Scala学习——Brief Scala Tutorial

因为Spark项目需要，学习Scala编程。

从官网文档入手：http://www.scala-lang.org/documentation/

首先从他的Older Documentation入手。

第一篇是Brief Scala Tutorial

只有20页，对于有Java基础的人来说上手很快

其中有几点值得注意

（1）函数式编程

object Timer {

　　def oncePerSecond(callback: () => Unit) {
　　　　while (true) { callback(); Thread sleep 1000 } 
　　}

　　def timeFlies() {
　　　　println("time flies like an arrow...")
　　}   

　　def main(args: Array[String]) { oncePerSecond(timeFlies)} 
}

官网给出的解释是

The type of this function is written () => Unit and is the type of all functions which take no arguments and return nothing (the type Unit is similar to void in C/C++).  

这段不知道怎么翻译合适。

（2）匿名方法

object TimerAnonymous {
　　def oncePerSecond(callback: () => Unit) {
　　　　while (true) { callback(); Thread sleep 1000 } }
　　def main(args: Array[String]) { oncePerSecond(() =>
　　　　println("time flies like an arrow...")) }
}

用匿名方法的话编程更简单直白，在main方法中直接用=>分开了方法名参数及方法体。和上面的例子效果是相同的。

（3）Scala的class可以带参数：

class Complex(real: Double, imaginary: Double) {
    def re() = real
    def im() = imaginary 
}

这样的语句定义了一个单例对象：一个有且仅有一个实例的类。object语句在定义了一个叫HelloWorld的类的同时还定义了一个叫HelloWorld的实例。这个实例在第一次使用的时候会进行实例化。聪明的读者可能会发现main函数并没有使用static修饰符，这是由于静态成员（方法或者变量）在Scala中并不存在。Scala从不定义静态成员，而通过定义单例object取而代之。

在def re()=real中没有指定返回值类型，而是由编译器根据“=”右边的类型来判断该方法的返回值类型。当然编译器不是总能推断出正确的变量类型，这就需要编程人员在编程初期尝试去掉变量类型定义，如果编译器不报错的话就表示他可以推断类型，如果报错就还是老老实实地把类型加上。等到编的多了就知道什么可以什么不可以了。

当然，这里的re()和im()的括号是可以去掉的。

class Complex(real: Double, imaginary: Double) { 
　　def re = real
　　def im = imaginary
}

（4）继承与重写

class Complex(real: Double, imaginary: Double) { 
　　def re = real
　　def im = imaginary
　　override def toString() =
　　　　"" + re + (if (im < 0) "" else "+") + im + "i" 
}

如果子类的方法重写了父类的方法，必须要有override修饰语

如果一个类没有继承任何类的话，隐式继承scala.AnyRef 

(5)case class

 对于处理树结构的数据很适用

abstract class Tree
case class Sum(l: Tree, r: Tree) extends Tree 
case class Var(n: String) extends Tree
case class Const(v: Int) extends Tree

以上的Sum，Var和Const就是case class，与标准的class有以下几个区别

• 不用new原语去实例化（e.g.可以直接写成Const(5)，而不用new Const(5)）
• case类的构造器参数被当作公开值并可以直接被访问 e.g.　

  val x = Var("x")  
  Console.println(x.name) 

• 已提供方法equals和hashCode的默认定义，work on the structure of the instances and not on their identity（英文水平让人抓狂啊）这里的instance structure和identity是个啥
• 提供toString()默认定义，打印值的source form。e.g.the tree for expression x+1 prints as Sum(Var(x),Const(1)) 
• 分解数据结构的时候用到了模式匹配

模式匹配的东西有点难，

def eval(t: Tree, env: Environment): Int = t match {
　　case Sum(l, r) => eval(l, env) + eval(r, env) 
　　case Var(n) => env(n)
　　case Const(v) => v
}

Environment的目的就是为了给变量赋值

一个熟练的面向对象的程序员可能想知道为什么我们不吧eval定义为Tree或者其之类的成员函数。我们事实上可以这么做。因为Scala允许条件类象普通类那样定义成员。决定是否使用模式匹配或者成员函数取决于程序员的喜好，不过这个取舍还和可扩展性有重要联系：
当你使用成员函数时，你可以通过继承Tree从而很容易的添加新的节点类型，但是另外一方面，添加新的操作也是很繁杂的工作，因为你不得不修改Tree的所有子类。
当你使用模式匹配是，形势正好逆转过来，添加新的节点类型要求你修改所有的对树使用模式匹配的函数，但是另一方面，添加一个新的操作只需要再添加一个模式匹配函数就可以了。

