Scala学习（未完结）

注：该博客大部分内容摘抄自https://www.runoob.com/scala/scala-tutorial.html

Scala 简介

Scala是一种纯面向对象的语言，每个值都是对象。对象的数据类型以及行为由类和特质描述。

类抽象机制的扩展有两种途径：一种途径是子类继承，另一种途径是灵活的混入机制。这两种途径能避免多重继承的种种问题。

函数式编程

Scala也是一种函数式语言，其函数也能当成值来使用。Scala提供了轻量级的语法用以定义匿名函数，支持高阶函数，允许嵌套多层函数，并支持柯里化。Scala的case class及其内置的模式匹配相当于函数式编程语言中常用的代数类型。

静态类型

Scala具备类型系统，通过编译时检查，保证代码的安全性和一致性。类型系统具体支持以下特性：

• 泛型类
• 协变和逆变
• 标注
• 类型参数的上下限约束
• 把类别和抽象类型作为对象成员
• 复合类型
• 引用自己时显式指定类型
• 视图
• 多态方法

扩展性

Scala的设计秉承一项事实，即在实践中，某个领域特定的应用程序开发往往需要特定于该领域的语言扩展。Scala提供了许多独特的语言机制，可以以库的形式轻易无缝添加新的语言结构：

• 任何方法可用作前缀或后缀操作符
• 可以根据预期类型自动构造闭包。

Scala 安装

Scala是基于java之上，大量使用java的类库和变量，使用 Scala 之前必须先安装 Java（>1.5版本）。

Scala 基础语法

Scala 与 Java 的最大区别是：Scala 语句末尾的分号 ; 是可选的。

我们可以认为 Scala 程序是对象的集合，通过调用彼此的方法来实现消息传递。接下来我们来理解下，类，对象，方法，实例变量的概念：

• 对象 - 对象有属性和行为。例如：一只狗的状属性有：颜色，名字，行为有：叫、跑、吃等。对象是一个类的实例。

• 类 - 类是对象的抽象，而对象是类的具体实例。

• 方法 - 方法描述的基本的行为，一个类可以包含多个方法。

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• 字段 - 每个对象都有它唯一的实例变量集合，即字段。对象的属性通过给字段赋值来创建。

Scala 基本语法需要注意以下几点：

• 区分大小写 -  Scala是大小写敏感的，这意味着标识Hello 和 hello在Scala中会有不同的含义。

• 类名 - 对于所有的类名的第一个字母要大写。
  如果需要使用几个单词来构成一个类的名称，每个单词的第一个字母要大写。
  
  示例：class MyFirstScalaClass

• 方法名称 - 所有的方法名称的第一个字母用小写。
  如果若干单词被用于构成方法的名称，则每个单词的第一个字母应大写。
  
  示例：def myMethodName()

• 程序文件名 - 程序文件的名称应该与对象名称完全匹配(新版本不需要了，但建议保留这种习惯)。
  保存文件时，应该保存它使用的对象名称（记住Scala是区分大小写），并追加".scala"为文件扩展名。 （如果文件名和对象名称不匹配，程序将无法编译）。
  
  示例: 假设"HelloWorld"是对象的名称。那么该文件应保存为'HelloWorld.scala"

• def main(args: Array[String]) - Scala程序从main()方法开始处理，这是每一个Scala程序的强制程序入口部分。

标识符

Scala 可以使用两种形式的标志符，字符数字和符号。

字符数字使用字母或是下划线开头，后面可以接字母或是数字，符号"$"在 Scala 中也看作为字母。然而以"$"开头的标识符为保留的 Scala 编译器产生的标志符使用，应用程序应该避免使用"$"开始的标识符，以免造成冲突。

Scala 的命名规则采用和 Java 类似的 camel 命名规则，首字符小写，比如 toString。类名的首字符还是使用大写。此外也应该避免使用以下划线结尾的标志符以避免冲突。符号标志符包含一个或多个符号，如+，:，? 等，比如:

+ ++ ::: < ?> :->

Scala 内部实现时会使用转义的标志符，比如:-> 使用 $colon$minus$greater 来表示这个符号。因此如果你需要在 Java 代码中访问:->方法，你需要使用 Scala 的内部名称 $colon$minus$greater。

