51CTO編輯推薦：Scala編程語言專題

【51CTO快譯】編者前言：這篇文章最初寫于2008年底，作者Bill Venners一方面是美國著名開發(fā)網(wǎng)站Artima的總編，另一方面也是一位十分關(guān)注Scala語言的Java程序員。在這幾個月間的Scala創(chuàng)始人Martin Odersky訪談系列中，與Martin對話的正是Bill Venners。這篇文章雖然已經(jīng)完成了半年有余，但對于還不很熟悉Scala語言的Java程序員而言，仍然是一篇非常實用的Scala語言簡介。以下是譯文：

每次我學(xué)習(xí)一門新的語言，我都會學(xué)到某些編程方面的東西。比如說，當(dāng)我以一個C++程序員的身份學(xué)習(xí)Java的時候，Java的接口構(gòu)造教會我來自純粹的抽象基類的多重繼承的價值。盡管在C++里面這種編程風(fēng)格是有可能的，但在我使用C++的日子里，我卻沒有考慮用這種方式進行多重繼承，而我在C++設(shè)計中也不怎么使用抽象基類。然而，一旦我開始進行Java編程，我就開始一直使用這種風(fēng)格了。學(xué)習(xí)Java—尤其是它的接口構(gòu)造—改變了我OO設(shè)計的方法。

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我學(xué)習(xí)Scala編程的時候也發(fā)生了類似的情況。在過去的兩年里，我有相當(dāng)多的時間是用Scala工作的，Scala是Java平臺上的一種新的靜態(tài)類型語言，它融合了面向?qū)ο缶幊毯秃瘮?shù)型程序設(shè)計的概念。Scala能讓我寫出幾乎跟Ruby和Python一樣簡潔的代碼。在Scala我可以跟在Java里面一樣方便地調(diào)用Java庫，包括我已有的Java庫?？紤]到Scala是靜態(tài)類型的，我可以享受到諸多靜態(tài)類型的好處，諸如將文檔作為類型，IDE代碼自動完成，動態(tài)代碼重構(gòu)（deterministic refactoring）以及執(zhí)行速度等（Scala程序的執(zhí)行速度跟Java的一樣快）。但Scala還讓我以簡潔和類型安全的方式獲得某些通常是動態(tài)語言的好處，例如在已有類上增加新方法的能力，或者將類型傳遞給沒有共同繼承關(guān)系的方法。

Scala是怎樣改變了我對編程的看法的呢？一句話：我學(xué)會了欣賞函數(shù)化的風(fēng)格。函數(shù)化的編程風(fēng)格強調(diào)不可變對象、變量可被初始化但不能重新賦值（Java中的最終變量）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，以及方法和控制的構(gòu)造，最終產(chǎn)生一個沒有副作用的結(jié)果。這個領(lǐng)域的另一端是命令式的風(fēng)格，以可變對象、變量可被重新賦值（Java里的正常變量）、在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中索引、以及帶副作用的方法和控制構(gòu)造為特征。

盡管Scala經(jīng)常被吹捧為函數(shù)型編程語言，當(dāng)它并不僅僅是函數(shù)型的。Scala同時支持函數(shù)式和命令式兩種風(fēng)格。如果你自己選擇要這么做的話，你可以以Java的編程方式進行Scala編程，那種風(fēng)格主要是命令式的。這樣有助于Scala的學(xué)習(xí)曲線變緩，但隨著對Scala越來越熟悉，你就會發(fā)現(xiàn)自己會更喜歡函數(shù)式的。我就是這樣。為什么？因為我發(fā)現(xiàn)函數(shù)型風(fēng)格往往要比命令式風(fēng)格的代碼更簡潔，且更不易出錯。函數(shù)式風(fēng)格的代碼通常層次更高，這使得它編寫起來更快，閱讀也更為容易。舉個例子，看看下面這段確定一個字符串是否包含大寫字符的Java代碼。

這里的命令式風(fēng)格是很明顯的，因為nameHasUpperCase變量被重新賦值會給loop循環(huán)帶來副作用，loop是通過字符串中的字母索引進行迭代的。在Java你還可以以更為簡潔的方式得到相同的結(jié)果，像下面這樣：

這一行Java代碼展現(xiàn)出一種更為函數(shù)化的風(fēng)格，因為它轉(zhuǎn)換不可變數(shù)據(jù)：name這個字符串被轉(zhuǎn)換為另外一個全部字母都是小寫的字符串，然后值被轉(zhuǎn)換為布爾結(jié)果。此外，nameHasUpperCase這個變量被初始化了，但僅限于這一小塊代碼里，而沒有被重新賦值。如果該變量為最終值的話，它的函數(shù)化就會更為清晰。

