寫給Java程式設計師的Scala入門教程

Java 8擁有了一些初步的函數式程式設計能力：閉包等，還有新的同時程式設計模型及Stream這個帶有高階函數和延遲計算的資料集合。在嘗試了Java 8以後，或許會覺得意猶未盡。是的，你會發現Scala能滿足你在初步嘗試函數式程式設計後那求知的慾望。

安裝Scala

到Scala官方下載地址下載：http://scala-lang.org/download/：

wget -c http://downloads.lightbend.com/scala/2.11.8/scala-2.11.8.tgztar zxf scala-2.11.8.tgz
cd scala-2.11.8./bin/scala
Welcome to Scala version 2.11.8 (Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM, Java 1.8.0_60).
Type in expressions to have them evaluated.Type :help for more information.

scala>

RELP

剛才我們已經啟動了Scala RELP，它是一個基於命令行的交互式程式設計環境。對於有著Python、Ruby等動態語言的同學來說，這是一個很常用和工具。但Javaer們第一次見到會覺得比較神奇。我們可以在RELP中做一些程式碼嘗試而不用啟動笨拙的IDE，這在我們思考問題時非常的方便。對於Javaer有一個好消息，JDK 9幹始將內建支援RELP功能。

對於Scala常用的IDE（整合開發環境），建議使用IDEA for scala plugins和scala-ide。

Scala的強大，除了它本身對多核心程式更好的支援、函數式特性及一些基於Scala的第3方函式庫與框架（如：Akka、Playframework、Spark、Kafka…），還在於它可以無縫與Java結合。所有為Java開發的函式庫、框架都可以自然的融入Scala環境。當然，Scala也可以很方便的Java環境集成，例如：Spring。若你需要第3方函式庫的支持，可以使用Maven、Gradle、Sbt等編譯環境來引入。

Scala是一個物件導向的函數式特性程式語言，它繼承了Java的面向對特性，同時又從Haskell等其它語言吸收了很多函數式特性並做了增強。

變數、基礎資料類型

Scala中變數不需要顯示指定類型，但需要事先聲明。這可以避免很多命名空間污染問題。 Scala有一個很強大的類型自動推導功能，它可以根據右值及上下文自動推導出變數的類型。你可以透過以下方式來直接聲明並賦值。

scala> val a = 1
a: Int = 1

scala> val b = true
b: Boolean = true

scala> val c = 1.0
c: Double = 1.0

scala> val a = 30 + "岁"
a: String = 30岁

Immutable

（註：函數式程式設計有一個很重要的特性：不可變性。Scala中除了變數的不可變性，它還定義了一套不可變集合scala.collection.immutable._。）

val代表這是一個final variable，它是一個常數。定義後就不會改變，對應的，使用var定義的就是平常所見的變數了，是可以改變的。從終端的列印可以看出，Scala從右值自動推導出了變數的類型。 Scala可以如動態語言似的寫程式碼，但又有靜態語言的編譯時檢查。這對於Java中冗長、重複的類型聲明來說是一種很好的進步。

（註：在RELP中，val變數是可以重新賦值的，這是｀RELP`的特性。在平常的程式碼中是不可以的。）

基礎資料型別

Scala中基礎資料型別有： Byte、Short、Int、Long、Float、Double，Boolean，Char、String。和Java不同的是，Scala中沒在區分原生型別和裝箱型，如：int和Integer。它統一抽象化成Int類型，這樣在Scala中所有類型都是物件了。編譯器在編譯時會自動決定使用原生型別還是裝箱型別。

