幾個(gè)月前，我開始使用 Scala。我用過的編程語(yǔ)言還有 Pascal、C、C++、Java、PHP、Ruby 和 Groovy，但是，與所有那些我用過的語(yǔ)言相比，我發(fā)覺 Scala 是一門與眾不同的語(yǔ)言。我是在看到 Twitter 上關(guān)于 Ruby 和 Scala 討論之后，才開始我的 Scala 編程之旅的?，F(xiàn)在，使用 Scala 編程已經(jīng)幾個(gè)月了，關(guān)于 Scala 我有兩點(diǎn)想法，雖然類似的想法已廣為人知，但我仍很想與你們分享：
◆Scala 的確很棒。
◆我的確認(rèn)為計(jì)算機(jī)學(xué)院應(yīng)該開一門 Scala 的語(yǔ)言課程。
在這篇文章中，我會(huì)講述為什么我會(huì)有這樣的想法，在此之前，有幾點(diǎn)我想要先聲明一下：
本文無(wú)意對(duì)編程語(yǔ)言進(jìn)行評(píng)比，我要講述的主體是為什么你應(yīng)該學(xué)習(xí) Scala。Scala中文之前曾發(fā)布過一篇 Java 程序員為何要學(xué)習(xí)Scala的文章，可能也會(huì)對(duì)你有所幫助。
目前 Scala 有兩個(gè)實(shí)現(xiàn)方式，一種是在 JVM（Java 虛擬機(jī)）上運(yùn)行，另一種是在 CLR（Common Language Runtime 的縮寫，即公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)）上運(yùn)行。不過，JVM 的實(shí)現(xiàn)方式更為成熟。如果你想要使用 .Net framework 框架，我認(rèn)為最好還是聽從 Lift framework 框架創(chuàng)始人大衛(wèi)·波拉克（David Pollack）的建議：使用 F#。但在這篇文章中，我將只關(guān)注 JVM 這種實(shí)現(xiàn)方式。
我是一個(gè) Ruby 程序員，并且我會(huì)繼續(xù)喜歡 Ruby，因?yàn)樗俏乙姷竭^的最棒的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。但我也喜歡 Scala，因?yàn)樵谄渌ぷ黝I(lǐng)域，它提供的某些功能非常強(qiáng)大。
現(xiàn)在，讓我們來仔細(xì)分析一下，是哪些原因讓我選擇 Scala 作為我的下一個(gè)編程語(yǔ)言：
強(qiáng)大的編程語(yǔ)言
Scala 是一門非常強(qiáng)大的語(yǔ)言，它允許用戶使用命令和函數(shù)范式進(jìn)行編寫代碼，因此，編程時(shí)你可以使用常用的命令式語(yǔ)句，就像我們使用 C、Java、PHP 以及很多其他語(yǔ)言一樣，而且，你也可以使用類似 Lisp 語(yǔ)言中函數(shù)式語(yǔ)句，還有，你可以混合使用這兩種風(fēng)格的語(yǔ)句，就像 Ruby 或 Groovy。
不過，當(dāng)我們談?wù)摰暮瘮?shù)范式時(shí)，與 Ruby 和 Groovy 有一點(diǎn)不同的地方，那就是 Scala 幾乎支持函數(shù)語(yǔ)言中所有已知的功能，比如，模式匹配（Pattern matching）、延遲初始化（Lazy initialization）、偏函數(shù)（Partial Function）、不變性（Immutability），等等...即是說，認(rèn)識(shí)到這樣一個(gè)事實(shí)是非常重要的：Scala 的強(qiáng)大源自它對(duì)函數(shù)范式的支持，而后者令 Scala 成為一種高等級(jí)（high-level）的編程語(yǔ)言。對(duì)于高等級(jí)的編程語(yǔ)言，你只需關(guān)注 what（做什么）而不是如何做（how）。
下面，讓我們看一個(gè) Java 示例：
- int[] x = {1,2,3,4,5,6};
- ArrayList
res = new ArrayList (); - for (int v : x) {
- if (v % 2 == 1) res.add(new Integer(v));
- }
仔細(xì)看一下上面這段示例代碼，你會(huì)注意到，我想要做的“what”部分（過濾掉奇數(shù)值）僅出現(xiàn)在第四行中，而其余行則是“how”如何做的部分（結(jié)果變量的初始化以及一個(gè)循環(huán)操作）。如果我想要再寫一個(gè)過濾器，用于篩選偶數(shù)值，那就需要再寫五行代碼，而使用一門像 Scala 這樣的高等級(jí)語(yǔ)言，你只需編寫“what”那部分的代碼：
- val x = Array(1,2,3,4,5,6)
- val res = x filter ( _ % 2 == 1 ) //過濾奇數(shù)值
