Scala 基本实体

Expression

表达式:可计算的语句

  • value:常量,引用常量不会再次计算
    • 不能被重新赋值
    • 类型可以被推断、也可以显式声明类型
    • 可以被声明为lazy,只有被真正使用时才被赋值
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val constant = 1
lazy val lazy_constant = 1
var variable = 1
  • variable:变量,除可重新赋值外类似常量

Unified Types

  • Scala中所有值都有类型,包括数值、函数

类型层次结构

scala_unified_types_diagram

  • Any:顶级类型,所有类型超类

    • 定义一些通用方法
      • equals
      • hashCode
      • toString
  • AnyVal:值类型

    • 有9个预定义非空值类型
      • Double
      • Float
      • Long
      • Int
      • Short
      • Byte
      • Char
      • Boolean
      • Unit:唯一单例值()
    • 值类型可以按以下方向转换(非父子类之间) scala_value_types_casting_diagram
  • AnyRef:引用类型

    • 所有非值类型都被定义为引用类型
    • 用户自定义类型都是其子类型
    • 若Scala被应用于Java运行环境中,AnyRef相当于 java.lang.object
  • Nothing:底部类型,所有类型的子类型

    • 没有值是Nothing类型
    • 可以视为
      • 不对值进行定义的表达式的类型
      • 不能正常返回的方法
    • 用途
      • 给出非正常终止的信号:抛出异常、程序退出、死循环
  • NULL:所有引用类型的子类型

    • 唯一单例值null
    • 用途
      • 使得Scala满足和其他JVM语言的互操作性,几乎不应该 在Scala代码中使用

基本数据类型

数据类型 取值范围 说明
Byte $[-2^7, 2^7-1]$
Short $[-2^{15}, 2^{15}-1]$
Int $[-2^{31}, 2^{31}-1]$
Long $[-2^{63}, 2^{63}]$
Char $[0, 2^{16}-1]$
String 连续字符串 按值比较
Float 32bits浮点
Double 64bits浮点
Boolean truefalse
Unit () 不带任何意义的值类型
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val x = 0x2F		// 16进制
val x = 41 // 10进制
val x = 041 // 8进制

val f = 3.14F
val f = 3.14f // `Float`浮点
val d = 3.14
val d = 0.314e1 // `Double`

val c = 'A'
val c = '\u0022'
val c = '\"' // `Char类型`

val str = "\"hello, world\"" // 字符串
val str = """"hello, world"""" // 忽略转义

var x = true
  • Unit()在概念上与Tuple0()相同(均唯一单例值) (但Tuple0类型不存在???)

Tuples

元组:不同类型值的聚集,可将不同类型的值放在同一个变量中保存

  • 元组包含一系列类:Tuple2Tuple3直到Tuple22

    • 创建包含n个元素的元组时,就是从中实例化相应类,用 组成元素的类型进行参数化
  • 特点

    • 比较:按值(内容)比较
    • 输出:输出括号包括的内容
  • 访问元素

    • <tuple>._<n>:访问元组中第n个元素(从1开始)
    • 元组支持模式匹配[解构]
  • 用途

    • 需要从函数中返回多个值
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val t3 = ("hello", 1, 3.14)
val (str, i, d) = t3
// 必须括号包裹,否则三个变量被赋同值
println(t3._1)

val t2 = (1, 3)
val t22 = 1 -> 3
// `->`同样可以用于创建元组
  • 基于内容的比较衍生出模式匹配提取
  • 如果元素具有更多含义选择case class,否则选择元组

Symbol

符号类型:起标识作用,在模式匹配、内容判断中常用

  • 特点
    • 比较:按内容比较
    • 输出:原样输出
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val s: Symbol = 'start
if (s == 'start) println("start......")

