理解Scala - 核心规则

看到这里有几个有意思的 规则，转载于此：

Read Eval Print Loop (REPL)

REPL在Scala里面指的是直接运行scala.exe进入的交互式命令行模式。广义上讲，也泛指那些在线编程工具。

核心规则1：请使用REPL来熟悉Scala语言。

Scala的REPL有个好处是能够将我们输入的每行代码的内部表示反馈出来。比如：

scala> def add(a:Int, b:Int):Int = a + b

add: (a: Int, b: Int)Int

我们定义一个函数，完成两个数的加法。Scala回显给我们的内容可以帮助我们写代码。

表达式与语句

表达式与语句的区别是：语句是用来执行的，而表达式是用来求值的。在程序员的世界里，表达式就是返回值，语言就是没有返回值执行程序。

Scala是表达式导向的编程语言。但并不是100%成立，Scala代码中还是有控制语块，毕竟我们写程序就是为了控制各种实体为我们服务的。

核心规则2：使用表达式，而不是语句。

这条规则主要是帮助我们简化代码，就像前面加法的例子，a+b就是一个表达式。相比于我们C语言写的相同实现，简单不好。代码里面，像这样的例子肯定还是存在很多的。

不要使用Return

当我们使用表达式的时候，就不需要Return了。因为表达式本身就是用来求值的，我们必要再去显式地说我现在要返回什么。Scala编译器自动使用最后一个表达式的返回值作为函数的返回值。

我们应该记得一个编程指导意见就是函数在同一个地方返回。如果我们现在没有Return语句了，像在Scala中，有没有类似的编程指导呢？看个例子：

object NoReturn extends scala.App {
  def createErrorMessage1(errorCode : Int) : String = {
    val result = errorCode match {
      case 1 => "Network Failure"
      case 2 => "I/O Failure"
      case 3 => "Unknown Error"
    }
    return result
  }
  def createErrorMessage2(errorCode: Int) : String = {
    var result : String = null            // not val
    errorCode match {
      case 1 =>
        result = "Network Failure"
      case 2 =>
        result = "I/O Failure"
      case _ =>
        result = "Unknown Error"
    }
    return result;
  }
  def createErrorMessage3(errorCode : Int) : String = {
    errorCode match {
      case 1 => "Network Failure"
      case 2 => "I/O Failure"
      case 3 => "Unknown Error"
    }
  }
  println(createErrorMessage1(1))
  println(createErrorMessage2(2))
  println(createErrorMessage3(3))
  println(1 match{case 1 => "Network Failure" case 2 => 3})
  println(2 match{case 1 => "Network Failure" case 2 => 3})
}

createErrorMessage2应该是我们以往的写法。定义一个局部变量，然后匹配errorCode，对其进行赋值。createErrorMessage1是Scala推荐的写法（虽然还不够简洁），它使用的是val而不是var，来声明临时变量。val表示值，赋值后就不允许再更改；var是变量，可以重复赋值。createErrorMessage1的的result之后是一个表达式。求值之后直接就赋值了。createErrorMessage3就更加简洁了，差不多到了终极形态了。函数直接就返回一个表达式，少了临时对象。

注：match case支持每个分支返回的类型不同。这个特性在函数式编程中非常有用。

Scala虽然支持所有的3中写法，但是推荐最后一种。因为它帮助简化了代码的复杂度，增加了程序的不可变性。不可变指的是程序在执行过程中，所有的状态（变量）都是常量。不可变的代码比可变代码更加容易理解、调试和维护。

