Scala之——Scala编程基础

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1. Scala 基础

1.1.声明变量

package com.lyz.scala

/**
  * Created by liuyazhuang
  */
object VariableDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //使用val定义的变量值是不可变的，相当于java里用final修饰的变量
    val i = 1
    //使用var定义的变量是可变得，在Scala中鼓励使用val
    var s = "hello"
    //Scala编译器会自动推断变量的类型，必要的时候可以指定类型
    //变量名在前，类型在后
    val str: String = "liuyazhuang"
  }
}

1.2.常用类型

Scala 和 Java 一样，有 7 种数值类型 Byte 、 Char 、 Short 、 Int 、 Long 、 Float 和 Double （无包
装类型）和一个 Boolean 类型

1.3.条件表达式

Scala 的的条件表达式比较简洁，例如：

package com.lyz.scala

/**
  * Created by liuyazhuang.
  */
object ConditionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val x = 1
    //判断x的值，将结果赋给y
    val y = if (x > 0) 1 else -1
    //打印y的值
    println(y)

    //支持混合类型表达式
    val z = if (x > 1) 1 else "error"
    //打印z的值
    println(z)

    //如果缺失else，相当于if (x > 2) 1 else ()
    val m = if (x > 2) 1
    println(m)

    //在scala中每个表达式都有值，scala中有个Unit类，写做(),相当于Java中的void
    val n = if (x > 2) 1 else ()
    println(n)

    //if和else if
    val k = if (x < 0) 0
    else if (x >= 1) 1 else -1
    println(k)
  }
}

1.4.块表达式

package com.lyz.scala

/**
  * Created by liuyazhuang.
  */
object BlockExpressionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val x = 0
    //在scala中{}中课包含一系列表达式，块中最后一个表达式的值就是块的值
    //下面就是一个块表达式
    val result = {
      if (x < 0){
        -1
      } else if(x >= 1) {
        1
      } else {
        "error"
      }
    }
    //result的值就是块表达式的结果
    println(result)
  }
}

1.5.循环

在 scala 中有 for 循环和 while 循环，用 for 循环比较多
for 循环语法结构： for (i <- 表达式/数组/集合)

package com.lyz.scala

/**
  * Created by liuyazhuang.
  */
object ForDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //for(i <- 表达式),表达式1 to 10返回一个Range（区间）
    //每次循环将区间中的一个值赋给i
    for (i <- 1 to 10)
      println(i)

    //for(i <- 数组)
    val arr = Array("a", "b", "c")
    for (i <- arr)
      println(i)

    //高级for循环
    //每个生成器都可以带一个条件，注意：if前面没有分号
    for(i <- 1 to 3; j <- 1 to 3 if i != j)
      print((10 * i + j) + " ")
    println()

    //for推导式：如果for循环的循环体以yield开始，则该循环会构建出一个集合
    //每次迭代生成集合中的一个值
    val v = for (i <- 1 to 10) yield i * 10
    println(v)

  }

}

1.6.调用方法和函数

Scala 中的 + - * / % 等操作符的作用与 Java 一样，位操作符 & | ^ >> << 也一样。只是有
一点特别的： 这些操作符实际上是方法 。例如：
a + b
是如下方法调用的简写：
a.+(b)
a 方法 b 可以写成 a. 方法 (b)

1.7.定义方法和函数

1.7.1. 定义方法

方法的返回值类型可以不写，编译器可以自动推断出来，但是对于递归函数，必须指定返回类型

1.7.2. 定义函数

1.7.3. 方法和函数的区别

在函数式编程语言中，函数是“头等公民”， 它可以像任何其他数据类型一样被传递和操
作
案例：首先定义一个方法，再定义一个函数，然后将函数传递到方法里面

package com.lyz.scala

/**
  * Created by Liuyazhuang
  */
object MethodAndFunctionDemo {
  //定义一个方法
  //方法m2参数要求是一个函数，函数的参数必须是两个Int类型
  //返回值类型也是Int类型
  def m1(f: (Int, Int) => Int) : Int = {
    f(2, 6)
  }

  //定义一个函数f1，参数是两个Int类型，返回值是一个Int类型
  val f1 = (x: Int, y: Int) => x + y
  //再定义一个函数f2
  val f2 = (m: Int, n: Int) => m * n

  //main方法
  def main(args: Array[String]) {

    //调用m1方法，并传入f1函数
    val r1 = m1(f1)
    println(r1)