运算符号

  • 任何具有单个参数的方法都可以用作中缀运算符,而运算符 (狭义)就是普通方法

    • 可以使用点号调用
    • 可以像普通方法一样定义运算符
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      case class Vec(val x: Double, val y: Double){
      def +(that: Vec) =
      new Vec(this.x + that.x, this.y + that.y)
      }
  • 表达式中运算符优先级:根据运算符第一个字符评估优先级

    • 其他未列出字符
    • */%
    • +-
    • :
    • +!
    • <>
    • &
    • ^
    • |
    • 所有字母:[a-zA-Z]

数值运算

  • 四则运算

    • +
    • -
    • *
    • /
    • %
  • 按位

    • &|^~
    • >>/<<:有符号移位
    • >>>/<<<:无符号移位
  • 比较运算

  • ><<=>=
  • ==/equals:基于内容比较
  • eq:基于引用比较

  • 逻辑运算

    • ||&&

字符串运算

  • Scala中String实际就是Java中java.lang.String类型
    • 可调用Java中String所有方法
    • 并定义有将String转换为StingOps类型的隐式转换函数 ,可用某某些额外方法
  • indexOf(<idx>)
  • toUppercasetoLowercase
  • reverse
  • drop(<idx>)
  • slice<<start>,<end>>
  • .r:字符串转换为正则表达式对象

类型推断

  • 编译器通常可以推断出

    • 表达式类型:工作原理类似推断方法返回值类型
    • 非递归方法的返回值类型
    • 多态方法、泛型类中泛型参数类型
  • 编译器不推断方法的形参类型

    • 但某些情况下,编译器可以推断作为参数传递的匿名函数 形参类型
  • 不应该依赖类型推断场合

    • 公开可访问API成员应该具有显式类型声明以增加可读性
    • 避免类型推断推断类型太具体

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      var obj = null
      // 被推断为为`Null`类型仅有单例值,不能再分配其他值

类型别名

类型别名:具体类型别名

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// 泛型参数必须指定具体类型
type JHashMap = java.util.HashMap[String, String]

Code Blocks

代码块:使用{}包围的表达式组合

  • 代码块中最后表达式的结果作为整个代码块的结果
    • Scala建议使用纯函数,函数不应该有副作用
    • 所以其中基本应该没有语句概念,所有代码块均可视为 表达式,用于赋值语句
  • {}:允许换行的(),Scala中{}基本同()

控制表达式

if语句

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if(<eva_expr>){
// code-block if true
}else if(<eva_expr>){
// code-block
}else{
// code-block if false
}
  • 返回值:对应函数块返回值

while语句

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while(<eva_expr>){
// code-block if true
}
  • Scala中while作用被弱化、不推荐使用
  • 返回值:始终为Unit类型()

for语句

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for{
<item1> <- <iter1>
<item2> <- <iter2>
if <filter_exp>
if <filter_exp>
}{
}
  • 以上在同语句中多个迭代表达式等价于嵌套for
  • 返回值
    • 默认返回Unit类型()
    • 配合yield返回值迭代器(元素会被消耗)
  • 注意:迭代器中元素会被消耗,大部分情况不应该直接在嵌套 for语句中使用

match模式匹配

  • 模式匹配的候选模式

    • 常量
    • 构造函数:解构对象
      • 需伴生对象实现有unapply方法,如:case class
    • 序列
      • 需要类伴生对象实现有unapplySeq方法,如: Seq[+A]类、及其子类
    • 元组
    • 类型:适合需要对不同类型对象需要调用不同方法
      • 一般使用类型首字母作为case标识符name
      • 对密封类,无需匹配其他任意情况的case
      • 不匹配可以隐式转换的类型
    • 变量绑定
  • 候选模式可以增加pattern guards以更灵活的控制程序

  • 模式匹配可以视为解构已有值,将解构结果map至给定名称

    • 可以用于普通赋值语句中用于解构模式
    • 显然也适合于for语句中模式匹配
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<target> match {
// 常量模式 + 守卫语句
case x if x % 2 == 0 =>
// 构造函数模式
case Dog(a, b) =>
// 序列模式
case Array(_, second) =>
// 元组模式
case (second, _*) =>
// 类型模式
case str: String =>
// 变量绑定
case all@Dog(name, _) =>
}