混合标志符由字符数字标志符后面跟着一个或多个符号组成，比如 unary_+ 为 Scala 对+方法的内部实现时的名称。字面量标志符为使用"定义的字符串，比如 `x` `yield`。

你可以在"之间使用任何有效的 Scala 标志符，Scala 将它们解释为一个 Scala 标志符，一个典型的使用为 Thread 的 yield 方法， 在 Scala 中你不能使用 Thread.yield()是因为 yield 为 Scala 中的关键字， 你必须使用 Thread.`yield`()来使用这个方法。

Scala 关键字

下表列出了 scala 保留关键字，我们不能使用以下关键字作为变量：

abstract	case	catch	class
def	do	else	extends
false	final	finally	for
forSome	if	implicit	import
lazy	match	new	null
object	override	package	private
protected	return	sealed	super
this	throw	trait	try
true	type	val	var
while	with	yield
-	:	=	=>
<-	<:	<%	>:
#	@

package scala_train

object TrainApp {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    /*
     *多行注释
     *多行注释
     */
    println("hello world")
  }
}

换行符

Scala是面向行的语言，语句可以用分号（;）结束或换行符。Scala 程序里,语句末尾的分号通常是可选的。如果你愿意可以输入一个,但若一行里仅 有一个语句也可不写。另一方面,如果一行里写多个语句那么分号是需要的。例如

val s = "hello"; println(s)

定义包

Scala 使用 package 关键字定义包，在Scala将代码定义到某个包中有两种方式：

第一种方法和 Java 一样，在文件的头定义包名，这种方法就后续所有代码都放在该包中。

package scala_train
class HelloWorld

第二种方法有些类似 C#，如：

package scala_train {
  class HelloWorld 
}

Scala 使用 import 关键字引用包。

import java.awt.Color  // 引入Color
 
import java.awt._  // 引入包内所有成员
 
def handler(evt: event.ActionEvent) { // java.awt.event.ActionEvent
  ...  // 因为引入了java.awt，所以可以省去前面的部分
}

import语句可以出现在任何地方，而不是只能在文件顶部。import的效果从开始延伸到语句块的结束。这可以大幅减少名称冲突的可能性。

如果想要引入包中的几个成员，可以使用selector（选取器）：

import java.awt.{Color, Font}
 
// 重命名成员
import java.util.{HashMap => JavaHashMap}
 
// 隐藏成员
import java.util.{HashMap => _, _} // 引入了util包的所有成员，但是HashMap被隐藏了

注意：默认情况下，Scala 总会引入 java.lang._ 、 scala._ 和 Predef._，这里也能解释，为什么以scala开头的包，在使用时都是省去scala.的。

Scala 数据类型

数据类型	描述
Byte	8位有符号补码整数。数值区间为 -128 到 127
Short	16位有符号补码整数。数值区间为 -32768 到 32767
Int	32位有符号补码整数。数值区间为 -2147483648 到 2147483647
Long	64位有符号补码整数。数值区间为 -9223372036854775808 到 9223372036854775807
Float	32 位, IEEE 754 标准的单精度浮点数
Double	64 位 IEEE 754 标准的双精度浮点数
Char	16位无符号Unicode字符, 区间值为 U+0000 到 U+FFFF
String	字符序列
Boolean	true或false
Unit	表示无值，和其他语言中void等同。用作不返回任何结果的方法的结果类型。Unit只有一个实例值，写成()。
Null	null 或空引用
Nothing	Nothing类型在Scala的类层级的最低端；它是任何其他类型的子类型。
Any	Any是所有其他类的超类
AnyRef	AnyRef类是Scala里所有引用类(reference class)的基类

