Scala创始人：比Java更高级的语言

近日，Scala语言的创始人Martin Odersky接受了Artima的一系列访谈。Martin Odersky在2001年开始创立Scala语言，最初的动机是因为对Java的一些特性感到不满，想要创建一个比Java更高级的语言。他基本达到了这个目的：Scala成为了Java的首选替代之一。如果你对Scala语言还不太了解，可以参考Scala编程语言简介。

访谈共分三个系列，本文是第一个系列。在这部分节选的内容中，Martin Odersky详细的描述了他创建Scala的前因后果：他是如何创建这个基于JVM和Java类库的、不同于Java的语言的。


Scala创始人Martin Odersky

因编译器而着迷

Artima：让我们从头开始。您是如何开始介入编程语言的？

Martin Odersky：我最喜爱的科目一直都是编译器和编程语言。1980年，当我在读大学的时候，第一次接触编译器，我就马上想自己建立一个编译器。那时候我唯一可以买得起起的电脑是Sinclair ZX 80，它只有1KB的RAM 。幸运的是，不久后我有了一个性能更强大的机器Osborne-1，它是世界上第一款“便携式”（笔记本）电脑，看上去就像一个倾斜90度的缝纫机。它有一个5英寸的显示屏，每行显示52个字符。但它有一个56KB可用的RAM以及两个90K的软盘驱动器。

在那些日子里，我花了一些时间与我大学里的另一名学生Peter Sollich一起研究。我们一起了解了一种新语言Modula-2，我们发现它非常棒，而且设计良好。因此，我们计划编写一个适用于8位Z80计算机的 Modula-2编译器。但是出现了一个小问题，Osborne附带的唯一语言是Microsoft Basic，这完全不适合我们的想法，因为它甚至不支持带参数的程序，只能使用全局变量。而当时的其他编译器对于我们来说又都太昂贵了。因此，我们决定采用经典的bootstrapping（引导）技术。Peter使用Z80汇编语言为一个小小的Pascal子集编写了第一个编译器。然后，我们不断改进这个编译器，使它能够逐渐编译稍微大量的语言。经过几代版本后的改进，直到我们可以编译所有的Modula-2语言。它可以产生解释后的字节码以及Z80二进制码。该字节码是当时所有系统中最简洁的，其二进制版本是当时8位机上最快的。我们的这个编译器在当时看来是能力相当不错的系统。

我在我们即将要完成我们的编译器之前，Borland带着其Turbo Pascal横空出世，同时正在考虑入主Modula-2市场。事实上，Borland决定购买我们的Modula-2编译器，并将以Turbo Modula-2的名字出售，适用于CP/M芯片，并想要开发其IBM PC版本，我们提议为他们编写IBM PC版本，但他们告诉我们，他们对于这个版本的开发已经做好了安排。但不幸的是，这个版本的开发周期远远超出了他们的计划。3、4年后，其编码实现小组从公司中独立出来，并推出了TopSpeed Modula-2。在没有IBM PC版本时，Borland继Turbo-Modula-2之后就再也没有任何市场竞争力了。

当我们完成Modula-2编译器时，Borland提议要雇用Peter和我。于是Peter去加入了他们的行列。我曾经也想这样做，但有个问题是，我仍然还有一年的课程没有读完，而且还要计划读硕士。当时我很受诱惑，甚至想过退学。但最后，我决定坚持读完大学。之后，在做硕士项目期间（有关增量分析的课题），我发现我更喜欢做研究。于是最终我放弃了加入Borland编写编译器的想法，而是继续在苏黎世ETH攻读Niklaus Wirth的博士，Niklaus Wirth是Pascal和Modula-2的发明者。

为了更好的Java而努力

Artima：Scala是如何出现的？Scala的发展史是什么样的？

Martin Odersky：在我的苏黎世生活快要结束的时候，大概是1988到1989年，我开始非常喜欢函数式程序设计。于是，我一直留在那里做研究，最终成为一名德国卡尔斯鲁厄的大学教授。我最初的工作偏向于编程的理论方面，比如call-by-need lambda（惰性λ）演算。这项工作是同Phil Wadler共同进行的，他当时在格拉斯哥大学。有一天，Phil告诉我，他的研究组里一个很勤奋的助教听说有一种新的语言要被推出，目前这种语言仍处于 alpha版本阶段，语言的名字为Java。这个助教告诉Phil：“看看这个Java，它所具有的灵活性。它拥有字节码，它可以运行在网络上，它具有垃圾收集功能。这个Java将要毁灭你们。你们准备怎么应对？” Phil说，是的，也许他说的有些道理。

对此的回应就是，Phil Wadler和我决定从函数式程序设计中提取出一些想法，并把这些想法转移到Java空间。这一努力成就了一个新语言Pizza，它具有函数式程序设计的三个特点：泛型、高阶函数以及模式匹配。Pizza最初发布于1996年，是在Java发布的一年之后。Pizza是比较成功的，因为它表明，我们可以在 JVM平台上实现函数式语言的特性。

然后，我们接触了来自Sun核心开发团队的Gilad Bracha和David Stoutamire。他们说：“我们对你们一直所研究的泛型非常感兴趣，让我们一起做一个关于泛型的项目吧。”那就是GJ（泛型Java）。因此，我们于1997/98年开发了GJ，6年后，对它进行一些补充，使之成为了Java 5中的泛型功能。特别是，补充了由Gilad Bracha和奥胡斯大学的人们一起独立开发的Java泛型通配符。