- val res2 = x filter ( _ % 2 == 0 ) //過濾偶數(shù)值
我們可以看到，相對(duì)于上文中的 Java 代碼段，這段代碼更加簡(jiǎn)潔，而且具有更好的可讀性。
高效
Scala 是一種高效的編程語(yǔ)言，實(shí)際上，根據(jù)最新的 benchmark 性能測(cè)試，它幾乎和 Java 一樣快捷。在 JVM 上實(shí)現(xiàn)的 Scala 代碼，可以編譯為字節(jié)碼，在這一過程中，代碼通過優(yōu)化階段進(jìn)行編譯。尾遞歸優(yōu)化是一個(gè)很好的示例，它可幫助用戶專注于函數(shù)范式而無(wú)需以犧牲性能為代價(jià)。還有一個(gè)示例是，將 Scala 值類型對(duì)象轉(zhuǎn)換為 Java 基本類型時(shí)進(jìn)行的優(yōu)化。
可擴(kuò)展
Scala 語(yǔ)言本身的名字 Scala 來自 Scalable（可擴(kuò)展的）一詞，這意味著這種語(yǔ)言可以按照用戶的需求進(jìn)行擴(kuò)展。因此，從根本上來講，用戶可以添加新的類型和控制結(jié)構(gòu)。比如，我想要添加一個(gè)簡(jiǎn)單的“loop”控制結(jié)構(gòu)：
- // 一個(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)建
- def loop(range: Range)(op: Int=> Unit) {
- range foreach (op)
- }
- loop(1 to 5){println} // 1 2 3 4 5
- loop(1 to 5){x => if (x % 2 == 0) println(x)} // 2 4
還有幾個(gè)更為復(fù)雜的例子，Actor lib，它是作為擴(kuò)展被添加到 Scala 這一語(yǔ)言中的，我們將在下文中對(duì)它展開討論。
不過，Scala 之所以是可擴(kuò)展的，在于互相關(guān)聯(lián)的兩點(diǎn)：它是真正的面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言和真正的函數(shù)式語(yǔ)言。
面向?qū)ο?/strong>
Scala 中每個(gè)事物都是對(duì)象（對(duì)象的方法除外），因此，沒有必要對(duì)基本（primitive）類型或引用類型進(jìn)行區(qū)分，這就是所謂的：統(tǒng)一對(duì)象模型（Uniform Object Model）。但是，正如我之前在優(yōu)化流程中所提到的，值類型對(duì)象被轉(zhuǎn)換為 Java 基本類型，因此不必?fù)?dān)心性能的問題。其內(nèi)部還包含為類方法分組的單件對(duì)象（Singleton object）。
◆所有操作都是方法調(diào)用，+ - * ! / 都是方法，因此，沒有必要進(jìn)行操作符重載。
◆非常精細(xì)的訪問控制，用戶可以控制對(duì)某些包的某些方法的訪問。
◆Scala 具有 trait，與 Ruby 中的 mixin 類似，就像 Java 中的 interfaces，但實(shí)現(xiàn)了某些它們的方法，因此，用戶在箱體（box）之外擁有富封裝器（wrapper）和富交互接口（interface）。
函數(shù)式語(yǔ)言
函數(shù)式語(yǔ)言具有很多特點(diǎn)，不過在擴(kuò)展性這一語(yǔ)境中，我們所關(guān)心的是兩個(gè)事實(shí)：
◆函數(shù)是第一等級(jí)（first-class）的值
這表示用戶可以將函數(shù)作為值傳遞，也可以作為值返回。這樣可以獲得簡(jiǎn)潔而具有可讀性的代碼，正如上文中作為示例的過濾代碼段。
◆純函數(shù)（pure function）
Scala 支持沒有副作用的純函數(shù)，這意味著：如果你的輸入相同，那么輸出結(jié)果也總是相同。這樣能夠讓代碼更為安全，對(duì)代碼測(cè)試也更為方便。
但是，Scala 是通過什么方式來支持純函數(shù)的呢？通過不變性（immutability）：偏向固定的引用（與 java 中的 final 或其他語(yǔ)言中的 constant 類似）以及具有不變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一旦創(chuàng)建便不可修改。
不變性是擁有純函數(shù)的安全保證，但并不是唯一的方式。沒有不變性，你仍然可以編寫安全的代碼。這就是為什么 Scala 不是強(qiáng)制推行不變性而只是鼓勵(lì)使用它。最終，你會(huì)發(fā)現(xiàn) Scala 中許多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有了兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是可變的，另一種是不可變的，不可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是缺省導(dǎo)入的。
