Scala—Java的避难所：第一部分：main(String[])

注意:因为本文使用的Scala版本较老，部分内容已经不适用于当前Scala版本（比如关于"+="运算符的优先级）。2010.1.4

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前言: 本文是Scala--Java的避难所的第一部分.也是我学习Scala时认真阅读的第一份资料.我把它翻译过来,方便那些对Scala感兴趣的Javaer看.我尽量按原文的意思翻译(考虑到我的英语水平,你不必对这话太当真^_^).但原文某些地方我加上了自己的解释或看法,一律以译者注标明.
　　另外,对于标题取为"Scala—JAVA的避难所"其实我并不感冒.但原文是这样,我也就这样翻译了.

　　你可能已经使用JAVA若干年了,或许JAVA是你接触编程来的第一门编程语言,或许是作为比C++更好的一个选择.不管怎么样,你已经适应了JAVA,并了解她的外观与内在,能够体会它的喜怒与哀乐(原文:You’re comfortable with Java, you know its ins and outs, its moods).她就像你相处多年的女朋友,或许刚相识时那种激情已经不再,但你已经熟悉怎样才能让她开心.简单的说,如果你是一位工匠,则JAVA就是你干活的工具.
　　然而,你和JAVA的蜜月期过去了,你在编程语言的选择上更加务实了.只要有足够的理由,你就可以毫不犹豫去尝试一种新的语言,但JAVA还没有足够的缺陷让你下定决心离开她.此时,你听说了一个叫做Ruby的东东,它的简洁优雅以及巨大的威力给你留下深刻的印象.但你并不是那么确定去使用一个脚步语言来构建你的企业应用.动态类型以及TextMate确实都不错,但对于现实世界,你需要一个更坚实的支柱.作为一个实用主义者,你仍然坚持使用JAVA.
　　这时,好消息传来了.一门新的编程语言登上了舞台并在开发者的世界引起了一场风暴.Scala貌似具有你对一门编程语言所期待一切: 静态类型,编译为字节码,简洁且富有表现力的语法.你可能已经被它的一些例子给深深吸引了.它看起来和JAVA非常相似,但是剔除了JAVA中冗余的语法结构.Scala没有分号,没有public static void的方法修饰词,并且具有静态类型推断机制.
　　现在剩下的唯一问题就是你应该从何开始.你也许尝试过去Scala的网站查看相关知识,但是..这一切看起来是那么的函数化:Lamdas,high-order functions,immutable state,recursion out the wazoo.突然让人感到前途未卜.
　　但是,JavaEE的难民们,不必担心.Scala确实是一门函数式的编程语言,但它同样也是命令式的和面向对象的.也就是说,除了书写那种晦涩难懂的函数式代码(原文: It means that you don’t have to write code with the sole purpose of pleasing Haskell Curry. ),你还有其它的选择.你可以书写可读性很强的代码,以便你一个星期之后还能看懂它.将你的代码给你那些只使用JAVA的同事看,他们甚至也能看懂它.只需要一个正确的引导,你就可以使用Scala来构建你的的JAVA应用.

导读:
　　如果符合上面所说的,那么这个Scala系列就是为你而准备的.我已经阅读过大量有关Scala的文章以及入门材料(如果你更喜欢函数式的编程,我强烈推荐你去看Alex Blewitt写的系列文章),但很少有文章是为了使JAVA开发比较轻松的转变到Scala来的.我个人缺乏FP(函数式编程)的经验,因此我肯定不会在文章中介绍如何将Scheme代码移植到Scala.该系列文章着重于类比Scala与JAVA,并说明为什么Scala比JAVA更好.