字串

Scala中的字串有3種。

分別是普通字串，它的特性和Java字串一至。

連線3個雙引號在Scala中也有特殊意義，它代表被包裹的內容是原始字串，可以不需要字元轉碼。這項特性在定義正規表示式時很有優勢。

還有一個被稱為「字串插值」的字串，他可以直接引用上下文中的變量，並把結果插入字串中。

scala> val c2 = '杨'
c2: Char = 杨

scala> val s1 = "重庆誉存企业信用管理有限公司"
s1: String = 重庆誉存企业信用管理有限公司

scala> val s2 = s"重庆誉存企业信用管理有限公司${c2}景"
s2: String = 重庆誉存企业信用管理有限公司

scala> val s3 = s"""重庆誉存企业信用管理有限公司"工程师"\n${c2}景是江津人"""
s3: String =
重庆誉存企业信用管理有限公司"工程师"
杨景是江津人

運算子和命名

Scala中的運算子其實是定義在物件上的方法（函數），你看到的諸如：3 + 2其實是這樣子的：3.+(2)。 +符號是定義在Int物件上的一個方法。支援和Java一至的運算子（方法）：

（註：在Scala中，方法前的.號和方法兩邊的小括號在不引起歧義的情況下是可以省略的。這樣我們就可以定義出很優美的DSL）

==、!=：比較運算

!、|、&、^：邏輯運算

>>、

注意

在Scala中，修正了（算更符合一般人的常规理解吧）==和!=运算符的含义。在Scala中，==和!=是执行对象的值比较，相当于Java中的equals方法（实际上编译器在编译时也是这么做的）。而对象的引用比较需要使用eq和ne两个方法来实现。

控制语句（表达式）

Scala中支持if、while、for comprehension（for表达式)、match case（模式匹配）四大主要控制语句。Scala不支持switch和? :两种控制语句，但它的if和match case会有更好的实现。

if

Scala支持if语句，其基本使用和Java、Python中的一样。但不同的时，它是有返回值的。

（注：Scala是函数式语言，函数式语言还有一大特性就是：表达式。函数式语言中所有语句都是基于“表达式”的，而“表达式”的一个特性就是它会有一个值。所有像Java中的? :3目运算符可以使用if语句来代替）。

scala> if (true) "真" else "假"
res0: String = 真

scala> val f = if (false) "真" else "假"
f: String = 假

scala> val unit = if (false) "真"
unit: Any = ()

scala> val unit2 = if (true) "真" 
unit2: Any = 真

可以看到，if语句也是有返回值的，将表达式的结果赋给变量，编译器也能正常推导出变量的类型。unit和unit2变量的类型是Any，这是因为else语句的缺失，Scala编译器就按最大化类型来推导，而Any类型是Scala中的根类型。()在Scala中是Unit类型的实例，可以看做是Java中的Void。

while

Scala中的while循环语句：

while (条件) {
  语句块
}

for comprehension

Scala中也有for表达式，但它和Java中的for不太一样，它具有更强大的特性。通常的for语句如下：

for (变量 <- 集合) {
  语句块
}

Scala中for表达式除了上面那样的常规用法，它还可以使用yield关键字将集合映射为另一个集合：

scala> val list = List(1, 2, 3, 4, 5)list: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5)

scala> val list2 = for (item <- list) yield item + 1list2: List[Int] = List(2, 3, 4, 5, 6)

还可以在表达式中使用if判断：

scala> val list3 = for (item <- list if item % 2 == 0) yield item
list3: List[Int] = List(2, 4)

还可以做flatMap操作，解析2维列表并将结果摊平（将2维列表拉平为一维列表）：

scala> val llist = List(List(1, 2, 3), List(4, 5, 6), List(7, 8, 9))
llist: List[List[Int]] = List(List(1, 2, 3), List(4, 5, 6), List(7, 8, 9))

scala> for {
     |   l <- llist
     |   item <- l if item % 2 == 0
     | } yield item
res3: List[Int] = List(2, 4, 6, 8)

看到了，Scala中for comprehension的特性是很强大的。Scala的整个集合库都支持这一特性，包括：Seq、Map、Set、Array……

Scala没有C-Like语言里的for (int i = 0; i 0654f6bc90e076e0e076d9774448bb40是定义Tuple2的一种便捷方式。

scala> map + ("z" -> "Z")
res23: scala.collection.immutable.Map[String,String] = Map(a -> A, b -> B, z -> Z)

scala> map.filterNot(entry => entry._1 == "a")
res24: scala.collection.immutable.Map[String,String] = Map(b -> B)

scala> val map3 = map - "a"
map3: scala.collection.immutable.Map[String,String] = Map(b -> B)

scala> map
res25: scala.collection.immutable.Map[String,String] = Map(a -> A, b -> B)