每當(dāng)提到不變性時(shí)，有人就會(huì)開始擔(dān)心性能的問題，對(duì)于某些情況，這種擔(dān)憂并非毫無(wú)來由，但對(duì)于 Scala，最終結(jié)果卻與這一擔(dān)憂相反。不可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對(duì)于可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，更有助于獲得較高的效率。其原因之一在于強(qiáng)大的垃圾收集器（garbage collector），與 JVM 中的垃圾收集器類似。
更佳的并行模型
當(dāng)涉及到線程這一問題時(shí)，Scala 支持傳統(tǒng)的 shared data 模型。但是，使用這種模型較長(zhǎng)一段時(shí)間之后，許多人發(fā)現(xiàn)使用這種模型編寫代碼，非常難以實(shí)現(xiàn)以及進(jìn)行測(cè)試。你總是需要考慮死鎖問題和競(jìng)爭(zhēng)條件。因此，Scala 提供了另一個(gè)稱為 Actor 的并行模型，其中，actor 通過它的收件箱來發(fā)送和接收非同步信息，而不是共享數(shù)據(jù)。這種方式被稱為：shared nothing 模型。一旦你不再顧慮共享數(shù)據(jù)的問題，也就不必再為代碼同步和死鎖問題而頭痛。
被發(fā)送信息的不變性本質(zhì)以及 actor 中串行處理，這兩者使得對(duì)于并行的支持更為簡(jiǎn)便。
有關(guān) Scala 并行的問題，請(qǐng)參閱這篇文章，對(duì)于這個(gè)概念你會(huì)有更好的理解。
在講述下一個(gè)要點(diǎn)之前，我需要提到這樣一個(gè)事實(shí)，一些人將 Actor 的使用視為編程語(yǔ)言的一種進(jìn)化。正如，Java 的出現(xiàn)，將程序員們從指針和內(nèi)存管理的泥淖中拯救出來一樣，Scala 的到來，讓程序員們不必再為代碼同步以及共享數(shù)據(jù)模型整天苦思冥想。
靜態(tài)類型
當(dāng)我想要講述這一要點(diǎn)的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)，對(duì)于靜態(tài)類型語(yǔ)言的正反兩面，我試圖給予同樣的關(guān)注。事實(shí)上，關(guān)于這一話題的爭(zhēng)論總是沒完沒了，但我要作出兩點(diǎn)總結(jié)，而這兩點(diǎn)是大多數(shù)人討論的熱點(diǎn)：
◆使用靜態(tài)類型語(yǔ)言編寫的代碼更加健壯（robust）
TDD 的存在，讓許多關(guān)于動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言和健壯代碼的討論失去了意義，雖然這是正確的，當(dāng)我們?nèi)匀徊荒芎鲆曔@樣一個(gè)事實(shí)：對(duì)于動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言，你需要編寫更多的測(cè)試代碼來檢查類型，而在靜態(tài)類型語(yǔ)言中，你可以將這些問題交給編譯器處理。此外，還有一些人認(rèn)為，使用靜態(tài)類型語(yǔ)言，你的代碼將具有更好的自我記錄。
◆使用靜態(tài)類型語(yǔ)言編寫的代碼過于嚴(yán)格和冗長(zhǎng)
像我這樣的動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言的粉絲，認(rèn)為通過鴨子類型（duck typing）可以寫出更具動(dòng)態(tài)性的代碼結(jié)構(gòu)。但同時(shí)他們還會(huì)抱怨，靜態(tài)類型語(yǔ)言導(dǎo)致代碼冗長(zhǎng)。
關(guān)于靜態(tài)類型與動(dòng)態(tài)類型的爭(zhēng)論，在Scala中文之前發(fā)布的這篇文章中可以看到更多信息。
作為靜態(tài)類型語(yǔ)言，Scala 具有第一條中提到的優(yōu)點(diǎn)，但是，第二點(diǎn)呢？
Scala 具有一個(gè)靈活的類型系統(tǒng)，并且可能是這一類型中最好的。很多情況下，如果你沒有指定類型，這一系統(tǒng)將能夠?qū)︻愋瓦M(jìn)行推斷。
例如，你可以這樣編寫代碼：
- val list: List[String] = List("one", "two", "three")
- //list: List[String] = List(one, two, three)
- val s: String = "Hello World!"