虽然我们的泛型扩展被搁置了6年，但Sun公司对于我为GJ所开发的编译器表现出了浓厚的兴趣。经证明，我所写的编译器比他们的第一个Java编译器更稳定、更易于维护。因此，他们决定从2000年推出的1.3版本开始，将GJ编译器作为其标准的Javac编译器。


然后，为了比Java更好的语言

Martin Odersky：现在，经过Pizza和GJ的经历，我有时会感到沮丧，因为Java是一个具有非常强的约束的语言。因此，很多事情都不能像我想象的那种方式那样去做——那种我原本确信是正确的方式。所以本来，本质上我的工作是集中于让Java变得更好，但在那之后，我决定，现在是时候应该后退一步看看了。我想要从零开始，看看我能否可以设计出一些比Java更好的东西。但与此同时，我知道我不能从零开始。我需要借助一个现有的基础架构，否则这只是不切实际地引导自己去无中生有，没有任何类库、工具等等。

所以我决定，即使我想要设计出一种不同于Java的语言，始终还是要借助Java的基础架构——JVM和它的类库。这就是我的想法。我认为在那个时候，这是一个很好的机会，那时候我正在洛桑联邦理工大学担任教授，这为我提供了一个极好的独立研究的环境。我可以组建一个小型研究组。

开始的时候，我们非常激进。我们想要在一个现有的非常好的模型上创建一些东西，该模型为join calculus（连接演算）。我们创建了一个连接演算的面向对象版本Functional Nets，以及一种新语言Funnel。但是，又过了一段时间，我们发现，Funnel是一个非常纯粹的语言，并不一定很实用。Funnel是建立在一个非常小的内核之上。很多人们通常认为理所当然的事情（如类，或模式匹配）都只能通过编码到内核才能实现。从学术的角度来看这是一项非常优雅的技术。但运用于实际它就并不那么好。初学者觉得这种必要的编码相当困难，而高手们却觉得不得不一次又一次地编码非常无聊。

因此，我们决定再次从头开始，并做一些介于Funnel（非常纯粹的学术语言）和GJ（非常实用但却存在一些限制的语言）中间的技术。我们希望创造一些能够实用和有价值，同时又比Java高级的东西。在大约2002年时，我们开始着手进行这种语言，称之为Scala。首次公开发布是在2003年。相对比较大规模的一次重新设计是在2006年初。从此，它开始稳步成长。

更好的Java受到的约束

Artima：您说您那时候感到很沮丧，遇到一些约束，需要向后兼容Java。您能否提供一些遇到约束的具体的例子？

Martin Odersky：在泛型设计中，有很多非常强硬的约束。其中最强、最难以应付的是，它必须充分地向后兼容非泛型Java。Collections类库只停留在1.2版本，而且仅仅因为泛型的出现，Sun不准备推出全新的Collections类库。因此，只能完全透明工作。（51CTO编者：有关Collections类库的更多内容，可参考这篇基于JDK 5.0一些collection类的使用总结，以及《Java语言的科学与艺术》一书中的Collection层次结构章节。）

这就是为什么总会存在一些相当难看的东西。你总是不得不使用具有泛型类型的非泛型类型，即所谓的raw（原始）类型。还有，你不能改变数列行为，否则就会有未经检查的警告。最重要的是，你不能利用数组做你想做的很多事情，比如生成一个具有类型参数的数组。后来在Scala，我们知道了实际上能如何实现这些事情，但是这可能仅仅是因为我们给Scala设置的条件是协变数组。

Artima：您能否就Java的协变数组详细说明一下该问题？

Martin Odersky：当Java刚出现时，Bill Joy和James Gosling以及其他Java组成员都认为，Java应该有泛型，只是他们没有足够的时间做出详细设计。所以由于Java中没有泛型，至少最初阶段没有，他们就认为，数组不得不是协变的。例如，这意味着一个字符串（String）数组是一个对象（Object）数组的子类型。其原因是他们希望能够重写，比如，一个“通用”排序方法，采用了一个对象数组和一个用来排序该数组的比较器，然后让你传送一个字符串数组的参数给它。通常情况下这属于类型不健全。这就是为什么在Java中你会获得一个数组存储例外。这实际上也证明，这种同样的事情引起了对于数组泛型实现的需求。这就是为什么在Java中泛型并不好使。你不能定义一个字符串的列表数组，这是不可能的。你只能被迫使用难看的原始类型，永远都只能是一个列表数组。因此，这有点类似原罪。他们对此做出了非常迅速的回应，认为这是一个快速破解。但随后实际上每一个设计决定都被毁灭了。因此，为了不陷入同样的陷阱，我们不得不中断，并提出现在我们将不向上兼容Java，我们也想做一些不同的事情。

编者后记

Scala到目前为止还是一个相对小众的语言，在TIOBE每月的排行榜上都在20到30之间浮动，与每月排名第一的Java在流行程度上仍有很大的差距。然而Scala在数年之间已经得到了越来越多开发者的关注，在国外的开发者讨论区中常常会看到有Scala的专区。Scala在现在以及未来的开发界绝对是一个不可忽视的语言。