    //调用m1方法，并传入f2函数
    val r2 = m1(f2)
    println(r2)
  }
}

1.7.4. 将方法转换成函数（神奇的下划线）

2. 数组、映射、元组、集合

2.1.数组

2.1.1. 定长数组和变长数组

package com.lyz.scala

import scala.collection.mutable.ArrayBuffer

/**
  * Created by Liuyazhuang
  */
object ArrayDemo {

  def main(args: Array[String]) {

    //初始化一个长度为8的定长数组，其所有元素均为0
    val arr1 = new Array[Int](8)
    //直接打印定长数组，内容为数组的hashcode值
    println(arr1)
    //将数组转换成数组缓冲，就可以看到原数组中的内容了
    //toBuffer会将数组转换长数组缓冲
    println(arr1.toBuffer)

    //注意：如果new，相当于调用了数组的apply方法，直接为数组赋值
    //初始化一个长度为1的定长数组
    val arr2 = Array[Int](10)
    println(arr2.toBuffer)

    //定义一个长度为3的定长数组
    val arr3 = Array("hadoop", "storm", "spark")
    //使用()来访问元素
    println(arr3(2))

    //
    //变长数组（数组缓冲）
    //如果想使用数组缓冲，需要导入import scala.collection.mutable.ArrayBuffer包
    val ab = ArrayBuffer[Int]()
    //向数组缓冲的尾部追加一个元素
    //+=尾部追加元素
    ab += 1
    //追加多个元素
    ab += (2, 3, 4, 5)
    //追加一个数组++=
    ab ++= Array(6, 7)
    //追加一个数组缓冲
    ab ++= ArrayBuffer(8,9)
    //打印数组缓冲ab

    //在数组某个位置插入元素用insert
    ab.insert(0, -1, 0)
    //删除数组某个位置的元素用remove
    ab.remove(8, 2)
    println(ab)

  }
}

2.1.2. 遍历数组

1. 增强 for 循环
2. 好用的 until 会生成脚标， 0 until 10 包含 0 不包含 10

package com.lyz.scala

/**
  * Created by Liuyazhuang
  */
object ForArrayDemo {

  def main(args: Array[String]) {
    //初始化一个数组
    val arr = Array(1,2,3,4,5,6,7,8)
    //增强for循环
    for(i <- arr)
      println(i)

    //好用的until会生成一个Range
    //reverse是将前面生成的Range反转
    for(i <- (0 until arr.length).reverse)
      println(arr(i))
  }
}

2.1.3. 数组转换

yield 关键字 将原始的数组进行转换会产生一个新的数组，原始的数组不变

package com.lyz.scala

/**
  * Created by Liuyazhuang
  */
object ArrayYieldDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //定义一个数组
    val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
    //将偶数取出乘以10后再生成一个新的数组
    val res = for (e <- arr if e % 2 == 0) yield e * 10
    println(res.toBuffer)

    //更高级的写法,用着更爽
    //filter是过滤，接收一个返回值为boolean的函数
    //map相当于将数组中的每一个元素取出来，应用传进去的函数
    val r = arr.filter(_ % 2 == 0).map(_ * 10)
    println(r.toBuffer)

  }
}

2.1.4. 数组常用算法

在 Scala 中，数组上的某些方法对数组进行相应的操作非常方便！

2.2.映射

在 Scala 中，把哈希表这种数据结构叫做映射

2.2.1. 构建映射

2.2.2. 获取和修改映射中的值

好用的 getOrElse

注意：在 Scala 中，有两种 Map，一个是 immutable 包下的 Map，该 Map 中的内容不可变；
另一个是 mutable 包下的 Map，该 Map 中的内容可变
例子：

注意：通常我们在创建一个集合是会用 val 这个关键字修饰一个变量（相当于 java 中的 final），
那么就意味着该变量的引用不可变，该引用中的内容是不是可变，取决于这个引用指向的集
合的类型

2.3.元组

映射是 K/V 对偶的集合，对偶是元组的最简单形式，元组可以装着多个不同类型的值。

2.3.1. 创建元组

2.3.2. 获取元组中的值

2.3.3. 将对偶的集合转换成映射

2.3.4. 拉链操作

zip 命令可以将多个值绑定在一起

注意：如果两个数组的元素个数不一致，拉链操作后生成的数组的长度为较小的那个数组的
元素个数

2.4.集合

Scala 的集合有三大类：序列 Seq、集 Set、映射 Map，所有的集合都扩展自 Iterable 特质
在 Scala 中集合有可变（mutable）和不可变（immutable）两种类型， immutable 类型的集合
初始化后就不能改变了（注意与 val 修饰的变量进行区别）