Scala 基础字面量

整型字面量

整型字面量用于 Int 类型，如果表示 Long，可以在数字后面添加 L 或者小写 l 作为后缀。：

0
035
21 
0xFFFFFFFF 
0777L

浮点型字面量

如果浮点数后面有f或者F后缀时，表示这是一个Float类型，否则就是一个Double类型的。实例如下：

0.0 
1e30f 
3.14159f 
1.0e100
.1

布尔型字面量

布尔型字面量有 true 和 false。

符号字面量

符号字面量被写成： '<标识符> ，这里 <标识符> 可以是任何字母或数字的标识（注意：不能以数字开头）。这种字面量被映射成预定义类scala.Symbol的实例。

如： 符号字面量 'x 是表达式 scala.Symbol("x") 的简写，符号字面量定义如下：

package scala
final case class Symbol private (name: String) {
   override def toString: String = "'" + name
}

字符字面量

在 Scala 字符变量使用单引号 ' 来定义，如下：

'a' 
'\u0041'
'\n'
'\t'

其中 \ 表示转义字符，其后可以跟 u0041 数字或者 \r\n 等固定的转义字符。

字符串字面量

在 Scala 字符串变量使用双引号 " 来定义

多行字符串的表示方法

多行字符串用三个双引号来表示分隔符，格式为：""" ... """。

实例如下：

    val multiLine =
      """
        |hi
        |hello
      """.stripMargin

Null 值

空值是 scala.Null 类型。

Scala.Null和scala.Nothing是用统一的方式处理Scala面向对象类型系统的某些"边界情况"的特殊类型。

Null类是null引用对象的类型，它是每个引用类（继承自AnyRef的类）的子类。Null不兼容值类型。

Scala 转义字符

下表列出了常见的转义字符：

转义字符	Unicode	描述
\b	\u0008	退格(BS) ，将当前位置移到前一列
\t	\u0009	水平制表(HT) （跳到下一个TAB位置）
\n	\u000a	换行(LF) ，将当前位置移到下一行开头
\f	\u000c	换页(FF)，将当前位置移到下页开头
\r	\u000d	回车(CR) ，将当前位置移到本行开头
\"	\u0022	代表一个双引号(")字符
\'	\u0027	代表一个单引号（'）字符
\\	\u005c	代表一个反斜线字符 '\'

0 到 255 间的 Unicode 字符可以用一个八进制转义序列来表示，即反斜线‟\‟后跟 最多三个八进制。

在字符或字符串中，反斜线和后面的字符序列不能构成一个合法的转义序列将会导致 编译错误。

以下实例演示了一些转义字符的使用：

println("Hello\tWorld\n\nHi")

Scala 变量

变量是一种使用方便的占位符，用于引用计算机内存地址，变量创建后会占用一定的内存空间。

基于变量的数据类型，操作系统会进行内存分配并且决定什么将被储存在保留内存中。因此，通过给变量分配不同的数据类型，你可以在这些变量中存储整数，小数或者字母。

变量声明

在 Scala 中，使用关键词 "var" 声明变量，使用关键词 "val" 声明常量。

如果程序尝试修改常量  的值，程序将会在编译时报错。

scala> val a, b = "hi"
a: String = hi
b: String = hi

如果方法返回值是元组，我们可以使用 val 来声明一个元组

scala> val a = (3, "hi")
a: (Int, String) = (3,hi)

Scala 访问修饰符

Scala 访问修饰符基本和Java的一样，分别有：private，protected，public。

如果没有指定访问修饰符，默认情况下，Scala 对象的访问级别都是 public。

Scala 中的 private 限定符，比 Java 更严格，在嵌套类情况下，外层类甚至不能访问被嵌套类的私有成员。

私有(Private)成员

用 private 关键字修饰，带有此标记的成员仅在包含了成员定义的类或对象内部可见，同样的规则还适用内部类。

class Outer {
      class Inner {
        private def f(): Unit ={
          println("f")
        }
        class InnerMost {
          (new Inner).f()
        }
      }
//      (new Inner).f() 错误
    }