表达式导向的语言倾向与使用不可变的对象，能减少程序中的可变对象。

使用不可变对象

核心规则3：使用不可变对象可以大幅减少运行时故障。当面对可变与不可变的选择时，选择不可变对象无疑是最安全的。

对象等价性

Scala提供了##和==来判断对象是不是等价，它们可以作用于AnyRef（引用）和AnyVal（值）。

对象的哈希值和equal应该成对出现。因为等价性经常使用到了hash值。

import collection.immutable.HashMap
class Point2(var x: Int, var y: Int) extends Equals {
  def move(mx: Int, my: Int) : Unit = {
    x = x + mx
    y = y + my
  }
  override def hashCode(): Int = y + (31*x)
  def canEqual(that: Any): Boolean = that match {
    case p: Point2 => true
    case _ => false
  }
  override def equals(that: Any): Boolean = {
    def strictEquals(other: Point2) =
      this.x == other.x && this.y == other.y
    that match {
      case a: AnyRef if this eq a => true
      case p: Point2 => (p canEqual this) && strictEquals(p)
      case _ => false
    }
  }
}
object ObjecteEquality extends scala.App
{
  val x = new Point2(1,1)
  val y = new Point2(1,2)
  val z = new Point2(1,1)
  println(x == y) // false
  println(x == z) // true
  val map = HashMap(x -> "HAI", y -> "ZOMG")
  println(map(x)) // HAI
  println(map(y)) // ZOMG
  println(map(z)) // HAI, if we remove hashCode, there will be an exception
  x.move(1,1)
// println(map(x)) //Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: key not found: Point2@40
  println(map.find(_._1 == x))
}

3-22行定义了一个Point2类，它继承自Equals。

trait Equals extends Any {

  def canEqual(that: Any): Boolean

  def equals(that: Any): Boolean

}

定义了自己的move方法和hashCode方法。canEqual用来判断是否可以在对象上应用equal方法，这里只是检查是否类型匹配。equal包含一个内部函数strictEquals用来判断对象的成员是否相等。equal首先检查是不是引用了同一个Point2对象，如果是，直接返回true。否则，检查类型是不是匹配，如果是，用strictEquals用来判断对象的成员是否相等。

第36行：println(map(z))，它的正确执行依赖于hashCode是否定义。Map在寻找指定key的值的时候，会调用key.##。

第38行，由于move改变了x的内部状态，hashCode计算出来的新值当做key去Map里面查找，找不到对应的值，就会报NoSuchElementException异常。

第40行，比较奇特。看下find的定义：

trait IterableLike：  

override /*TraversableLike*/ def find(p: A => Boolean): Option[A] = iterator.find(p)

object Iterator：

  def find(p: A => Boolean): Option[A] = {

    var res: Option[A] = None

    while (res.isEmpty && hasNext) {

      val e = next()

      if (p(e)) res = Some(e)

    }

    res

  }

传给find的是一个predicate。迭代器遍历集合中的每个元素，并将该元素作为参数传给predicate。所有我们这里传给predicate的参数是一个键值对[A,B]。_就是传给predicate的参数。_1指的是键值对中的第一个元素（实际上是元组中的第一个元素），即A，也就是作为key的Point2。现在很容易明白这句的意思了，就是与x的hashCode一样的元素。_1的定义位于：

trait Product2：

  /** A projection of element 1 of this Product.

   * @return A projection of element 1.

   */

  def _1: T1

在我们实现对象的等价判断的时候，请遵循：

• 如果两个对象相等，那它们应该有相同的hashCode。

• 对象的hashCode在其生命周期内不会改变。

• 如果将一个对象发送给其他的JVM，应该保证等价判断依赖于对象在两个JVM都可用的属性。主要用于序列化。

如果我们的对象是不可变的，那么上面的条件2自行就满足了，这会简化等价判断。另外，不可变性不仅仅简化等价判断，也会简化并行数据的访问，因为不存在同步互斥。

使用None而不是null

null的使用还是很受大家诟病的。null迫使大家添加了额外的处理代码。Scala使用Option来包装了null的处理，我们不在需要去判断变量是否为空。我们可以将Option看成一个通用的容器，包含了一些对象的容器（Some），或者是空容器（None）。这两周容器都需要对象的类型。

类似地，Scala还有空的列表Nil。

核心规则4：使用None而不是null

Java中，我们经常会碰到空异常。如果我们学会了正确使用Option，完全可以避免空异常的发生。

Scala的Option伴生对象（companion object）包含一个工厂方法，将Java的null自动转换为None：var x : Option[String] = Option(null)。等价于var x : Option[String] = None。