- //s: java.lang.String = hello world!
但你也可以這樣編寫代碼：
- val list = List("one", "two", "three")
- //list: List[String] = List(one, two, three)
- val s = "Hello World!"
- //s: java.lang.String = hello world!
非常好，無(wú)論如何，它解決了代碼冗長(zhǎng)的問題。但像鴨子類型（duck typing）那樣的問題，會(huì)怎樣呢？
答案還是：Scala 的類型系統(tǒng)具有的某些靈活性，可以讓你編寫如下的代碼：
- def eat[T <: Animal](a: T) // whatever
其中，我們將類型 T 定義為 Animal 的子類型。還可以更加靈活：
- def eat[T <: {def eat(): Unit}](a: T) // whatever
其中，我們將類型 T 定義為一個(gè)具有非法 eat 的類型。
事實(shí)上，Scala 的類型系統(tǒng)非常豐富，你可以在這里找到更多信息。
模式匹配
我必須坦白，在猶豫良久之后，我才決定寫一寫 Scala 的這一特點(diǎn)。事實(shí)上，我本來沒有打算討論 Scala 的函數(shù)功能，但看到一篇有關(guān)對(duì)象分支（switch）應(yīng)用的文章后，我想，還是有必要聊聊這個(gè)特點(diǎn)。以下內(nèi)容基本上都來自這篇博客文章：
模式匹配究竟是用來做什么的？它讓你可以將一個(gè)值對(duì)多種情況（case）進(jìn)行匹配，有點(diǎn)類似 Java 中的分支（switch）語(yǔ)句。但它不是僅僅匹配數(shù)字（這是分支語(yǔ)句的作用），而是用戶能夠?qū)Ρ举|(zhì)上為對(duì)象創(chuàng)建形式（creation form）的事物進(jìn)行匹配。
以下示例也來自上文提到的博客：
- x match {
- case Address(Name(first, last), street, city, state, zip) => println(last + ", " + zip)
- case _ => println("not an address") // 缺省情況
- }
對(duì)于第一種情況，模式 Name(first, last) 嵌套在模式 Address(…) 中。 其中的 last 值，被傳遞到 Name 構(gòu)造函數(shù)，然后進(jìn)行提取，因此在箭頭右側(cè)的表達(dá)式中是可用的。
那么，
模式匹配的意義
為什么你需要模式匹配？我們都會(huì)有復(fù)雜的數(shù)據(jù)。如果我們堅(jiān)持嚴(yán)格的面向?qū)ο缶幊?，那么我們就不愿去關(guān)注數(shù)據(jù)樹的內(nèi)部情況。相反，我們想要調(diào)用方法，讓方法來做這些事情。如果我們有能力完成這件事，就不會(huì)非常需要模式匹配，因?yàn)榉椒M足了我們的要求。但是，很多時(shí)候?qū)ο鬀]有我們所需的方法，并且我們不能（或不愿）為對(duì)象添加新的方法。
因此，模式匹配被認(rèn)為是一種獲得擴(kuò)張性的有效方法，并且，它還為該問題提供了一種不錯(cuò)的解決方案，訪問者設(shè)計(jì)模式所導(dǎo)致的冗長(zhǎng)除外。
不管怎樣，強(qiáng)烈推薦你看看上面所提到的文章中”擴(kuò)展性的兩個(gè)方向“（Two directions of extensibility）那個(gè)小節(jié)。
簡(jiǎn)單的 DSL（特定領(lǐng)域語(yǔ)言）
編寫 DSL，Scala 是一個(gè)很好的選擇。事實(shí)上，Scala 適用于內(nèi)部和外部 DSL。在這篇文章中，你可以找到一些使用 Ruby 和 Scala 編寫內(nèi)部 DSL 的特點(diǎn)比較。下面這篇文章也很棒，是關(guān)于使用 Scala 編寫內(nèi)部 DSL 的：Boolean Algebra Internal DSL in Scala (aka fun with Unicode names )。
此外，對(duì)于外部 DSL，Scala 也應(yīng)該是首選語(yǔ)言，背后的原因是解析器組合子庫(kù)（parser combinator lib），它讓為新語(yǔ)言編寫編譯器成為一件很酷的事。
與 Java 代碼之間的互操作性