// 普通赋值语句中模式匹配
val all@Array(head, _*) = Array(1,3,3)
  • 可在普通类伴生对象中实现unapplyunapplySeq实现模式 匹配,此单例对象称为extractor objects

unapply

unapply方法:接受实例对象、返回创建其所用的参数

  • 构造模式依靠类伴生对象中unapply实现
  • unapply方法返回值应该符合
    • 若用于判断真假,可以返回Boolean类型值
    • 若用于提取单个T类型的值,可以返回Option[T]
    • 若需要提取多个类型的值,可以将其放在可选元组 Option[(T1, T2, ..., Tn)]
  • case class默认实现有此方法
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class Dog(val name: String, val age: Int){
// 伴生对象中定义`unapply`方法解构对象
object Dog{
def unapply(dog: Dog): Option[(String, Int)]{
if (dog!=null) Some(dog.name, dog.age)
else None
}
}

unapplySeq

unapplySeq方法:接受实例对象、返回创建其所用的序列

  • 序列模式依靠类伴生对象中unapplySeq实现
  • 方法应返回Option[Seq[T]]
  • Seq[A+]默认实现此方法
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// `scala.Array`伴生对象定义
object Array extends FallbackArrayBuilding{
def apply[T: ClassTag](xs: T*): Array[T] = {
val array = new Array[T](xs.length)
var i = 0
for(x <- xs.iterator) {
array(i) = x
i += 1
}
array
}
def apply[x: Boolean, xs: Boolean*]: Array[Boolean] = {
val array = new Array[Boolean](xs.length + 1)
array(0) = x
var i = 1
for(x <- xs.iterator){
array(i) = x
i += 1
}
array
}
/* 省略其它`apply`方法 */
def unapplySeq[T](x: Array[T]): Option[IndexedSeq[T]] =
if(x == null) None
else Some(x.toIndexedSeq)
}

正则表达式模式匹配

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import scala.util.matching.{Regex, MatchIterator}
// `.r`方法将字符串转换为正则表达式
val dateP = """(\d\d\d\d)-(\d\d)-(\d\d)""".r
val dateP = new Regex("""(\d\d\d\d)-(\d\d)-(\d\d)""")

// 利用`Regex`的`unapplySeq`实现模式匹配
// 不过此应该是定义在`Regex`类而不是伴生对象中
for(date <- dateP.findAllIn("2015-12-31 2016-01-01")){
date match {
case dateRegex(year, month, day) =>
case _ =>
}
}
// `for`语句中模式匹配
for(dateP(year, month, day) <- dateP.findAllIn("2015-12-31 2016-01-01")){
}
  • scala.util.matching具体参见cs_java/scala/stdlib

Functions

函数:带有参数的表达式

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// 带一个参数的匿名函数,一般用作高阶函数参数
Array(1,2,3).map((x: Int) => x + 1)
Array(1,2,3).map(_+1) // 简化写法
// 具名函数
val fx: Float => Int = (x: Float) => x.toInt
  • 函数结构

    • 可以带有多个参数、不带参数
    • 无法显式声明返回值类型
  • 函数可以类似普通常量使用lazy修饰,当函数被使用时才会被 创建

  • 作高阶函数参数时可简化

    • 参数类型可推断、可被省略
    • 仅有一个参数,可省略参数周围括号
    • 仅有一个参数,可使用占位符_替代参数声明整体
  • Java:函数被编译为内部类,使用时被创建为对象、赋值给相应 变量
  • Scala中函数是“一等公民”,允许定义高阶函数、方法
    • 可以传入对象方法作为高阶函数的参数,Scala编译器会将 方法强制转换为函数
    • 使用高阶函数利于减少冗余代码

