Scala簡(jiǎn)介：面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程的組合
Scala簡(jiǎn)介
“Scala是一門現(xiàn)代的多范式編程語(yǔ)言，志在以簡(jiǎn)練、優(yōu)雅及類型安全的方式來(lái)表達(dá)常用編程模式。它平滑地集成了面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)語(yǔ)言的特性?！?/P>
Scala意在伸縮性，語(yǔ)言的伸縮性受許多因素影響，范圍從語(yǔ)法細(xì)節(jié)到控件的抽象構(gòu)造。如果我們一定要說(shuō)出Scala中有助伸縮性的一個(gè)方面，我們會(huì)把面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程的組合揀出來(lái)（呵呵，不厚道了一把，這的確是兩個(gè)方面，但是糾纏在了一起）。
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Scala在把面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程熔合成一套語(yǔ)言的設(shè)計(jì)方面比其他眾所周知的語(yǔ)言都走得更遠(yuǎn)。比方說(shuō)，其他語(yǔ)言或許把對(duì)象和方法作為兩個(gè)不同的概念，但在Scala里，函數(shù)值就是對(duì)象。函數(shù)類型是能夠被子類繼承的類。這看上去似乎不外乎學(xué)術(shù)上的美感，但它從深層次上影響了可伸展性。實(shí)際上之前看到的行動(dòng)類這個(gè)概念如果沒有這種函數(shù)和對(duì)象的聯(lián)合將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本節(jié)將瀏覽Scala融合面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)概念的方法。
Scala是面向?qū)ο蟮?/STRONG>
面向?qū)ο缶幊桃呀?jīng)無(wú)與倫比地成功了。它開始于（20世紀(jì)）60年代中期的Simula和70年代的Smalltalk，現(xiàn)在支持它的語(yǔ)言比不支持的更多。某些領(lǐng)域已經(jīng)被對(duì)象完全接管了。然而并沒有面向?qū)ο笠馕吨裁吹拿鞔_定義，很明顯對(duì)象的某些東西是程序員說(shuō)了算的。
原則上，面向?qū)ο缶幊痰膭?dòng)機(jī)非常簡(jiǎn)單：除了最瑣碎的程序之外的絕大多數(shù)都需要某些結(jié)構(gòu)。做的這點(diǎn)最直接的辦法就是把數(shù)據(jù)和操作放進(jìn)某種形式上的容器。面向?qū)ο缶幊汤镒顐ゴ蟮乃枷胧亲屵@些容器完全地通用化，這樣它們就能像保存數(shù)據(jù)那樣保存操作，并且它們是自己的值，可以存儲(chǔ)到其他容器里，或作為參數(shù)傳遞給操作。這樣的容器就被叫做對(duì)象。Alan Kay，Smalltalk的發(fā)明者，評(píng)論說(shuō)，用這樣的方法最簡(jiǎn)單的對(duì)象可以與完整的計(jì)算機(jī)有同樣的架構(gòu)原則：用形式化的接口綁定數(shù)據(jù)和操作。 于是對(duì)象在語(yǔ)言伸縮性方面起了很大作用：構(gòu)造小程序和大程序都可以應(yīng)用同樣的技術(shù)。
盡管很長(zhǎng)一段時(shí)間面向?qū)ο缶幊桃呀?jīng)成為主流，然而鮮有語(yǔ)言能跟從Smalltalk推動(dòng)這種構(gòu)造原則去轉(zhuǎn)化為邏輯結(jié)論。舉例來(lái)說(shuō)，許多語(yǔ)言容忍值不是對(duì)象，如Java里面的原始值?；蛘咚鼈?cè)试S靜態(tài)字段和方法不隸屬于任何對(duì)象。這些對(duì)純理想化面向?qū)ο缶幊痰谋撑炎畛蹩雌饋?lái)完全無(wú)害，但它們有一個(gè)討厭的趨勢(shì)，把事情復(fù)雜化并限制了可伸縮性。
相反，Scala是純粹格式的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言：每個(gè)值都是對(duì)象，每個(gè)操作都是方法調(diào)用。例如，如果你用Scala描述1 + 2，你實(shí)際上調(diào)用了定義在Int類里面一個(gè)名為 + 的方法。你可以用一個(gè)像操作符一樣的名字定義方法，這樣你的API的使用者就能按照操作符的標(biāo)記使用了。這就是前例里面顯示的Scala的行動(dòng)類API定義者如何讓你能夠使用類似requester!sum這樣的表達(dá)式：“!”是行動(dòng)類的方法。
如果說(shuō)到對(duì)象組合，Scala比多數(shù)別的語(yǔ)言更勝一籌。Scala的特質(zhì)：trait就是其中一例。所謂特質(zhì)就像Java的接口，但它們同樣可以有方法實(shí)現(xiàn)乃至字段。對(duì)象是由混入組成： mixin composition構(gòu)造的，這種方式使用類的定義并加入一定數(shù)量的特質(zhì)定義構(gòu)成。用這種方式，不同方面的類可以被包裝入不同的特質(zhì)。這看上去有點(diǎn)兒像多重繼承，但在細(xì)節(jié)上是有差異的。與類不同，特質(zhì)可以可以把一些新的功能加入到還未定義的超類中。這使得特質(zhì)比類更具有“可加性”。尤其特別的是，它避免了多重繼承里面，當(dāng)同樣的類被通過若干不同渠道繼承時(shí)發(fā)生的，經(jīng)典的“菱形繼承”問題。