起步:

object HelloWorld extends Application{
    println("Hello, World!")
}

　　没有什么比用代码来获得知识更直接了,注意到上面的代码没有使用分号.当然,如果你愿意还是可以像在JAVA中一样使用它.但除非你想在同一行中书写多个语句,否则分号不是必须的.这个代码示例含义非常清楚,想必你已经看明白了它的功能.没错,就是向标准控制台输出一行"Hello, World!".你可以将这些代码保存到一个后缀名为scala的文件中,然后使用scala编译器编译它,编译的结果是一个单独的class文件(译者注:这里原文似乎有错,我编译后事实上生成了两个class文件).你可以像运行普通java文件那样使用java解释器来运行它,不过你需要注意一下classpath.最直接的方法是使用scala命令:

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scalac hello.scala
scala HelloWorld

　　注意到"hello.scala"文件名没有?Scala并不像Java一样强制你在定义public class时,必须保存在文件名与类名相同的文件中.事实上Scala允许你像C++或Ruby一样,在同一个文件中你想定义多少class都可以.但我们最好还是遵循Java的命名规则,因此作为一个具有良好习惯的程序员,我们应该将上面的代码保存为"HelloWorld.scala".

编辑器:
　　在刚开始接触Scala,选择一个正确的编辑器是个关键.就像你在使用Java中所了解的那样,IDE非常有用.但作为一门新生的编程语言,Scala目前还没有很好的IDE支持,不过这只是时间问题.在目前,你只有非常有限的选择:

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Eclipse(有几个不太成熟的Scala插件)
Emacs
IntelliJ(只支持基本的语法高亮)
TextMate
VIM
jEdit

(译者注:我使用的是UltraEdit,自己配置一下,能够自动缩进与语法高亮以及编译运行,凑合着用了)
　　上面列的是几个主要的选项,更完整的列表可以去Scala安装目录下的misc/scala-tool-support/文件夹下查看.我个人推荐使用jEidt或者TextMate;如果你有冒险精神,可以去尝试Eclipse上的几个插件.Eclipse上的插件具有通常IDE所具有的一些功能(至少Beta版是这样),譬如语义高亮,代码自动完成,etc.但根据我的经验,这些插件都不够稳定以至于难以使用.Scala是一门比Java简洁多的语言,它对IDE的依赖性比Java小得多,因此这些都不是本质问题,你可以照样做的很好.

　　再来一个例子

object HelloWorld2{
    def main(args:Array[String]) = {
       var greeting =""
       for(i <- 0 until args.length){
           greeting += (args(i) + " ")        
       }
       if(args.length > 0) greeting =greeting.substring(0, greeting.length -1 )
       
       println(greeting)
    }
}

(译者注: 可能有读者会奇怪greeting += (args(i) + " ")这段代码为什么要用括号,注意,虽然与习惯不同,但这里的括号是必须的.因为在Scala里面,运算符的优先级由运算符第一个字符代表的运算符的优先级确定.就是说"+="的优先级与"+"的优先级一样,然后..自己想吧:-).BTW,Scala里的运算符也是方法&对象..)
　　将它保存到HelloWorld2.scala,并使用如下命令编译运行:

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scalac HelloWorld2.scala
scala HelloWorld2 Hello, World!

　　这次我们使用了不同的方式,通过命令行向程序传递参数,其运行的结果同样是在控制台输出"Hello, World".这个程序比上一个复杂一些,首先定义了一个String类型的变量greeting,然后遍历一个数组,最后对String进行适当的处理(Scala专家肯定会建议使用Array#deepMkString(String)(类似于Ruby中的Array::join方法),这样确实没错.但我这里主要是为了介绍一些语言上的知识,而不是API的使用).

　　首先应该注意的是,这里我们定义了一个main方法.在第一个例子中,我们仅仅继承了Application类,然后把其它的都交给默认构造函数来做.这样很好很简洁,但有两个问题:第一,我们没有办法向程序传递命令行参数;第二,对Scala新手来说,这样看起来有点魔幻.我将在后面的文章中揭开第一个例子中背后的把戏,现在你记住它就是了.
　　这个例子中的main方法是不是已经让你联想到了JAVA中的 public static void main?没错,Scala中的main就对应Java中的 public static void main.根据这个信息,有经验的程序员就可以通过思考知道更多关于Scala的知识.
　　一开始,你可能有这样的结论:Scala中的方法隐含就是public的.这基本正确,Scala中的方法默认为public,这意味着Scala中没有public方法修饰词(private与protected都有定义).更进一步的,你会猜测:Scala中的方法默认为static的.然而,这次你的猜想不完全正确.
　　Scala并没有真正意义上的static属性.你越早认识到这一点,你就越容易理解这门语言.作为替代,Scala有专门的语法让你实现与使用sigleton模式(这正是object的含义).我们实际上声明了一个具有实例方法main(译者注:注意,这个main方法并不是static的)的单实例类(singleton class).我将会在以后详细说明这一点,目前你可以认为object就是一个只具有静态方法的类.(译者注:这个描述不甚准确).
　　仔细的观察这个例子,我们还可以得到Scala中数组的语法,以及如何显式的指明一个变量的类型.让我们仔细研究一下声明main方法的这行代码:

def main(args:Array[String]) = {

　　这儿,args是一个Array[String]类型的方法参数.也就是说,args是一个String数组.在Scala中,Array是一个具有类型参数指明其元素类型的类(一个真正的类,而不是JAVA中那样).与之对等的JAVA语法应该类似与下面这样子(假设Java中也有一个Array类):

public static void main(Array<String> args)

　　在Scala中,使用variable:Type的语法来指明变量类型.因此,如果我们想显式声明一个Int类型的变量,应该通过如下方式

var myInteger:Int

　　在例子中,我们实际上声明了一个String类型的变量greeting.然而,得益于Scala中的类型推断机制,我们并没有显式指明变量的类型.下面两种方式在语义上是等价的:

var greeting =""

var greeting:String =""

　　在第一种方式中,我们显然知道greeting是一个String,Scala编译器也能够推断出这一点.这两个变量都是静态类型检查的,只不过第一种方式可以少写7个字符:-)
细心的读者可能还注意到了,例子中的main方法并没有指明返回类型.这是因为Scala同样可以推断出来.如果我们想显式的指明这点,可以像下面这样:

def main(args:Array[String]):Unit = {

　　如前面一样,类型在方法名之后,并用冒号隔开.顺便提一下,Unit是Scala中的一个类型,它表示"我不关心返回的究竟是什么东东"(原文:I-really-don't-care-what-I-return),你可以把它想象为JAVA中void类型与对象的混合物(译者注:但Unit不是void,而是一个实实在在的类,也就是说Unit类型的方法会返回一个Unit对象).

数组的遍历:

var greeting =""
for(i <- 0 until args.length) {
    greeting += (args(i) + " ")
}

(译者注: 目前Scala中这种方式遍历的性能相对低下,速度大概是JAVA中对应for的1/60.这个其实也不会造成太大的影响,因为耗时一般不在于for循环本身,而是循环体内的操作.更何况在Scala中用for的机会不多,有更多简单实用的方式去实现同样的操作)

　　这段代码比刚才那段稍微复杂点.我们一开始声明了一个String类型的变量greeting,然后使用了一个在Scala中不常用的for循环,这里有一些隐含的类型推断.有Ruby经验的知道在Ruby中的等价形式:

for i in 0..(args.size - 1)
  greeting += args[i] + " "
end

　　问题的关键在于,Scala的for循环语句需要一个Range对象,而这个Range对象是由RichInt的until方法建立的.我们可以把上面的代码分开写:

val range =0.until(args.length)
for(i <- range) {

　　注意,这里使用"val"而不是"var"声明变量.使用val,就如java中final的语义,指明range是一个常量.
　　在Scala中,我们可以通过多种不同的形式调用方法.在这个例子中,我们看到了"value methodName param"与"value.methodName(param)"这两种形式的语法是等价的.另外一个很重要的事情是,until方法是RichInt具有的,Int并没有该方法.这里存在一个隐式类型转换,将Int类型的0转换为scala.runtime.RichInt的一个实例.这里不去深究这个类型转换是怎样进行的,我们关心的是RichInt类确实有一个返回Rangle对象的until方法.
因此,事实上这段代码与JAVA中的下列代码在逻辑上是等价的:

for (int i = 0; i < args.length; i++) {

　　只不过在JAVA中是显式的遍历整个区间,而Scala中使用了一个Range对象.
可能你还注意到了,循环体中访问数组args元素使用的是圆括号"()",而不是我们习惯的方括号"[]".