函数类型

函数类型:Scala中有Funtion<N>[T1, T2, ..., TN+1]共22种函数 类型,最后泛型参数为返回值类型

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// 实例化`Function2[T1, T2, T3]`创建函数
val sum = new Function2[Int, Int, Int] {
def apply(x: Int, y: Int): Int = x + y
}
val sum = (x: Int, y: Int) => x + y

偏函数

偏函数:只处理参数定义域中子集,子集之外参数抛出异常

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// scala中定义
trait PartialFunction[-A, +B] extends (A => B){
// 判断元素在偏函数处理范围内
def isDefinedAt(?ele: A)
// 组合多个偏函数
def orElse(?pf: PartialFunction[A, B])
// 方法的连续调用
def addThen(?pf: PartialFunction[A, B])
// 匹配则调用、否则调用回调函数
def applyOrElse(?ele: A, ?callback: Function1[B, Any])
}
  • 偏函数实现了Function1特质
  • 用途
    • 适合作为map函数参数,利用模式匹配简化代码
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val receive: PartialFunction[Any, Unit] = {
case x: Int => println("Int type")
case x: String => println("String type")
case _ => println("other type")
}

Methods

方法:表现、行为类似函数,但有关键差别

  • def定义方法,包括方法名、参数列表、返回类型、方法体

  • 方法可以接受多个参数列表、没有参数列表

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    def addThenMutltiply(x: Int, y: Int)(multiplier: Int): Int = (x+y) * multiplier

    def name: String = System.getProperty("user.name")
  • Scala中可以嵌套定义方法

  • Java中全在类内,确实都是方法

Currying

柯里化:使用较少的参数列表调用多参数列表方法时会产生新函数, 该函数接受剩余参数列表作为其参数

  • 多参数列表/参数分段有更复杂的调用语法,适用场景
    • 给定部分参数列表
      • 可以尽可能利用类型推断,简化代码
      • 创建新函数,复用代码
    • 指定参数列表中部分参数为implicit
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val number = List(1,2,3,4,5,6,7,8,9)
numbers.foldLeft(0)(_ + _)
// 柯里化生成新函数
val numberFunc = numbers.foldLeft(List[Int]())_
val square = numberFunc((xs, x) => xs:+ x*x)
val cube = numberFunc((xs, x) => xs:+ x*x*x)

def execute(arg: Int)(implicit ec: ExecutionContext)

隐式转换

隐式转换:编译器发现类型不匹配时,在作用域范围内查找能够转换 类型的隐式转换

  • 类型S到类型T的隐式转换由S => T类型函数的隐式值、 或可以转换为所需值的隐式方法定义

    • 隐式转换只与源类型、目标类型有关
    • 源类型到目标类型的隐式转换只会进行一次
    • 若作用域中有多个隐式转换,编译器将报错
  • 适用场合:以下情况将搜索隐式转换

    • 隐式转换函数、类:表达式e的类型S不符合期望类型 T
    • 隐式参数列表、值:表达式e类型S没有声明被访问的 成员m
  • 隐式转换可能会导致陷阱,编译器会在编译隐式转换定义时发出 警告,可以如下关闭警告

    • import scala.language.implicitConversions到隐式 转换上下文范围内
    • 启用编译器选项-language: implicitConversions
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import scala.language.implicitCoversions

// `scala.Predef`中定义有
// 隐式转换函数
implicit def int2Integer(x: Int) =
java.lang.Integer.valueOf(x)
// 隐式参数列表
@inline def implicitly[T](implicit e:T) = e

隐式转换函数、类

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// 隐式转换函数
implicit def float2int(x: Float) = x.toInt

// 隐式类
implicit class Dog(val name: String){
def bark = println(s"$name is barking")
}
"Tom".bark