Scala的immutable collection并没有添加和删除元素的操作，其定义+（List使用::在头部添加）操作都是生成一个新的集合，而要删除一个元素一般使用 - 操作直接将Key从map中减掉即可。

（注：Scala中也scala.collection.mutable._集合，它定义了不可变集合的相应可变集合版本。一般情况下，除非一此性能优先的操作（其实Scala集合采用了共享存储的优化，生成一个新集合并不会生成所有元素的复本，它将会和老的集合共享大元素。因为Scala中变量默认都是不可变的），推荐还是采用不可变集合。因为它更直观、线程安全，你可以确定你的变量不会在其它地方被不小心的更改。）

Class

Scala里也有class关键字，不过它定义类的方式与Java有些区别。Scala中，类默认是public的，且类属性和方法默认也是public的。Scala中，每个类都有一个“主构造函数”，主构造函数类似函数参数一样写在类名后的小括号中。因为Scala没有像Java那样的“构造函数”，所以属性变量都会在类被创建后初始化。所以当你需要在构造函数里初始化某些属性或资源时，写在类中的属性变量就相当于构造初始化了。

在Scala中定义类非常简单：

class Person(name: String, val age: Int) {
  override def toString(): String = s"姓名：$name, 年龄: $age"
}

默认，Scala主构造函数定义的属性是private的，可以显示指定：val或var来使其可见性为：public。

Scala中覆写一个方法必需添加：override关键字，这对于Java来说可以是一个修正。当标记了override关键字的方法在编译时，若编译器未能在父类中找到可覆写的方法时会报错。而在Java中，你只能通过@Override注解来实现类似功能，它的问题是它只是一个可选项，且编译器只提供警告。这样你还是很容易写出错误的“覆写”方法，你以后覆写了父类函数，但其实很有可能你是实现了一个新的方法，从而引入难以察觉的BUG。

实例化一个类的方式和Java一样，也是使用new关键字。

scala> val me = new Person("杨景", 30)
me: Person = 姓名：杨景, 年龄: 30scala> println(me)
姓名：杨景, 年龄: 30scala> me.name
<console>:20: error: value name is not a member of Person
       me.name
          ^

scala> me.ageres11: Int = 30

case class（样本类）

case class是Scala中学用的一个特性，像Kotlin这样的语言也学习并引入了类似特性（在Kotlin中叫做：data class）。case class具有如下特性：

不需要使用new关键词创建，直接使用类名即可

默认变量都是public final的，不可变的。当然也可以显示指定var、private等特性，但一般不推荐这样用

自动实现了：equals、hashcode、toString等函数

自动实现了：Serializable接口，默认是可序列化的

可应用到match case（模式匹配）中

自带一个copy方法，可以方便的根据某个case class实例来生成一个新的实例

……

这里给出一个case class的使用样例：

scala> trait Person
defined trait Person

scala> case class Man(name: String, age: Int) extends Person
defined class Man

scala> case class Woman(name: String, age: Int) extends Person
defined class Woman

scala> val man = Man("杨景", 30)
man: Man = Man(杨景,30)

scala> val woman = Woman("女人", 23)
woman: Woman = Woman(女人,23)

scala> val manNextYear = man.copy(age = 31)
manNextYear: Man = Man(杨景,31)

object

Scala有一种不同于Java的特殊类型，Singleton Objects。

object Blah {  def sum
(l: List[Int]): Int = l.sum
}

在Scala中，没有Java里的static静态变量和静态作用域的概念，取而代之的是：object。它除了可以实现Java里static的功能，它同时还是一个线程安全的单例类。