(new Inner).f( ) 访问不合法是因为 f 在 Inner 中被声明为 private，而访问不在类 Inner 之内。

但在 InnerMost 里访问 f 就没有问题的，因为这个访问包含在 Inner 类之内。

Java中允许这两种访问，因为它允许外部类访问内部类的私有成员。

保护(Protected)成员

在 scala 中，对保护（Protected）成员的访问比 java 更严格一些。因为它只允许保护成员在定义了该成员的的类的子类中被访问。而在java中，用protected关键字修饰的成员，除了定义了该成员的类的子类可以访问，同一个包里的其他类也可以进行访问。

    class Outer {

      class Inner {
        protected def f() = {
          println("f")
        }

        class InnerMost {
          f()
        }

      }

      class Sub extends Inner {
        f()
      }

      class Other {
//        f() 错误
      }

    }

上例中，Sub 类对 f 的访问没有问题，因为 f 在 Super 中被声明为 protected，而 Sub 是 Super 的子类。相反，Other 对 f 的访问不被允许，因为 other 没有继承自 Super。而后者在 java 里同样被认可，因为 Other 与 Sub 在同一包里。

作用域保护

Scala中，访问修饰符可以通过使用限定词强调。格式为:

private[x] 

或 

protected[x]

这里的x指代某个所属的包、类或单例对象。如果写成private[x],读作"这个成员除了对[…]中的类或[…]中的包中的类及它们的伴生对像可见外，对其它所有类都是private。

这种技巧在横跨了若干包的大型项目中非常有用，它允许你定义一些在你项目的若干子包中可见但对于项目外部的客户却始终不可见的东西。

package bobsrocckets{
    package navigation{
        private[bobsrockets] class Navigator{
         protected[navigation] def useStarChart(){}
         class LegOfJourney{
             private[Navigator] val distance = 100
             }
            private[this] var speed = 200
            }
        }
        package launch{
        import navigation._
        object Vehicle{
        private[launch] val guide = new Navigator
        }
    }
}

上述例子中，类Navigator被标记为private[bobsrockets]就是说这个类对包含在bobsrockets包里的所有的类和对象可见。

比如说，从Vehicle对象里对Navigator的访问是被允许的，因为对象Vehicle包含在包launch中，而launch包在bobsrockets中，相反，所有在包bobsrockets之外的代码都不能访问类Navigator。

Scala 运算符

Scala IF...ELSE 语句

//    val a = 20
//    if (a > 10) {
//      println("hi")
//    } else {
//      println("hello")
//    }

    val a = 30
    if (a > 30) {
      println("hello")
    } else if (a > 40) {
      println("hi")
    } else {
      println("come on")
    }

Scala 循环

Scala 方法与函数

Scala 有方法与函数，二者在语义上的区别很小。Scala 方法是类的一部分，而函数是一个对象可以赋值给一个变量。换句话来说在类中定义的函数即是方法。

Scala 中的方法跟 Java 的类似，方法是组成类的一部分。

Scala 中的函数则是一个完整的对象，Scala 中的函数其实就是继承了 Trait 的类的对象。

Scala 中使用 val 语句可以定义函数，def 语句定义方法。

class Hello {
      def f() = {
        println("Hello")
      }
      def f(x: Int) = x + 3

      val f1 = (x: Int) => x + 3 
    }

Scala 函数传名调用(call-by-name)

Scala的解释器在解析函数参数(function arguments)时有两种方式：

• 传值调用（call-by-value）：先计算参数表达式的值，再应用到函数内部；
• 传名调用（call-by-name）：将未计算的参数表达式直接应用到函数内部

在进入函数内部前，传值调用方式就已经将参数表达式的值计算完毕，而传名调用是在函数内部进行参数表达式的值计算的。

这就造成了一种现象，每次使用传名调用时，解释器都会计算一次表达式的值。

object Test {
   def main(args: Array[String]) {
        delayed(time());
   }

   def time() = {
      println("获取时间，单位为纳秒")
      System.nanoTime
   }
   def delayed( t: => Long ) = {
      println("在 delayed 方法内")
      println("参数： " + t)
      t
   }
}