Scala更加高级的用法是把它当作一个集合。这意味着，你可以在Option上使用map、flatMap、foreach，甚至是for表达式。

使用Null的一些高级实例：

class HttpSession
class Connection
object DriverManager {
  def getConnection(url: String, user: String, pw: String): Connection = {
    println("getConnection")
    new Connection
  }
}
object AdvancedNull extends scala.App {
  //CREATE AN OBJECT OR RETURN A DEFAULT
  def getTemporaryDirectory(tmpArg: Option[String]): java.io.File = {
    tmpArg.map(name => new java.io.File(name)).
      filter(_.isDirectory).
      getOrElse(new java.io.File(
      System.getProperty("java.io.tmpdir")))
  }
  //EXECUTE BLOCK OF CODE IF VARIABLE IS INITIALIZED
  val username1: Option[String] = Option("Sulliy")
  for (uname <- username1) {
    println("User: " + uname)
  }
  val username2: Option[String] = None
  for (uname <- username2) {
    println("User: " + uname)
  }
  def canAuthenticate(username: String, password: Array[Char]): Boolean = {
    println("canAuthenticate")
    true
  }
  def privilegesFor(username: String): Int = {
    println("privilegesFor")
    0
  }
  def injectPrivilegesIntoSession(session: HttpSession, privileges: Int): Unit = {
    println("injectPrivilegesIntoSession")
  }
  def authenticateSession(session: HttpSession,
                          username: Option[String],
                          password: Option[Array[Char]]) = {
    for (u <- username;
         p <- password;
         if canAuthenticate(u, p)) {
      val privileges = privilegesFor(u)
      injectPrivilegesIntoSession(session, privileges)
    }
  }
  authenticateSession(new HttpSession, None, None)
  //USING POTENTIAL UNINITIALIZED VARIABLES TO CONSTRUCT ANOTHER VARIABLE
  def createConnection(conn_url: Option[String],
                       conn_user: Option[String],
                       conn_pw: Option[String]): Option[Connection] =
    for {
      url <- conn_url
      user <- conn_user
      pw <- conn_pw
    } yield DriverManager.getConnection(url, user, pw)
  createConnection(None, Option("sully"), None)
  def lift3[A, B, C, D](f: Function3[A, B, C, D]): Function3[Option[A], Option[B], Option[C], Option[D]] = {
    (oa: Option[A], ob: Option[B], oc: Option[C]) =>
      for (a <- oa; b <- ob; c <- oc) yield f(a, b, c)
  }
  lift3(DriverManager.getConnection)(Option("127.0.0.1"), Option("sulliy"), Option("sulliy"))
}

11行-16行，示例了通过一个文件名获取File对象。由于输入参数是Option[String]，该函数可以接受None，既null。map、filter、getOrElse都是Option的成员函数：

@inline final def map[B](f: A => B): Option[B] =

    if (isEmpty) None else Some(f(this.get))

@inline final def filter(p: A => Boolean): Option[A] =

    if (isEmpty || p(this.get)) this else None

@inline final def getOrElse[B >: A](default: => B): B =

    if (isEmpty) default else this.get

前两个函数都又返回了Option[]，所以我们可以进行级联的书写。map返回None（Option的子类），None的filter返回None，None的getOrElse返回default，即new java.io.File( System.getProperty("java.io.tmpdir")。

我们在需要创建一个对象或者返回一个缺省对象的时候，可以使用这种方法。

18行-21行，示例了将Option放在for循环里面。由于username1赋值了，username2为空，因此20行会被执行，24行不会被执行。37行-47行，给了一个更加复杂的例子。

49行-56行，示例了通过一个可能未初始化的对象来创建新对象。用到了yield。

58行-62行，提供了一个通用方法，将普通的Java方法封装为支持Option的新的Scala方法。这样，我们就不需要自己去处理所有参数的null检查。

多态环境下的等价判断

核心规则5：在使用多态情况下，使用scala.Equals提供的模板。

前面已经提到了scala.Equals，需要注意的是：请同时重写canEqual和equal。