// 隐式类最终被翻译为
implicit def string2Dog(name: String): Dog = new Dog(name)
  • 隐式类通过隐式转换函数实现
    • 其主构造函数参数有且只有一个
    • 代码更简洁、晦涩,类和方法绑定

隐式值、参数列表

  • 若参数列表中参数没正常传递,Scala将尝试自动传递 正确类型的隐式值

  • 查找隐式参数的位置

    • 调用包含隐式参数列表的方法时,首先查找可以直接访问、 无前缀的隐式定义、隐式参数
    • 在伴生对象中查找与隐式候选类型相关的、有隐式标记的 成员
  • 说明

    • 隐式值不能是顶级值
    • implicit能且只能作用于最后参数列表
    • 方法才能包含隐式参数列表,函数不可
    • 包含隐式参数列表方法不可偏函数化
  • 例1

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    abstract class Monoid[A]{
    def add(x: A, y: A): A
    def unit: A
    }
    object ImplicitTest{
    // `implicit`声明该匿名类对象为隐式值
    implicit val stringMonoid: Monoid[String] = new Monoid[String]{
    def add(x: String, y: String): Strinng = x concat y
    def unit: String = ""
    }
    implicit val intMonoid: Monoid[Int] = new Monoid[Int] {
    def add(x: Int, y: Int): Int = x + y
    def unit: Int = 0
    }

    // 定义隐式参数列表
    def sum[A](xs: List[A])(implicit m: Monoid[A]): A =
    if (xs.isEmpty) m.unit
    else m.add(xs.head, sum(xs.tail))

    def main(args: Array[String]): Unit = {
    println(sum(List(1,2,3)))
    println(sum(List("a", "b", "c")))
    }
    }
  • 例2

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    trait Multiplicable[T] {
    def multiply(x: T): T
    }
    // 定义隐式单例对象
    implicit object MultiplicableInt extends Multiplicable[Int]{
    def multiply(x: Int) = x*x
    }
    implicit object MultiplicableString extends Mulitplicable[String]{
    def multiply(x: String) = x*2
    }
    // `T: Multiplicable`限定作用域存在相应隐式对象、或隐式值
    def multiply[T: Multiplicable](x: T) = {
    // 调用`implicitly`返回隐式对象、或隐式值
    val ev = implicitly[Multiplcable[T]]
    ev.multiply(x)
    }
    println(multiply(5))
    println(multiply(5))

传名参数

传名参数:仅在被使用时触发实际参数的求值运算

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def calculate(input: => Int) = input * 37
// 在参数类型前加上`=>`将普通(传值)参数变为传名参数
  • 传名参数
    • 若在函数体中未被使用,则不会对其求值
    • 若参数是计算密集、长时运算的代码块,延迟计算能力可以 帮助提高性能
  • 传值参数:仅被计算一次

传名参数实现while循环

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def whileLoop(condition: => Boolean)(body: => Unit): Unit =
if(condition){
body
whileLoop(condition)(body)
}

var i = 2
whileLoop(i > 0){
println(i)
i -= 1
}

默认参数

默认参数:调用时可以忽略具有默认值的参数

  • 调用时忽略前置参数时,其他参数必须带名传递
  • 跳过前置可选参数传参必须带名传参
  • Java中可以通过剔除可选参数的重载方法实现同样效果
  • Java代码中调用时,Scala中默认参数必须、不能使用命名参数

命名参数调用

  • 调用方法时,实际参数可以通过其对应形参名标记
    • 命名参数顺序可以打乱
    • 未命名参数需要按照方法签名中形参顺序放在前面

Exception

异常处理:try{throw...}catch{case...}抛出捕获异常

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def main(args: Array[String]){
try{
val fp = new FileReader("Input")
}catch{
case ex: FileNotFoundException => println("File Missing")
case ex: IOException => println("IO Exception")
}finally{
println("finally")
}
}
Author

UBeaRLy

Posted on

2019-08-02

Updated on

2019-08-02

Licensed under

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