Scala笔记整理：模式匹配和样例类

Posted 2020-11-01

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可以用到switch语句

1、Scala强大的模式匹配机制，可以应用在switch语句、类型检查以及“析构”等场合。

def swithOps: Unit ={
    var sign = 0
    val ch: Char = ‘+‘
    ch match {
        case ‘+‘ => sign = 1
        case ‘-‘ => sign = -1
        case _ => sign = 0
    }
    println("sign===> " + sign)
}

上面代码中，case _模式对应于switch语句中的default，能够捕获剩余的情况。如果没有模式能匹配，会抛出MatchError。而且不像常见的switch语句，在一种模式匹配之后，需要使用break来声明分支不会进入下一个分支，在scala中并不需要这种break语句。

2、match是表达式，不是语句，所以是有返回值的，故可将代码简化：

sign = ch match {
    case ‘+‘ => 1
    case ‘-‘ => -1
    case _ => 0
}
println("sign=====> "+ sign)

可以查看下面的完整测试案例：

package cn.xpleaf.bigdata.p5.cm

/**
  * scala中的模式匹配
  *     错误: 找不到或无法加载主类 cn.xpleaf.bigdata.p5.`case`.CaseOps
  *
  *     这里的问题出在将关键字作为类名中的一部分
  *     所以今后的书写过程中尽量不要将关键字作为类名或者包名
  */
object CaseOps {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    caseOps2
  }

  /**
    * scala中的任何表达式都是有返回值的，模式匹配也不例外，我们可以直接获取对应的返回值进行操作
    * 如果不写case _的操作，匹配不上的话，会抛出相关异常：scala.MatchError
    */
  def caseOps2: Unit = {
    val ch = ‘1‘
    val sign = ch match {
      case ‘+‘ => 1
      case ‘-‘ => 0
//      case _ => 2
    }
    println(sign)
  }

  /**
    * 一般情况下也就是将模式匹配当做java中的switch case来进行使用
    */
  def caseOps1: Unit = {
    val ch = ‘1‘
    var sign = -1
    ch match {
      case ‘+‘ => sign = 1
      case ‘-‘ => sign = 0
      case _ => sign = 2
    }
    println(sign)
  }
}

输出结果如下：

2

守卫

与if表达式的守卫相同作用，测试案例如下：

object CaseOps {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    caseOps3
  }

  /**
    * match模式匹配当做守卫进行使用
    */
  def caseOps3: Unit = {
    val ch:Char = ‘a‘
    var sign = -1
    ch match {
      case ‘+‘ => sign = 1
      case ‘-‘ => sign = -1
      case _ if Character.isDigit(ch) => sign = 2
      case _ if Character.isAlphabetic(ch) => sign = 3
      case _ => sign = -2
    }
    println("sign = " + sign)
  }
}

输出结果如下：

sign = 3

模式中的变量

如果在case关键字后跟着一个变量名，那么匹配的表达式会被赋值给那个变量。case _ 是这个特性的一个特殊情况，变量名是_。

测试案例如下：

object CaseOps {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    caseOps4
  }

  /**
    * 将要进行匹配的值，赋值给case后面的变量，我们可以对变量进行各种操作
    */
  def caseOps4: Unit = {
    "Hello, wordl" foreach(c => println(
      c match {
        case ‘ ‘ => "space"
        case ch => "Char: " + ch
      }
    ))
  }
}

输出结果如下：

Char: H
Char: e
Char: l
Char: l
Char: o
Char: ,
space
Char: w
Char: o
Char: r
Char: d
Char: l

类型模式

相比使用isInstanceOf来判断类型，使用模式匹配更好。

object CaseOps {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    caseOps5
  }

  /**
    * 使用模式匹配可以代替isInstanceOf和asInstanceOf来进行使用
    */
  def caseOps5: Unit = {
    def typeOps(x: Any): Int = {
      val result = x match {
        case i: Int => i
        case s: String => Integer.parseInt(s)
        case z: scala.math.BigInt => Int.MaxValue
        case c: Char => c.toInt
        case _ => 0
      }
      result
    }

    println(typeOps("12345") == 12345)