Scala是函數(shù)式的
除了作為一種純面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，Scala還是一種“全須全尾兒”的函數(shù)式語(yǔ)言。函數(shù)式語(yǔ)言的思想早于（電子）計(jì)算機(jī)。其基礎(chǔ)建立在Alonzo Church于1930年代發(fā)展的λ算子（lambda calculus）上。第一個(gè)函數(shù)式編程語(yǔ)言是50年代后期的Lisp。其他流行的函數(shù)式語(yǔ)言有Scheme，SML，Erlang，Haskell，OCaml和F#。很長(zhǎng)一段時(shí)間，函數(shù)式語(yǔ)言處于邊緣地帶，在學(xué)府里流行，但沒有廣泛應(yīng)用于業(yè)界。然而，最近幾年對(duì)函數(shù)式語(yǔ)言和技術(shù)的熱情持續(xù)高漲。
函數(shù)式編程有兩種理念做指導(dǎo)，第一種理念是函數(shù)是第一類值。在函數(shù)式語(yǔ)言中，函數(shù)也是值，與，比如說(shuō)，整數(shù)或字串，在同一個(gè)地位。你可以把函數(shù)當(dāng)作參數(shù)傳遞給其他函數(shù)，當(dāng)作結(jié)果從函數(shù)中返回或保存在變量里。你也可以在函數(shù)里定義其他函數(shù)，就好像在函數(shù)里定義整數(shù)一樣。還可以定義匿名函數(shù)，就好像你或許會(huì)寫像42這樣的整數(shù)文本那樣方便地用函數(shù)文本拋灑在代碼中。
把函數(shù)作為第一類值為操作符上的抽象和創(chuàng)建新控制結(jié)構(gòu)提供了便利的方法。這種函數(shù)的泛化提供了很強(qiáng)的表現(xiàn)力，常能產(chǎn)生非常易讀和清晰的程序。而且常在伸展性上扮演重要的角色。例如，之前在行動(dòng)類例子里演示的receive構(gòu)造就是一個(gè)把函數(shù)當(dāng)作參數(shù)調(diào)用的方法。receive構(gòu)造里面的代碼是個(gè)未被執(zhí)行的傳入receive方法的函數(shù)。
相反，在多數(shù)傳統(tǒng)語(yǔ)言中，函數(shù)不是值。確實(shí)有函數(shù)值的語(yǔ)言則又常常把它們貶為二類地位。舉例來(lái)說(shuō)，C和C++的函數(shù)指針就不能擁有與非函數(shù)指針在語(yǔ)言中同等的地位：函數(shù)指針僅能指向全局函數(shù)，它們不允許你定義指向環(huán)境中什么值的第一類嵌套函數(shù)，也不能定義匿名函數(shù)文本。
函數(shù)式編程的第二個(gè)主要理念是程序的操作符應(yīng)該把輸入值映射到輸出值而不是就地修改數(shù)據(jù)。要看到其中的差別，可以考慮一下Ruby和Java對(duì)字串的實(shí)現(xiàn)。在Ruby里，字串是一個(gè)字符數(shù)組。字串中的字符可以被獨(dú)立的改變。舉例來(lái)說(shuō)你可以在同一個(gè)字串對(duì)象里把分號(hào)改成句號(hào)。而另一方面，在Java和Scala里，字串是一種數(shù)學(xué)意義上的字符序列。使用表達(dá)式如s.replace(';', '.')在字串里替換字符會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的，不同于原字串s的對(duì)象。用另一種表達(dá)方式來(lái)說(shuō)就是在Java里字串是不可變的（immutable）而在Ruby里是可變的。因此單看字串來(lái)說(shuō)，Java是函數(shù)式語(yǔ)言，而Ruby不是。不可變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是函數(shù)式語(yǔ)言的一塊基石。Scala庫(kù)在Java API之上定義了更多的不可變數(shù)據(jù)類型。例如，Scala有不可變的列表，元組，映射表和集。
另一種說(shuō)明函數(shù)式編程第二種理念的方式是方法不應(yīng)有任何副作用：side effect。它們唯一的與所在環(huán)境交流的方式應(yīng)該是獲得參數(shù)和返回結(jié)果。舉例來(lái)說(shuō)，Java的String類的replace方法符合這個(gè)描述。它帶一個(gè)字串和兩個(gè)字符并產(chǎn)生一個(gè)所有一個(gè)字符都被另一個(gè)替代掉的新字串。調(diào)用replace不會(huì)有其他的結(jié)果。類似于replace這樣的方法被稱為指稱透明：referentially transparent，就是說(shuō)方法調(diào)用對(duì)任何給定的輸入可以用它的結(jié)果替代而不會(huì)影響程序的語(yǔ)義。
函數(shù)式語(yǔ)言鼓勵(lì)不可變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和指稱透明的方法。有些函數(shù)式語(yǔ)言甚至需要它們。Scala給你選擇。如果你需要，你也可以寫成命令：imperative形式，用可變數(shù)據(jù)和有副作用的方法調(diào)用編程。但是Scala通?？梢栽谀阈枰臅r(shí)候輕松避免它們，因?yàn)橛泻玫暮瘮?shù)式編程方式做替代。
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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