伴身对象

大多数的object都不是独立的，通常它都会与一个同名的class定义在一起。这样的object称为伴身对象。

class IntPair(val x: Int, val y: Int)

object IntPair {
  import math.Ordering
  implicit def ipord: Ordering[IntPair] =
    Ordering.by(ip => (ip.x, ip.y))
}

注意

伴身对象必需和它关联的类定义定义在同一个.scala文件。

伴身对象和它相关的类之间可以相互访问受保护的成员。在Java程序中，很多时候会把static成员设置成private的，在Scala中需要这样实现此特性：

class X {
  import X._
  def blah = foo
}
object X {
  private def foo = 42
}

函数

在Scala中，函数是一等公民。函数可以像类型一样被赋值给一个变量，也可以做为一个函数的参数被传入，甚至还可以做为函数的返回值返回。

从Java 8开始，Java也具备了部分函数式编程特性。其Lamdba函数允许将一个函数做值赋给变量、做为方法参数、做为函数返回值。

在Scala中，使用def关键ygnk来定义一个函数方法：

scala> def calc(n1: Int, n2: Int): (Int, Int) = {
     |   (n1 + n2, n1 * n2)
     | }
calc: (n1: Int, n2: Int)(Int, Int)

scala> val (add, sub) = calc(5, 1)
add: Int = 6
sub: Int = 5

这里定义了一个函数：calc，它有两个参数：n1和n2，其类型为：Int。cala函数的返回值类型是一个有两个元素的元组，在Scala中可以简写为：(Int, Int)。在Scala中，代码段的最后一句将做为函数返回值，所以这里不需要显示的写return关键字。

而val (add, sub) = calc(5, 1)一句，是Scala中的抽取功能。它直接把calc函数返回的一个Tuple2值赋给了add他sub两个变量。

函数可以赋给变量：

scala> val calcVar = calc _
calcVar: (Int, Int) => (Int, Int) = <function2>

scala> calcVar(2, 3)
res4: (Int, Int) = (5,6)

scala> val sum: (Int, Int) => Int = (x, y) => x + y
sum: (Int, Int) => Int = <function2>

scala> sum(5, 7)
res5: Int = 12

在Scala中，有两种定义函数的方式：

将一个现成的函数/方法赋值给一个变量，如：val calcVar = calc _。下划线在此处的含意是将函数赋给了变量，函数本身的参数将在变量被调用时再传入。

直接定义函数并同时赋给变量，如：val sum: (Int, Int) => Int = (x, y) => x + y，在冒号之后，等号之前部分：(Int, Int) => Int是函数签名，代表sum这个函数值接收两个Int类型参数并返回一个Int类型参数。等号之后部分是函数体，在函数函数时，x、y参数类型及返回值类型在此可以省略。

一个函数示例：自动资源管理

在我们的日常代码中，资源回收是一个很常见的操作。在Java 7之前，我们必需写很多的try { ... } finally { xxx.close() }这样的样版代码来手动回收资源。Java 7开始，提供了try with close这样的自动资源回收功能。Scala并不能使用Java 7新加的try with close资源自动回收功能，但Scala中有很方便的方式实现类似功能：

def using[T <: AutoCloseable, R](res: T)(func: T => R): R = {  try {
    func(res)
  } finally {    if (res != null)
      res.close()
  }
}val allLine = using(Files.newBufferedReader(Paths.get("/etc/hosts"))) { reader =>  @tailrec
  def readAll(buffer: StringBuilder, line: String): String = {    if (line == null) buffer.toString    else {
      buffer.append(line).append(&#39;\n&#39;)
      readAll(buffer, reader.readLine())
    }
  }

  readAll(new StringBuilder(), reader.readLine())
}

println(allLine)

using是我们定义的一个自动化资源管帮助函数，它接爱两个参数化类型参数，一个是实现了AutoCloseable接口的资源类，一个是形如：T => R的函数值。func是由用户定义的对res进行操作的函数代码体，它将被传给using函数并由using代执行。而res这个资源将在using执行完成返回前调用finally代码块执行.close方法来清理打开的资源。

