Scala是什么

Scala語言的名稱來自于“可伸展的語言”。之所以這樣命名，是因為他被設計成隨著使用者的需求而成長。你可以把Scala應用在很大范圍的編程任務上，從寫個小腳本到建立個大系統(tǒng)。

51CTO編輯推薦：Scala編程語言專題

Scala是很容易進入的語言。它跑在標準的Java平臺上，可以與所有的Java庫實現(xiàn)無縫交互。它也是用來編寫腳本把Java控件鏈在一起的很好的語言。但是用它來建立大系統(tǒng)和可重用控件的架構將更能夠發(fā)揮它的力量。

從技術層面上來說，Scala是一種把面向對象和函數(shù)式編程理念加入到靜態(tài)類型語言中的混血兒。Scala的許多不同的方面都展現(xiàn)了面向對象和函數(shù)式編程的熔合；或許它比其他那些廣泛使用的語言更有滲透性。在可伸展性方面，這兩種編程風格具有互補的力量。Scala的函數(shù)式編程使得它便于快速地從簡單的碎片開始建立一些有趣的東西。它的面向對象特性又使它便于構造大型系統(tǒng)并使它們適應于新的需求。Scala中這兩種風格的組合使得它有可能表達新的編程模式和控件抽象。并產生了易讀、簡潔的編程風格。由于它良好的延展性，用Scala編程將會有很多的樂趣。

不同尺寸的程序傾向于需要不同的編程結構。舉例來說，考慮以下的Scala程序：

var capital = Map("US"->"Washington", "France" -> "Paris")  
capital += ("Japan" -> "Tokyo")  
println(capital("France")) 

這段程序建立了一個國家和它們的首都之間的映射表，增加了一個新的綁定("Japan"->"Tokyo")，然后打印了與法國相關的首都。 本例中的聲明都是高層次的，也就是說，沒有被外加的分號或者類型注釋弄得亂糟糟的。實際上，這種感覺就好像那種現(xiàn)代的“腳本化”語言，比如，Perl，Python或者Ruby。這些語言的一個普遍特征，與上例有關的，就是它們都在語法層面上支持“關聯(lián)映射”。

關聯(lián)映射非常有用，因為它能讓程序易讀和清晰。然而，有些時候你或許不贊成它們的這種“均碼”哲學，因為你需要用一種更加細粒度地去控制在你程序中用到的映射的屬性。Scala可以在你需要的時候提供這種細粒度的控制，因為映射在Scala里并不是語法特性。它們是庫抽象，你可以擴展或者改造。

在上面的程序里，你將獲得一個缺省的Map實現(xiàn)，不過你也可以很輕松地改變它。比方說，你可以定義個特別的實現(xiàn)，如HashMap或TreeMap，或者你可以特定這個映射必須是線程安全的，混入：mix-in個SynchronizedMap特色：trait。你還可以給映射特定一個缺省值，或你可以重載你創(chuàng)建的映射的任意方法。每個例子里，你都可以如上例所示那樣使用同樣簡單的映射訪問語法。

這個例子顯示了Scala帶給你的方便性和靈活性，可以讓你更好的了解Scala是什么。Scala有一整套的方便構件來幫助你快速啟動及讓你用一種愉悅清晰的狀態(tài)編程。與此同時，你有信心你不會讓語言過度發(fā)育。你總可以把程序按你的需要裁剪，因為所有的東西都是基于庫模塊的，可以依照需要選擇和修改。

Scala是什么：培育新的類型

Eric Raymond把大教堂和雜貨鋪作為軟件開發(fā)的兩個隱喻。 大教堂是幾近于完美的建筑物，要花很長的時間建設。一旦建成了，就長時間保持不變。相對來說，雜貨鋪則天天在被工作其中的人調整和擴展。Raymond的文章中，雜貨鋪是對于開源軟件開發(fā)的隱喻。Guy Steele在他的講話“發(fā)展一門語言”中提到同樣的差別也可以應用在語言定義中。 Scala更像一個雜貨鋪而不是大教堂，因為它被設計為讓用它編程的人擴展和修改的。Scala并沒有提供所有你在一種“完美齊全”語言中可能需要的東西，而是把制作這些東西的工具放在了你的手中。

這兒有個例子。許多程序需要一個能夠變得任意大都不會溢出或者由于數(shù)學操作而“繞回”的整數(shù)類型。Scala在庫類Scala.BigInt中定義了這樣一個類型。這里有一個使用了那個類型的方法定義，用以計算傳入整數(shù)的階乘值：

def factorial(x: BigInt): BigInt =  
    if (x == 0) 1 else x * factorial(x - 1) 

 現(xiàn)在，如果你調用了factorial(30)，你將得到：

265252859812191058636308480000000

BigInt看上去就像一個內建的類型，因為你可以使用整數(shù)值和這種類型值的操作符如*和-。然而它只是湊巧定義在Scala標準庫中的類。 如果這個類缺失了，可以直接由任意的Scala程序員寫一個實現(xiàn)出來，舉例來說，通過包裝Java的類java.math.BigInteger（實際上，Scala的BigInt就是這么實現(xiàn)的）。

當然，你也可以直接使用Java的類庫。但結果卻不盡樂觀，因為盡管Java允許創(chuàng)建新的類，但這些類總感覺不像原生的語言支持。

import java.math.BigInteger  
def factorial(x:BigInteger): BigInteger =  
    if (x == BigInteger.ZERO)  
        BigInteger.ONE  
    else 
        x.multiply(factorial(x.subtract(BigInteger.ONE))) 