在Scala里面，你可以寫出跟以上兩個例子類似的代碼，不過更為理想的編寫方式是像下面這樣的：

nameHasUpperCase變量被定義為 val，即可被初始化但不能被重新賦值的變量（類似于Java里面的最終變量）。甚至于盡管本例中并無顯式的類型標(biāo)注，Scala的類型推斷機制也會給nameHasUpperCase賦予Boolean類型。exists 方法在對象集合中迭代，并依次將每個元素傳遞給函數(shù)對象。在這里， name字符串被視為字符集合，因此exists會把字符串的每一個字符都傳遞給該函數(shù)。_.isUpperCase的語法是Scala里的一種函數(shù)顯式聲明（function literal），是一種編寫少量代碼就可以到處傳遞和調(diào)用的速寫方式。下劃線代表該函數(shù)的唯一參數(shù)。因此你可以把下劃線視為每次該函數(shù)被調(diào)用時待填的空白。如果exists 方法發(fā)現(xiàn)該函數(shù)因被傳遞的字符中的其中一個而返回true—比如說，其中一個字符是大寫的—而返回true。否則就返回false。

盡管最后的這個單行代碼對于某些不熟悉Scala的人來說像是天書，只要你了解了Scala，你就能一眼看出代碼的目的。相反，其他的兩個版本卻要費上一點功夫去研究一下。另外需要注意的一點不同是命令式例子中潛在的偏移錯誤，因為你必須顯式地指出迭代的上標(biāo)。在函數(shù)化的版本里這種錯誤不會產(chǎn)生，在這種方式下，函數(shù)化版本相對而言不易出錯。

最后，我想指出的是我轉(zhuǎn)向Scala的時候并沒有“徹底函數(shù)化”。盡管我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通常大部分情況下函數(shù)化風(fēng)格的代碼來得更為簡潔、明晰，更不易出錯，我還發(fā)現(xiàn)有時候命令式風(fēng)格也可帶來更為清晰和簡潔的代碼。在那種情況下，我就會使用命令式的。Scala允許我方便地應(yīng)用函數(shù)式和命令式的風(fēng)格，結(jié)合使用此二者，我就能找到寫出清晰代碼的最佳方式。

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函數(shù)式編程和命令式編程簡介

什么是函數(shù)式編程？（參考資料：《征服RIA：基于JavaScript的Web客戶端開發(fā)》第8章JavaScript函數(shù)對象）

在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，函數(shù)是一種關(guān)系，這種關(guān)系使一個集合里的每一個元素對應(yīng)到另一個集合里的唯一元素。函數(shù)是將唯一的輸出值賦予每一輸入的"法則"。這一"法則"可以用函數(shù)表達(dá)式、數(shù)學(xué)關(guān)系，或者一個將輸入值與輸出值對應(yīng)列出的簡單表格來表示。函數(shù)最重要的性質(zhì)是其決定性，即同一輸入總是對應(yīng)同一輸出（注意，反之未必成立）。從這種視角，可以將函數(shù)看做"機器"或者"黑盒"，它將有效的輸入值變換為唯一的輸出值。通常將輸入值稱做函數(shù)的參數(shù)，將輸出值稱做函數(shù)的值。

《Why Functional Programming Matters》的作者John Hughes 說明了模塊化是成功編程的關(guān)鍵，而函數(shù)編程可以極大地改進模塊化。在函數(shù)編程中，編程人員有一個天然框架用來開發(fā)更精練的、更小的、更簡單的和更一般化的模塊，然后將它們組合在一起。函數(shù)式編程的基本特點是：

豐富的數(shù)據(jù)類型；

函數(shù)是運算元；

在函數(shù)內(nèi)保存數(shù)據(jù)；

函數(shù)內(nèi)的運算對函數(shù)外無副作用。

函數(shù)式編程只描述在程序輸入上執(zhí)行的操作，不必使用臨時變量保存中間結(jié)果。重點是捕捉"是什么以及為什么"，而不是"如何做"。與將重點放在執(zhí)行連續(xù)命令上的過程性編程相比，函數(shù)式編程的重點是函數(shù)的定義而不是狀態(tài)機（State Machine）的實現(xiàn)。是一種強調(diào)表達(dá)式的計算而非命令的執(zhí)行的一種編程風(fēng)格。表達(dá)式是用函數(shù)結(jié)合基本值構(gòu)成的，它類似于用參數(shù)調(diào)用函數(shù)（函數(shù)式的優(yōu)美的說明可見《Functional Programming For The Rest of Us》）。

什么是命令式編程？（參考資料：維基百科）

命令式編程，是種描述電腦所需作出的行為的編程典范。幾乎所有電腦的硬體工作都是命令式的；幾乎所有電腦的硬體都是設(shè)計來執(zhí)行機器碼，使用命令式的風(fēng)格來寫的。較高階的命令式編程語言使用變數(shù)和更復(fù)雜的語句，但仍依從相同的典范。食譜和行動清單，雖非電腦程式，但與命令式編程有相似的風(fēng)格：每步都是指令，有形的世界控制情況。因為命令式編程的基礎(chǔ)觀念，不但概念上比較熟悉，而且較容易具體表現(xiàn)于硬體，所以大部分的編程語言都是命令式的。

原文：How Scala Changed My Programming Style  作者：Bill Venners

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