这个：T 61acb5695cfa7e858594848db53194d3 x + y这个的函数字面量定义函数形式。所以，既然通过变量定义的函数可以放在其它函数代码体内，通过def定义的函数也一样可以放在其它代码体内，这和Javascript很像。

@tailrec注解的含义是这个函数是尾递归函数，编译器在编译时将对其优化成相应的while循环。若一个函数不是尾递归的，加上此注解在编译时将报错。

模式匹配（match case）

模式匹配是函数式编程里面很强大的一个特性。

之前已经见识过了模式匹配的简单使用方式，可以用它替代：if else、switch这样的分支判断。除了这些简单的功能，模式匹配还有一系列强大、易用的特性。

match 中的值、变量和类型

scala> for {
     |   x <- Seq(1, false, 2.7, "one", &#39;four, new java.util.Date(), new RuntimeException("运行时异常"))
     | } {
     |   val str = x match {
     |     case d: Double => s"double: $d"
     |     case false => "boolean false"
     |     case d: java.util.Date => s"java.util.Date: $d"
     |     case 1 => "int 1"
     |     case s: String => s"string: $s"
     |     case symbol: Symbol => s"symbol: $symbol"
     |     case unexpected => s"unexpected value: $unexpected"
     |   }
     |   println(str)
     | }
int 1
boolean false
double: 2.7
string: one
symbol: &#39;four
java.util.Date: Sun Jul 24 16:51:20 CST 2016
unexpected value: java.lang.RuntimeException: 运行时异常

上面小试牛刀校验变量类型的同时完成类型转换功能。在Java中，你肯定写过或见过如下的代码：

public void receive(message: Object) {    
if (message isInstanceOf String) {     
  String strMsg = (String) message;
        ....
    } else if (message isInstanceOf java.util.Date) {
        java.util.Date dateMsg = (java.util.Date) message;
        ....
    } ....
}

对于这样的代码，真是辣眼睛啊~~~。

序列的匹配

scala> val nonEmptySeq = Seq(1, 2, 3, 4, 5)

scala> val emptySeq = Seq.empty[Int]

scala> val emptyList = Nil

scala> val nonEmptyList = List(1, 2, 3, 4, 5)

scala> val nonEmptyVector = Vector(1, 2, 3, 4, 5)

scala> val emptyVector = Vector.empty[Int]

scala> val nonEmptyMap = Map("one" -> 1, "two" -> 2, "three" -> 3)

scala> val emptyMap = Map.empty[String, Int]

scala> def seqToString[T](seq: Seq[T]): String = seq match {
     |   case head +: tail => s"$head +: " + seqToString(tail)
     |   case Nil => "Nil"
     | }

scala> for (seq <- Seq(
     |   nonEmptySeq, emptySeq, nonEmptyList, emptyList,
     |   nonEmptyVector, emptyVector, nonEmptyMap.toSeq, emptyMap.toSeq)) {
     |   println(seqToString(seq))
     | }
1 +: 2 +: 3 +: 4 +: 5 +: Nil
Nil
1 +: 2 +: 3 +: 4 +: 5 +: Nil
Nil
1 +: 2 +: 3 +: 4 +: 5 +: Nil
Nil
(one,1) +: (two,2) +: (three,3) +: Nil
Nil