下面是模式匹配里的对符号求导数

首先看下导数的性质：

• 和的导数就是导数的和
• 如果符号等以求导的符号，则导数为1，否则为0
• 常量的导数是0

def derive(t: Tree, v: String): Tree = t match { 
　　case Sum(l, r) => Sum(derive(l, v), derive(r, v)) 
　　case Var(n) if (v == n) => Const(1)
　　case _ => Const(0)
}

大概的意思是首先他会检查t是不是一个sum，如果fail了就检查是不是var，再fail检查是不是一个Const。

还是来个实际例子看一下：

def main(args: Array[String]) {
　　val exp: Tree = Sum(Sum(Var("x"),Var("x")),Sum(Const(7),Var("y"))) 
　　val env: Environment = { case "x" => 5 case "y" => 7 } 
　　println("Expression: " + exp)
　　println("Evaluation with x=5, y=7: " + eval(exp, env)) 
　　println("Derivative relative to x:
 " + derive(exp, "x")) 
　　println("Derivative relative to y:
 " + derive(exp, "y"))
}

输出：

Expression: Sum(Sum(Var(x),Var(x)),Sum(Const(7),Var(y)))

Evaluation with x=5, y=7: 24

Derivative relative to x:Sum(Sum(Const(1),Const(1)),Sum(Const(0),Const(0)))

Derivative relative to y:Sum(Sum(Const(0),Const(0)),Sum(Const(0),Const(1)))

（6）traits

Scala的traits和Java中的interface类似，但有别于interface的是traits可以实现部分方法，并且可以继承多个。

Tutorial里的例子不是很直观，于是摘了网上的一个例子[1]

abstract class Animal {
  def walk(speed:Int)

  def breathe() = {
    println("animal breathes")
  }
}

这里的抽象类Animal定义了walk方法，实现了breathe方法。

再看下Flyable和Swimable两个trait的实现：

trait Flyable {
  def hasFeather = true
  def fly
}

trait Swimable {
  def swim
}

注意Flyable trait中有两个方法，一个是hasFeather方法，这个方法已经实现了，另一个方法是fly方法，这个方法只是定义没有实现，而Swimable trait只是定义个一个swim的方法，没有具体实现。

下面我们定义一种动物，它既会飞也会游泳，这种动物是鱼鹰 FishEagle，我们看下代码：

class FishEagle extends Animal with Flyable with Swimable {
  def walk(speed:Int) = println("fish eagle walk with speed " + speed)
  def swim() = println("fish eagle swim fast")
  def fly() = println("fish eagle fly fast")
}

在类的实现中需要实现抽象类Animal的walk方法，也需要实现两个特征中定义的未实现方法。

下面main方法代码：

object App { 
 def main(args : Array[String]) { 
 val fishEagle = new FishEagle 
 val flyable:Flyable = fishEagle 
 flyable.fly 
 
 val swimmer:Swimable = fishEagle 
 swimmer.swim 
 } 
}

 在main方法中，我们首先初始化了一个FishEagle对象，然后通过Flyable和Swimable trait来分别调用其fly和swim方法，输出结果如下：

fish eagle fly fast 
fish eagle swim fast

trait的使用方法就是这样子了，它很强大，抽象类能做的事情，trait都可以做。它的长处在于可以多继承。

trait和抽象类的区别在于抽象类是对一个继承链的，类和类之前确实有父子类的继承关系，而trait则如其名字，表示一种特征，可以多继承。

 还有一个特点就是with：用关键字with可以混入更多的trait。如果类已经继承了类，就可以使用with混入trait。

class Animal
class Dog(val name: String) extends Animal with Friend{}

我们还可以在实例一级进行混入，这样的话就可以把特定的类的实例当做trait

class Cat(val name: String) extends Animal
val  scat  = new Cat("cat") with Friend
//这样scat就是Friend了

（7）泛型

 

参考文献
【1】scala入门教程：scala中的trait