2.4.1. 序列

不可变的序列 import scala.collection.immutable._
在 Scala 中列表要么为空（Nil 表示空列表）要么是一个 head 元素加上一个 tail 列表。
9 :: List(5, 2) :: 操作符是将给定的头和尾创建一个新的列表
注意： :: 操作符是右结合的，如 9 :: 5 :: 2 :: Nil 相当于 9 :: (5 :: (2 :: Nil))

package com.lyz.collect

object ImmutListDemo {

  def main(args: Array[String]) {
    //创建一个不可变的集合
    val lst1 = List(1,2,3)
    //将0插入到lst1的前面生成一个新的List
    val lst2 = 0 :: lst1
    val lst3 = lst1.::(0)
    val lst4 = 0 +: lst1
    val lst5 = lst1.+:(0)

    //将一个元素添加到lst1的后面产生一个新的集合
    val lst6 = lst1 :+ 3

    val lst0 = List(4,5,6)
    //将2个list合并成一个新的List
    val lst7 = lst1 ++ lst0
    //将lst1插入到lst0前面生成一个新的集合
    val lst8 = lst1 ++: lst0

    //将lst0插入到lst1前面生成一个新的集合
    val lst9 = lst1.:::(lst0)

    println(lst9)
  }
}

可变的序列import scala.collection.mutable._

package com.lyz.collect
import scala.collection.mutable.ListBuffer

object MutListDemo extends App{
  //构建一个可变列表，初始有3个元素1,2,3
  val lst0 = ListBuffer[Int](1,2,3)
  //创建一个空的可变列表
  val lst1 = new ListBuffer[Int]
  //向lst1中追加元素，注意：没有生成新的集合
  lst1 += 4
  lst1.append(5)

  //将lst1中的元素最近到lst0中， 注意：没有生成新的集合
  lst0 ++= lst1

  //将lst0和lst1合并成一个新的ListBuffer 注意：生成了一个集合
  val lst2= lst0 ++ lst1

  //将元素追加到lst0的后面生成一个新的集合
  val lst3 = lst0 :+ 5
}

2.5. Set

不可变的 Set

package com.lyz.collect
import scala.collection.immutable.HashSet

object ImmutSetDemo extends App{
  val set1 = new HashSet[Int]()
  //将元素和set1合并生成一个新的set，原有set不变
  val set2 = set1 + 4
  //set中元素不能重复
  val set3 = set1 ++ Set(5, 6, 7)
  val set0 = Set(1,3,4) ++ set1
  println(set0.getClass)
}
 

可变的 Set

package com.lyz.collect
import scala.collection.mutable

object MutSetDemo extends App{
  //创建一个可变的HashSet
  val set1 = new mutable.HashSet[Int]()
  //向HashSet中添加元素
  set1 += 2
  //add等价于+=
  set1.add(4)
  set1 ++= Set(1,3,5)
  println(set1)
  //删除一个元素
  set1 -= 5
  set1.remove(2)
  println(set1)
}

2.6. Map

package com.lyz.collect
import scala.collection.mutable

object MutMapDemo extends App{
  val map1 = new mutable.HashMap[String, Int]()
  //向map中添加数据
  map1("spark") = 1
  map1 += (("hadoop", 2))
  map1.put("storm", 3)
  println(map1)

  //从map中移除元素
  map1 -= "spark"
  map1.remove("hadoop")
  println(map1)
}

3. 类、对象、继承、特质

Scala 的类与 Java、 C++的类比起来更简洁，学完之后你会更爱 Scala！！！

3.1.类

3.1.1. 类的定义

//在Scala中，类并不用声明为public。
//Scala源文件中可以包含多个类，所有这些类都具有公有可见性。
class Person {
  //用val修饰的变量是只读属性，有getter但没有setter
  //（相当与Java中用final修饰的变量）
  val id = "9527"

  //用var修饰的变量既有getter又有setter
  var age: Int = 18

  //类私有字段,只能在类的内部使用
  private var name: String = "唐伯虎"

  //对象私有字段,访问权限更加严格的，Person类的方法只能访问到当前对象的字段
  private[this] val pet = "小强"
}

3.1.2. 构造器

注意：主构造器会执行类定义中的所有语句

/**
  *每个类都有主构造器，主构造器的参数直接放置类名后面，与类交织在一起
  */
class Student(val name: String, val age: Int){
  //主构造器会执行类定义中的所有语句
  println("执行主构造器")

  try {
    println("读取文件")
    throw new IOException("io exception")
  } catch {
    case e: NullPointerException => println("打印异常Exception : " + e)
    case e: IOException => println("打印异常Exception : " + e)
  } finally {
    println("执行finally部分")
  }

  private var gender = "male"