在 JVM 上的實(shí)現(xiàn) Scala 的程序可以無(wú)縫地與 Java 平臺(tái)整合，很多 Scala 類型實(shí)際上都編譯為 Java 類型，因此，用戶可以放心地使用 Java 類型。而且，你也可以混合地使用 JVM 語(yǔ)言來編程，如：JRuby、Groovy、Clojure 等。這里有一篇不錯(cuò)的文章，提供了這種示例。
學(xué)習(xí)型語(yǔ)言
我有兩個(gè)習(xí)慣，在 Scala 的學(xué)習(xí)過程中，我堅(jiān)持了這兩個(gè)習(xí)慣：
◆遇到新的技術(shù)術(shù)語(yǔ)，訪問維基百科，理解更多信息；比如 Function literal（文本函數(shù)）、Referentially transparent（引用透明度）、Partial function（偏函數(shù)）、Currying（科里華），還有很多其他術(shù)語(yǔ)。
◆參考我對(duì)其他語(yǔ)言的理解，檢查這些術(shù)語(yǔ)的涵義是否實(shí)現(xiàn)。
通過一些好的練習(xí)，如編寫沒有副作用的純函數(shù)，將精力集中在代碼中的“what”部分，而將“how”的部分交給語(yǔ)言處理；這兩個(gè)習(xí)慣讓我獲得更多知識(shí)，也提高了代碼的質(zhì)量。
團(tuán)隊(duì)
Scala 由馬丁·奧德斯基（Martin Odersky）設(shè)計(jì)，他是瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院洛桑分校（EPFL）編程方法實(shí)驗(yàn)室小組的管理者。奧德斯基曾受雇于 Sun 公司編寫 Java 1.1 編譯器，他還是 Java 1.1 到 Java 1.4 的 Javac 主要開發(fā)者。此外，他還是 Java Generics 的提出者。有人曾通過電子郵件與奧德斯基就 Scala 的語(yǔ)言特性進(jìn)行了交流，并得到了回復(fù)信件如下。
Scala 現(xiàn)在由奧德斯基和他在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院洛桑分校的團(tuán)隊(duì)維護(hù)。不過，還有其他一些具有才華的開發(fā)者參與，通過多年的工作，他們共同打造出了 Scala 這一編程語(yǔ)言。
來源
Scala 受到了多種語(yǔ)言的啟發(fā)：
◆大多數(shù)的句法來自 Java 和 C#。
◆其他一些元素也來自 Java，比如：基本類型（basic type）、類庫(kù)，以及其運(yùn)行模型。
◆它所用的統(tǒng)一對(duì)象模型是由 Smalltalk 最先使用的。
◆通用嵌套（universal nesting）的理念也出現(xiàn)在 Algol、Simula 中，而且最近還出現(xiàn)在 Beta 和 gbeta 中。
◆函數(shù)式編碼的方法在精神上也與 ML 語(yǔ)言家族類似，該語(yǔ)言家族中包含 SML、OCaml，以及最主要的成員 F#。
◆Scala 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的許多較高階的函數(shù)，也出現(xiàn)在 ML 和 Haskell 中。
◆Scala 的隱式參數(shù)也是受到 Haskell 類型類的啟發(fā)。Scala 基于 actor 的并行庫(kù)主要是受到 Erlang 的啟發(fā)。
◆將插入（infix）操作符視為函數(shù)，以及允許文本函數(shù)（或 block 區(qū)塊）作為參數(shù)，以使庫(kù)能夠定義控制結(jié)構(gòu)，這些特定的理念可以回溯至 Iswim 和Smalltalk。
專家觀點(diǎn)
實(shí)際上，像詹姆士·斯特拉坎（James Strachan：編程語(yǔ)言 Groovy 的創(chuàng)始人）的這樣的言語(yǔ)讓人感到有點(diǎn)驚喜：
說實(shí)話，如果有人在 2003 年給我一本由馬丁·奧德斯基(Martin Odersky)、萊克斯·斯彭（Lex Spoon）和比爾·文納斯（Bill Venners）合著的《Programming in Scala》，我很可能不會(huì)再去創(chuàng)建 Groovy。
在結(jié)束之前，我做一下總結(jié)：
我喜歡 Scala，因?yàn)樗歉咝У摹W(xué)習(xí)型的語(yǔ)言，具有較好的并行模型，以及非常適用于編寫 DSL。
原文：Scala is my next choice
作者：khelll 譯者：司馬牽牛
(責(zé)任編輯：Scala中文)聯(lián)系客服