  }
}

输出结果如下：

true

匹配数组、列表和元组

测试代码如下：

object CaseOps {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    caseOps6
  }

  /**
    * 匹配scala数组
    */
  def caseOps6: Unit = {
    val arr = Array(0, 1)
    arr match {
      //匹配只有一个元素的数组，且元素就是0
      case Array(0) => println("0")
      // 匹配任何带有两个元素的数组，并将元素绑定到x和y
      case Array(x, y) => println(x + " " + y)
      // 匹配任何以0开始的数组
      case Array(0, _*) => println("0 ...")
      case _ => println("something else")
    }
  }
}

输出结果如下：

0 1

样例类

1、样例类是种特殊的类，经过优化以用于模式匹配。

2、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。

3、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）

4、 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

测试案例如下：

object CaseOps {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    caseOps7
  }

  /**
    * 样例类（case class）的模式匹配
    */
  def caseOps7: Unit = {
    abstract class Expr
    case class Var(name:String) extends Expr
    case class UnOp(operator:String, arg:Expr) extends Expr
    case class BinOp(operator:String, left:Expr, right:Expr) extends Expr

    def test(expr:Expr) = expr match {
      case Var(name) => println(s"Var($name)...")
      case UnOp(operator, e) => println(s"$e ... $operator")
      case BinOp(operator, left, right) => println(s"$left $operator $right")
      case _ => println("default")
    }

    test(BinOp("+", Var("1"), Var("2")))

  }
}

输出结果如下：

Var(1) + Var(2)

模拟枚举

可以使用样例类来模拟枚举类型：

当使用样例类来做模式匹配时，如果要让编译器确保已经列出所有可能的选择，可以将样例类的通用超类声明为sealed。

密封类的所有子类都必须在与该密封类相同的文件中定义。

如果某个类是密封的，那么在编译期所有的子类是可知的，因而可以检查模式语句的完整性。

让所有同一组的样例类都扩展某个密封的类或特质是个好的做法。

sealed abstract class TrafficLightColor
case object Red extends TrafficLightColor
case object Yellow extends TrafficLightColor
case object Green extends TrafficLightColor
def typeOps(color:TrafficLightColor): Unit ={
    color match {
        case Red => println("stop")
        case Yellow =>println( "hurry up")
        case Green => println("go")
    }
}
def verityTypeOps: Unit ={
    typeOps(Red)
}

Option类型

1、Option类型用来表示可能存在也可能不存在的值。样例子类Some包装了某个值，而样例对象None表示没有值。Option支持泛型。（所以这里跟上面一样，也是样例类的操作）

2、Option的语法必须大量掌握，因为Spark源码中有大量的实例是关于Option语法的。

测试案例如下：

object CaseOps {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    caseOps8
  }

  def caseOps8: Unit = {
    def optionOps: Unit = {
      val capitals = Map("France" -> "Paris", "Japan" -> "Tokyo", "BeiJing" -> "通州")

      println(capitals.get("Japan") + show(capitals.get("Japan")))
      println(capitals.get("BeiJing") + show(capitals.get("India")))
    }

    def show(x: Option[String]) = x match {
      case Some(s) => s
      case None => "?"
    }

    optionOps

  }
}

输出结果如下：

Some(Tokyo)Tokyo
Some(通州)?

3、getOrElse

以下是演示如何使用getOrElse()来访问值或使用默认值，当没有值的例子：

val a:Option[Int] = Some(5)
val b:Option[Int] = None
println("a.getOrElse(0): " + a.getOrElse(0) )
println("b.getOrElse(10): " + b.getOrElse(10) )

4、使用isEmpty()方法:

println("a.isEmpty: " + a.isEmpty )
println("b.isEmpty: " + b.isEmpty )

其测试如下：

scala> val a:Option[Int] = Some(5)
a: Option[Int] = Some(5)

scala> val b:Option[Int] = None
b: Option[Int] = None

scala> a.getOrElse(0)
res5: Int = 5

scala> a
res6: Option[Int] = Some(5)

scala> b.getOrElse(10)
res9: Int = 10

scala> a.isEmpty
res7: Boolean = false

scala> b.isEmpty
res8: Boolean = true