在 delayed 方法内
获取时间，单位为纳秒
参数： 130478808729360
获取时间，单位为纳秒

Scala 函数 - 可变参数

Scala 允许你指明函数的最后一个参数可以是重复的，即我们不需要指定函数参数的个数，可以向函数传入可变长度参数列表。

Scala 通过在参数的类型之后放一个星号来设置可变参数(可重复的参数)。例如：

object Test {
   def main(args: Array[String]) {
        printStrings("Runoob", "Scala", "Python");
   }
   def printStrings( args:String* ) = {
      var i : Int = 0;
      for( arg <- args ){
         println("Arg value[" + i + "] = " + arg );
         i = i + 1;
      }
   }
}

Scala 递归函数

递归函数在函数式编程的语言中起着重要的作用。

Scala 同样支持递归函数。

递归函数意味着函数可以调用它本身。

以上实例使用递归函数来计算阶乘：

object Test {
   def main(args: Array[String]) {
      for (i <- 1 to 10)
         println(i + " 的阶乘为: = " + factorial(i) )
   }
   
   def factorial(n: BigInt): BigInt = {  
      if (n <= 1)
         1  
      else    
      n * factorial(n - 1)
   }
}

Scala 函数 - 默认参数值

Scala 可以为函数参数指定默认参数值，使用了默认参数，你在调用函数的过程中可以不需要传递参数，这时函数就会调用它的默认参数值，如果传递了参数，则传递值会取代默认值。实例如下：

object Test {
   def main(args: Array[String]) {
        println( "返回值 : " + addInt() );
   }
   def addInt( a:Int=5, b:Int=7 ) : Int = {
      var sum:Int = 0
      sum = a + b

      return sum
   }
}

Scala 高阶函数

高阶函数（Higher-Order Function）就是操作其他函数的函数。

Scala 中允许使用高阶函数, 高阶函数可以使用其他函数作为参数，或者使用函数作为输出结果。

以下实例中，apply() 函数使用了另外一个函数 f 和 值 v 作为参数，而函数 f 又调用了参数 v：

apply(layout, 10)


def layout[A](x: A): String = "[" + x.toString() + "]"
def apply(f: Int => String, v:Int):String = f(v)

Scala 函数嵌套

我们可以在 Scala 函数内定义函数，定义在函数内的函数称之为局部函数。

以下实例我们实现阶乘运算，并使用内嵌函数：

object Test {
   def main(args: Array[String]) {
      println( factorial(0) )
      println( factorial(1) )
      println( factorial(2) )
      println( factorial(3) )
   }

   def factorial(i: Int): Int = {
      def fact(i: Int, accumulator: Int): Int = {
         if (i <= 1)
            accumulator
         else
            fact(i - 1, i * accumulator)
      }
      fact(i, 1)
   }
}

匿名函数

var a = (x: Int) => x + 1
println(a(4))
a = (x: Int) => x + 3
println(a(4))
val b = (x: Int, y: Int) => x * y
println(b(4, 8))

val c = () => {
      println("hello")
}
c()

val date = new Date
log(date, "hi")

val logWithDateBound = log(date, _: String)
logWithDateBound("hello")

def log(date: Date, message: String) = {
  println(date + "----" + message)
}

Scala 函数柯里化(Currying)

柯里化(Currying)指的是将原来接受两个参数的函数变成新的接受一个参数的函数的过程。新的函数返回一个以原有第二个参数为参数的函数。

def hello(x: Int)(y: Int): Int = {
      x + y
}
println(hello(1)(2))

实现过程

add(1)(2) 实际上是依次调用两个普通函数（非柯里化函数），第一次调用使用一个参数 x，返回一个函数类型的值，第二次使用参数y调用这个函数类型的值。

实质上最先演变成这样一个方法：

def add(x:Int)=(y:Int)=>x+y

那么这个函数是什么意思呢？ 接收一个x为参数，返回一个匿名函数，该匿名函数的定义是：接收一个Int型参数y，函数体为x+y。现在我们来对这个方法进行调用。

val result = add(1) 

返回一个result，那result的值应该是一个匿名函数：(y:Int)=>1+y

所以为了得到结果，我们继续调用result。

val sum = result(2)

最后打印出来的结果就是3。

Scala 闭包

闭包是一个函数，返回值依赖于声明在函数外部的一个或多个变量。

闭包通常来讲可以简单的认为是可以访问一个函数里面局部变量的另外一个函数。