List(1, 2, 3) map (_ + 10)

// 如果匿名函数中仅使用传参，你甚至可以省略_
List("Dom", "Bob", "Natalia") foreach println


// Combinators
// 定义集合
// val s = Set(1, 3, 7)
def sq: Int => Int = _*10
//执行map操作
s.map(sq)

val sSquared = s.map(sq)
//使用过滤函数
sSquared.filter(_ < 10)
//执行reduce操作
sSquared.reduce (_+_)

// 过滤函数传入函数类型入参
List(1, 2, 3) filter (_ > 2) // List(3)，保留元素3
case class Person(name: String, age: Int)
List(
  Person(name = "Dom", age = 23),
  Person(name = "Bob", age = 30)
).filter(_.age > 25) // List(Person("Bob", 30))


// Scala中几乎所有容器都有 `foreach` 方法, 传入一个参数，返回值为Unit。
val aListOfNumbers = List(1, 2, 3, 4, 10, 20, 100)
aListOfNumbers foreach (x => println(x))
aListOfNumbers foreach println

// For comprehensions

for { n <- s } yield sq(n)

val nSquared2 = for { n <- s } yield sq(n)

for { n <- nSquared2 if n < 10 } yield n

for { n <- s; nSquared = n * n if nSquared < 10} yield nSquared


/////////////////////////////////////////////////
// 8. 隐式
/////////////////////////////////////////////////

/* 重大提醒: Implicits是Scala的一个强大功能, 所以很容易被误用.
 Scala初学者应当耐住诱惑不使用这些功能，直到不仅能否理解如何工作，同时能够理解用法的最佳实践。
 在这个教程讲述这部分原因是这个功能使用太普遍了，我们无法避免使用一个没隐式功能的库，所以理解隐式功能对你很有意义。
 */

// 任何值(vals, functions, objects等)都可以使用“implicit”关键字声明为隐式。
// 注意本节将使用第五节定义的Dog类。
implicit val myImplicitInt = 100
implicit def myImplicitFunction(breed: String) = new Dog("Golden " + breed)

// implicit关键字不改变值本身行为。
myImplicitInt + 2                   // => 102
myImplicitFunction("Pitbull").breed // => "Golden Pitbull"

// 区别在于当一段代码需要一个implicit值，所有定义为implicit的值都可行了。
// 函数入参定义一个隐式howMany字段
def sendGreetings(toWhom: String)(implicit howMany: Int) =
  s"Hello $toWhom, $howMany blessings to you and yours!"

// 如果为howMany提供一个值，函数正常调用。
sendGreetings("John")(1000)  // => "Hello John, 1000 blessings to you and yours!"

// 但如果忽略这个值，需要使用另一个隐式值， 这里是"myImplicitInt"
sendGreetings("Jane")  // => "Hello Jane, 100 blessings to you and yours!"


// 隐式函数参数让我们可以模拟其他函数语言的模板类，并且有自己的缩写方法，以下两行表达含义相同
// def foo[T](implicit c: C[T]) = ...
// def foo[T : C] = ...



// 另一种编译器寻找隐式表达式的另一种情况是如果你调用obj.method(...)，实际这个obj没有这个"method"方法，在这种情况下，如果有一个隐式转换表达式从类型A => B，A是obj的类型，B有一个方法叫"method"，转换会自动进行。
// 由于有myImplicitFunction这个函数，下面语句是合法的。
"Retriever".breed // => "Golden Retriever"
"Sheperd".bark    // => "Woof, woof!"

// 以上两个字符串首先使用之前定义的隐式函数转换成Dog类实例，然后调用合适的方法。
// 这个是极其有用的方法，但是也不好用，容易造成BUG。事实如果使用implicit函数，编译器会给你一个warning。
// 所以除非你知道自己在干啥，否则永远不要使用隐式功能。


/////////////////////////////////////////////////
// 9. 混合使用
/////////////////////////////////////////////////

// 导入类
import scala.collection.immutable.List

// 导入所有子包
import scala.collection.immutable._

// 导入多个类
import scala.collection.immutable.{List, Map}

// 使用'=>'重命名导入
import scala.collection.immutable.{List => ImmutableList}

// 导入所有类，除了Map和Set类
import scala.collection.immutable.{Map => _, Set => _, _}

// 同样可以导入Java类。
import java.swing.{JFrame, JWindow}

// 在一个scala程序中，程序入口定义在object中，该object仅包含一个方法。
// 单一方法, main:
object Application {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    // stuff goes here.
  }
}

// 一个文件可包含多多个class及object. 使用scalac编译




// 输入输出

// 按行读取文件
import scala.io.Source
for(line <- Source.fromFile("myfile.txt").getLines())
  println(line)

// 使用Java's PrintWriter写入文件
val writer = new PrintWriter("myfile.txt")
writer.write("Writing line for line" + util.Properties.lineSeparator)
writer.write("Another line here" + util.Properties.lineSeparator)
writer.close()

引用

1. https://learnxinyminutes.com/docs/scala/