更好的遍历方式:
　　在JAVA 5中引入了一个foreach的语法,像下面这样:

for(String arg: args) {
    greeting += arg + " ";
}

　　这样更简洁明了.Scala中使用高阶函数(使用函数做参数的函数)实现类似的功能:

args.foreach {arg =>
    greeting += (arg + " ")
}

　　我们可以看到,Array类有一个foreach方法,这个方法将一个函数作为参数.foreach方法将会对Array里的每一个元素调用一次这个函数,并在调用的时候将这个元素作为函数参数传递给函数.这里参数arg没有指明类型,但由于我们是对一个String数组遍历,编译器能推断出它的类型是String.我们已经提到过,Scala中调用方法有多钟不同的方式.这里我们就省略了圆括号"()",同样我们也可以写成:

args.foreach(arg => {
  greeting += (arg + " ")
})

　　Scala中我们可以使用更加简洁的书写方式:

args.foreach(arg => greeting +=(arg + " "))

　　不错吧,现在我们将整个例子重写成:

object HelloWorld2 {
  def main(args:Array[String]) = {
    var greeting = ""
    args.foreach(arg => greeting += (arg + " "))
    if (args.length > 0) greeting = greeting.substring(0, greeting.length - 1)
 
    println(greeting)
  }
}

Scala的内置类型:
　　因为Scala是基于JVM的,因此它从JAVA那儿继承了大量的API.这意味这你能够与JAVA交互使用.并且,你所写的Scala代码事实上使用的就是Java API.比如上面的HelloWorld2中我们使用了一个字符串变量greeting,这个变量事实上就是Java中的String类型.再比如,当你在Scala中声明一个整数类型(Int),编译器会自动将它转换为Java的基本类型int.
　　Scala还内置了一些隐式类型转换,当需要的时候编译器会自动进行(就像例子中的Int到RichInt类型的转换).比如在Scala中将Array[String]类型传递给需要String[]类型参数的函数时,隐式类型转换就会发生.甚至Scala中的类型参数可以和Java中的泛型相互转化.简单的说,Scala就是一个披着不同语法外衣的Java.

结束
　　Scala不需要复杂高深的理论或学术知识.一个普通的开发者就可以在下一个企业WEB应用里面使用它.它具有JAVA所缺乏的简洁明了的语法,并且保留了JAVA的高效与可靠性.

译者注:本文中的HelloWorld2还有一下一些版本

object HelloWorld{
	def main(args: Array[String]) {
		println(args.mkString(" "))
	}
}

object HelloWorld{
	def main(args: Array[String]) {
		println(args.reduceLeft((a:String,b:String)=>a+" "+b))
	}
}

object HelloWorld{
	def main(args: Array[String]) {
		println(args.reduceLeft[String](_+" "+_))
	}
}

评论

2 楼 pi1ot 2008-04-15  

这还是头一次遇到在jedit的modes里都找不到对应highlight模式的语言。

1 楼 Eastsun 2008-04-15  

考虑到这篇文章中使用的例子不是那么有吸引力,我摘一个引自 Scala官方网的例子:快速排序(这个例子其实也不怎么好,主要体现的是Scala中函数式编程的能力).

首先是用Scala语言写的Java风格的快速排序的代码

def sort(xs: Array[Int]) {
  def swap(i: Int, j: Int) {
    val t = xs(i); xs(i) = xs(j); xs(j) = t
  }
  def sort1(l: Int, r: Int) {
  val pivot = xs((l + r) / 2)
  var i = l; var j = r
  while (i <= j) {
    while (xs(i) < pivot) i += 1
    while (xs(j) > pivot) j -=1
    if (i <= j) {
      swap(i, j)
      i += 1
      j -= 1
    }
  }
  if (l < j) sort1(l, j)
  if (j < r) sort1(i, r)
  }
  sort1(0, xs.length 1)
}

然后是函数式风格的代码:

def sort(xs: Array[Int]): Array[Int] =
  if (xs.length <= 1) xs
  else {
    val pivot = xs(xs.length / 2)
    Array.concat(
      sort(xs filter (pivot >)),
      xs filter (pivot ==),
      sort(xs filter (pivot <)))
  }