BigInt代表了許多其他類似于數(shù)字的類型——大十進制數(shù)，復數(shù)，分數(shù)，置信區(qū)間，多項式——諸如此類。一些編程語言原生實現(xiàn)了其中的一些類型。舉例來說，Lisp，Haskell和Python實現(xiàn)了大整數(shù)；Fortran和Python實現(xiàn)了復數(shù)。但是任何語言想要嘗試同時實現(xiàn)所有的這些抽象類型將很容易變得太大而難以管理。更進一步，即使如果有這樣的語言，總有些應用會使用其他的沒支持的數(shù)字類型。所以嘗試在一種語言里提供所有東西的解決之道不可能很好地伸展。取而代之，Scala允許用戶在他們需要的方向上通過定義易用庫來發(fā)展和改造語言，使得這些特性感覺上好像原生語言支持一樣。

培育新的控制結構

前面的例子演示了Scala讓你增加新的類型，使得它們用起來方便得像內建類型一樣。同樣的擴展理念也應用在控制結構上。這種類型的擴展是由Scala的“基于行動類”的并發(fā)編程API闡明的。

隨著近年多核處理器的激增，為了獲取可接受的性能，你將必須在應用中運用更多的并行機制。常常這就意味著重寫你的代碼來讓計算分布到若干并發(fā)線程上。不幸的是，創(chuàng)建依賴性的多線程程序在實踐中被證明是非常具有挑戰(zhàn)性的。Java的線程模型是圍繞著共享內存和鎖建立的，尤其是當系統(tǒng)在大小和復雜度都得到提升的時候，這種模型常常是不可理喻的。很難說程序里面沒有資源競爭或潛藏的死鎖——有些東西不是能在測試里面檢驗得出，而或許只在投入生產后才表現(xiàn)出來。而大致可以認為比較安全的可選方案是消息傳遞架構，例如在Erlang編程語言中應用的“行動類”方案。

Java伴隨著一個豐富的，基于線程的并發(fā)庫。Scala可以像其他JavaAPI那樣使用它編程。然而，Scala也提供了一個實質上實現(xiàn)了Erlang的行動類模型的附加庫。

行動類是能夠實現(xiàn)于線程之上的并發(fā)抽象。它們通過在彼此間發(fā)送消息實現(xiàn)通信。每個行動類都能實現(xiàn)兩個基本操作，消息的發(fā)送和接受。發(fā)送操作，用一個驚嘆號表示，發(fā)送消息給一個行動類。這里用一個命名為recipient的行動類舉例如下：

recipient ! msg 

發(fā)送是異步的；就是說，發(fā)送的行動類可以在一瞬間完成，而不需要等待消息被接受和處理。每一個行動類都有一個信箱：mailbox把進入的消息排成隊列。行動類通過receive代碼塊處理信箱中受到的消息：

receive {  
 case Msg1 => ... // handle Msg1  
 case Msg2 => ... // handle Msg2  
 // ...  
}  

接收代碼塊由許多case語句組成，每一個都用一個消息模板查詢信箱。信箱中第一個符合任何case的消息被選中，并且執(zhí)行相應的動作。如果信箱中不含有任何符合任何case的消息，行動類將休眠等待新進的消息。

這里舉一個簡單的Scala行動類實現(xiàn)檢查值（cheksum）計算器服務的例子：

actor {  
 var sum = 0 
 loop {  
  receive {  
   case Data(bytes)  => sum += hash(bytes)  
   case GetSum(requester) => requester ! sum  
  }  
 }  
}  

這個行動類首先定義了一個名為sum的本地變量，并賦了初值為零。然后就用receive段落重復等待在消息循環(huán)中。如果收到了Data消息，就把發(fā)送的bytes取哈希值加到sum變量中。如果收到了GetSum消息，就用消息發(fā)送requester!sum把當前sum值發(fā)回給requester。requester字段嵌入在GetSum消息里；它通常指出創(chuàng)建請求的行動類。

目前我們并不指望你能完全明白行動類例子。實際上，對于可伸展性這個話題來說這個例子里面最重要的是，不論是actor還是loop還是receive還是發(fā)送消息的符號“!”，這些都不是Scala內建的操作符。盡管actor，loop和receive看上去或者表現(xiàn)上都如此接近于控制結構如while或者for循環(huán)，實際上它們是定義在Scala的行動類庫里面的方法。同樣，盡管“!”看上去像是個內建的操作符，它也不過是定義在行動類庫里面的方法。所有這四個構件都是完全獨立于Scala語言的。

receive代碼塊和發(fā)送“!”語法讓Scala看上去更像Erlang里的樣子，但是在Erlang里面，這些構件是內建在語言中的，Scala還實現(xiàn)了Erlang其他并發(fā)編程構件的大多數(shù)，諸如監(jiān)控失敗行動類和超時類?？傮w來說，行動類已變成表達并發(fā)和分布式計算的非常好的辦法。盡管它們是定義在庫里的，給人的感覺就像行動類是Scala語言整體的部分。

本例演示了你可以向新的方向“培養(yǎng)”Scala語言乃至像并發(fā)編程這樣的特性。前提是，你需要一個好的架構和程序員來做這樣的事。但重要的事情是這的確可行——你可以在Scala里面設計和實現(xiàn)抽象結構，從而快速投入新的應用領域，卻仍然感覺像是原生的語言支持。

本文節(jié)選自Martin Odersky，Lex Spoon和Bill Venners所著，Regular翻譯的《Programming in Scala》的第一章。

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