模式匹配能很方便的抽取序列的元素，seqToString使用了模式匹配以递归的方式来将序列转换成字符串。case head +: tail将序列抽取成“头部”和“非头部剩下”两部分，head将保存序列第一个元素，tail保存序列剩下部分。而case Nil将匹配一个空序列。

case class的匹配

scala> trait Person

scala> case class Man(name: String, age: Int) extends Person

scala> case class Woman(name: String, age: Int) extends Person

scala> case class Boy(name: String, age: Int) extends Person

scala> val father = Man("父亲", 33)

scala> val mather = Woman("母亲", 30)

scala> val son = Man("儿子", 7)

scala> val daughter = Woman("女儿", 3)

scala> for (person <- Seq[Person](father, mather, son, daughter)) {
     |   person match {
     |     case Man("父亲", age) => println(s"父亲今年${age}岁")
     |     case man: Man if man.age < 10 => println(s"man is $man")
     |     case Woman(name, 30) => println(s"${name}今年有30岁")
     |     case Woman(name, age) => println(s"${name}今年有${age}岁")
     |   }
     | }
父亲今年33岁
母亲今年有30岁
man is Man(儿子,7)
女儿今年有3岁

在模式匹配中对case class进行解构操作，可以直接提取出感兴趣的字段并赋给变量。同时，模式匹配中还可以使用guard语句，给匹配判断添加一个if表达式做条件判断。

并发

Scala是对多核和并发编程的支付做得非常好，它的Future类型提供了执行异步操作的高级封装。

Future对象完成构建工作以后，控制权便会立刻返还给调用者，这时结果还不可以立刻可用。Future实例是一个句柄，它指向最终可用的结果值。不论操作成功与否，在future操作执行完成前，代码都可以继续执行而不被阻塞。Scala提供了多种方法用于处理future。

scala> :paste
// Entering paste mode (ctrl-D to finish)

import scala.concurrent.duration.Duration
import scala.concurrent.{Await, Future}
import scala.concurrent.ExecutionContext.Implicits.global

val futures = (0 until 10).map { i =>
  Future {
    val s = i.toString
    print(s)
    s
  }
}

val future = Future.reduce(futures)((x, y) => x + y)

val result = Await.result(future, Duration.Inf)

// Exiting paste mode, now interpreting.

0132564789

scala> val result = Await.result(future, Duration.Inf)
result: String = 0123456789

上面代码创建了10个Future对象，Future.apply方法有两个参数列表。第一个参数列表包含一个需要并发执行的命名方法体（by-name body）；而第二个参数列表包含了隐式的ExecutionContext对象，可以简单的把它看作一个线程池对象，它决定了这个任务将在哪个异步（线程）执行器中执行。futures对象的类型为IndexedSeq[Future[String]]。本示例中使用Future.reduce把一个futures的IndexedSeq[Future[String]]类型压缩成单独的Future[String]类型对象。Await.result用来阻塞代码并获取结果，输入的Duration.Inf用于设置超时时间，这里是无限制。

这里可以看到，在Future代码内部的println语句打印输出是无序的，但最终获取的result结果却是有序的。这是因为虽然每个Future都是在线程中无序执行，但Future.reduce方法将按传入的序列顺序合并结果。

除了使用Await.result阻塞代码获取结果，我们还可以使用事件回调的方式异步获取结果。Future对象提供了几个方法通过回调将执行的结果返还给调用者，常用的有：

onComplete: PartialFunction[Try[T], Unit]：当任务执行完成后调用，无论成功还是失败

onSuccess: PartialFunction[T, Unit]：当任务成功执行完成后调用

onFailure: PartialFunction[Throwable, Unit]：当任务执行失败（异常）时调用

import scala.concurrent.Future
import scala.util.{Failure, Success}
import scala.concurrent.ExecutionContext.Implicits.global

val futures = (1 to 2) map {
  case 1 => Future.successful("1是奇数")
  case 2 => Future.failed(new RuntimeException("2不是奇数"))
}

futures.foreach(_.onComplete {
  case Success(i) => println(i)
  case Failure(t) => println(t)
})

Thread.sleep(2000)

futures.onComplete方法是一个偏函数，它的参数是：Try[String]。Try有两个子类，成功是返回Success[String]，失败时返回Failure[Throwable]，可以通过模式匹配的方式获取这个结果。

总结

本篇文章简单的介绍了Scala的语言特性，本文并不只限于Java程序员，任何有编程经验的程序员都可以看。现在你应该对Scala有了一个基础的认识，并可以写一些简单的代码了。