  //用this关键字定义辅助构造器
  def this(name: String, age: Int, gender: String){
    //每个辅助构造器必须以主构造器或其他的辅助构造器的调用开始
    this(name, age)
    println("执行辅助构造器")
    this.gender = gender
  }
}

/**
  *构造器参数可以不带val或var，如果不带val或var的参数至少被一个方法所使用，
  *那么它将会被提升为字段
  */
//在类名后面加private就变成了私有的
class Queen private(val name: String, prop: Array[String], private var age: Int = 18){
  
  println(prop.size)

  //prop被下面的方法使用后，prop就变成了不可变得对象私有字段，等同于private[this] val prop
  //如果没有被方法使用该参数将不被保存为字段，仅仅是一个可以被主构造器中的代码访问的普通参数
  def description = name + " is " + age + " years old with " + prop.toBuffer
}

object Queen{
  def main(args: Array[String]) {
    //私有的构造器，只有在其伴生对象中使用
    val q = new Queen("hatano", Array("蜡烛", "皮鞭"), 20)
    println(q.description())
  }
}

3.2.对象

3.2.1. 单例对象

在 Scala 中没有静态方法和静态字段，但是可以使用 object 这个语法结构来达到同样的目的
1.存放工具方法和常量
2.高效共享单个不可变的实例
3.单例模式

package com.lyz.scala

import scala.collection.mutable.ArrayBuffer

/**
  * Created by Liuyazhuang.
  */
object SingletonDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //单例对象，不需要new，用【类名.方法】调用对象中的方法
    val session = SessionFactory.getSession()
    println(session)
  }
}

object SessionFactory{
  //该部分相当于java中的静态块
  var counts = 5
  val sessions = new ArrayBuffer[Session]()
  while(counts > 0){
    sessions += new Session
    counts -= 1
  }

  //在object中的方法相当于java中的静态方法
  def getSession(): Session ={
    sessions.remove(0)
  }
}

class Session{

}

3.2.2. 伴生对象

在 Scala 的类中，与类名相同的对象叫做伴生对象，类和伴生对象之间可以相互访问私有的
方法和属性

package com.lyz.scala

/**
  * Created by Liuyazhuang.
  */
class Dog {
  val id = 1
  private var name = "liuyazhuang"

  def printName(): Unit ={
    //在Dog类中可以访问伴生对象Dog的私有属性
    println(Dog.CONSTANT + name )
  }
}

/**
  * 伴生对象
  */
object Dog {

  //伴生对象中的私有属性
  private val CONSTANT = "汪汪汪 : "

  def main(args: Array[String]) {
    val p = new Dog
    //访问私有的字段name
    p.name = "123"
    p.printName()
  }
}

3.2.3. apply 方法

通常我们会在类的伴生对象中定义 apply 方法，当遇到类名(参数 1,...参数 n)时 apply 方法会
被调用

package com.lyz.scala

/**
  * Created by Liuyazhuang.
  */
object ApplyDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //调用了Array伴生对象的apply方法
    //def apply(x: Int, xs: Int*): Array[Int]
    //arr1中只有一个元素5
    val arr1 = Array(5)
    println(arr1.toBuffer)

    //new了一个长度为5的array，数组里面包含5个null
    var arr2 = new Array(5)
  }
}

3.2.4. 应用程序对象

Scala 程序都必须从一个对象的 main 方法开始，可以通过扩展 App 特质，不写 main 方法

package com.lyz.scala

/**
  * Created by Liuyazhuang.
  */
object AppObjectDemo extends App{
  //不用写main方法
  println("I love you Scala")
}

3.3.继承

3.3.1. 扩展类

在 Scala 中扩展类的方式和 Java 一样都是使用 extends 关键字

3.3.2. 重写方法

在 Scala 中重写一个非抽象的方法必须使用 override 修饰符

3.3.3. 类型检查和转换

Scala	Java
obj.isInstanceOf[C]	obj instanceof C
obj.asInstanceOf[C]	(C)obj
classOf[C]	C.class

3.3.4. 超类的构造

package com.lyz.scala

/**
  * Created by Liuyazhuang.
  */
object ClazzDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //val h = new Human
    //println(h.fight)
  }
}

trait Flyable{
  def fly(): Unit ={
    println("I can fly")
  }

  def fight(): String
}

abstract class Animal {
  def run(): Int
  val name: String
}

class Human extends Animal with Flyable{

  val name = "abc"

  //打印几次"ABC"?
  val t1,t2,(a, b, c) = {
    println("ABC")
    (1,2,3)
  }

  println(a)
  println(t1._1)

  //在Scala中重写一个非抽象方法必须用override修饰
  override def fight(): String = {
    "fight with 棒子"
  }
  //在子类中重写超类的抽象方法时，不需要使用override关键字，写了也可以
  def run(): Int = {
    1
  }
}

4. 模式匹配和样例类

Scala 有一个十分强大的模式匹配机制，可以应用到很多场合：如 switch 语句、类型检查等。
并且 Scala 还提供了样例类，对模式匹配进行了优化，可以快速进行匹配

4.1.匹配字符串

package com.lyz.cases
import scala.util.Random

object CaseDemo01 extends App{
  val arr = Array("YoshizawaAkiho", "YuiHatano", "AoiSola")
  val name = arr(Random.nextInt(arr.length))
  name match {
    case "YoshizawaAkiho" => println("吉泽老师...")
    case "YuiHatano" => println("波多老师...")
    case _ => println("真不知道你们在说什么...")
  }
}

4.2.匹配类型

package com.lyz.cases
import scala.util.Random

object CaseDemo01 extends App{
  //val v = if(x >= 5) 1 else if(x < 2) 2.0 else "hello"
  val arr = Array("hello", 1, 2.0, CaseDemo)
  val v = arr(Random.nextInt(4))
  println(v)
  v match {
    case x: Int => println("Int " + x)
    case y: Double if(y >= 0) => println("Double "+ y)
    case z: String => println("String " + z)
    case _ => throw new Exception("not match exception")
  }
}

注意 ： case y: Double if(y >= 0) => ...
模式匹配的时候还可以添加守卫条件。如不符合守卫条件，将掉入 case _中

4.3.匹配数组、元组

package com.lyz.cases

object CaseDemo03 extends App{

  val arr = Array(1, 3, 5)
  arr match {
    case Array(1, x, y) => println(x + " " + y)
    case Array(0) => println("only 0")
    case Array(0, _*) => println("0 ...")
    case _ => println("something else")
  }

  val lst = List(3, -1)
  lst match {
    case 0 :: Nil => println("only 0")
    case x :: y :: Nil => println(s"x: $x y: $y")
    case 0 :: tail => println("0 ...")
    case _ => println("something else")
  }

  val tup = (2, 3, 7)
  tup match {
    case (1, x, y) => println(s"1, $x , $y")
    case (_, z, 5) => println(z)
    case  _ => println("else")
  }
}

注意 ：在 Scala 中列表要么为空（ Nil 表示空列表）要么是一个 head 元素加上一个 tail 列表。
9 :: List(5, 2) :: 操作符是将给定的头和尾创建一个新的列表

注意： :: 操作符是右结合的，如 9 :: 5 :: 2 :: Nil 相当于 9 :: (5 :: (2 :: Nil))

4.4.样例类

在 Scala 中样例类是一中特殊的类，可用于模式匹配。 case class 是多例的，后面要跟构造参
数， case object 是单例的

package com.lyz.cases
import scala.util.Random

case class SubmitTask(id: String, name: String)
case class HeartBeat(time: Long)
case object CheckTimeOutTask

object CaseDemo04 extends App{
  val arr = Array(CheckTimeOutTask, HeartBeat(12333), SubmitTask("0001", "task-0001"))

  arr(Random.nextInt(arr.length)) match {
    case SubmitTask(id, name) => {
      println(s"$id, $name")//前面需要加上s, $id直接取id的值
    }
    case HeartBeat(time) => {
      println(time)
    }
    case CheckTimeOutTask => {
      println("check")
    }
  }
}

4.5. Option 类型

在 Scala 中 Option 类型样例类用来表示可能存在或也可能不存在的值(Option 的子类有 Some
和 None)。 Some 包装了某个值， None 表示没有值

package com.lyz.cases

object OptionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val map = Map("a" -> 1, "b" -> 2)
    val v = map.get("b") match {
      case Some(i) => i
      case None => 0
    }
    println(v)
    //更好的方式
    val v1 = map.getOrElse("c", 0)
    println(v1)
  }
}

4.6.偏函数

被包在花括号内没有 match 的一组 case 语句是一个偏函数，它是 PartialFunction[A, B]的一个
实例， A 代表参数类型， B 代表返回类型，常用作输入模式匹配

package com.lyz.cases

object PartialFuncDemo  {

  def func1: PartialFunction[String, Int] = {
    case "one" => 1
    case "two" => 2
    case _ => -1
  }

  def func2(num: String) : Int = num match {
    case "one" => 1
    case "two" => 2
    case _ => -1
  }

  def main(args: Array[String]) {
    println(func1("one"))
    println(func2("one"))
  }
}