Scala--简介与基础语法

大纲

• Scala简介

• Scala安装验证

• Scala IDE

• Scala基础知识和语法

• Scala控制结构

• Scala函数

• Scala数组&集合

1. Scala简介

Scala是一门多范式（multi-paradigm）的编程语言，设计初衷是要集成面向对象编程和函数式编程的各种特性。
Scala运行在Java虚拟机上，并兼容现有的Java程序。
Scala源代码被编译成Java字节码，所以它可以运行于JVM之上，并可以调用现有的Java类库。
函数编程范式更适合用于Map/Reduce和大数据模型，它摒弃了数据与状态的计算模型，着眼于函数本身，而非执行的过程的数据和状态的处理。函数范式逻辑清晰、简单，非常适合用于处理基于不变数据的批量处理工作，这些工作基本都是通过map和reduce操作转换数据后，生成新的数据副本，然后再进行处理。
像Spark，Flink,kafka等都是采用Scala开发的，所以学习好大数据，掌握scala是必要的。
官网：http://scala-lang.org/

2. scala安装与验证

• 下载路径

   https://www.scala-lang.org/download/2.11.8.html
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• 安装

  • 要求

    不能安装在带有中文或者空格的目录下面，不然会报错，scala命令找不到。

  • 安装

- jdk必须安装

- 添加环境变量

    配置SCALA_HOME
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    添加进path
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- 验证
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    出现上述效果，即scala安装成功。
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3. scala的IDE

3.1. 普通的学习开发–Notepad++

入门案例----Hello World.

object HelloWorld {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		println("Hello World~")
	}
}
/*
public class HelloWorld {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("Hello World~");
	}
}
*/
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编译执行

E:\work\1906-bd\2019-10-31-[scala]\代码>scalac HelloWorld.scala

E:\work\1906-bd\2019-10-31-[scala]\代码>scala HelloWorld
Hello World~

现象：

​ .java文件经过javac编译之后只会产生一个.class字节码文件，但是.scala文件经过scalac编译之后会产生两个.class文件。

HelloWorld.class

HelloWorld$.class

​ 通过反编译软件，我们可以看出来，HelloWorld.scala,在执行的时候需要调用哪个.class,需要调用不带$的.class字节码文件，带$的.class是scala编译之后的文件，不带$的.class是jvm和scala文件运行的纽带。

3.2. 高级开发工具–Idea/Eclipse

4. scala基础知识与语法

4.1. scala语言的特点

可拓展

• 面向对象

• 函数式编程

兼容JAVA

• 类库调用
• 互操作

语法简洁

• 代码行短
• 类型推断
• 抽象控制

静态类型化

• 可检验
• 安全重构

支持并发控制

• 强计算能力
• 自定义其他控制结构

4.2. scala与java的关系

1、都是基于JVM虚拟机运行的
Scala编译之后的文件也是.class，都要转换为字节码，然后运行在JVM虚拟机之上。
2、Scala和Java相互调用
在Scala中可以直接调用Java的代码，同时在Java中也可以直接调用Scala的代码
3、Java 8 VS Scala
1）Java 8（lambda）没有出来之前，Java只是面向对象的一门语言，但是Java 8出来以后，Java就是一个面向对象和面向函数的混合语言了。
2）首先我们要对Scala进行精确定位，从某种程度上讲，Scala并不是一个纯粹的面向函数的编程语言，有人认为 Scala是一个带有闭包的静态面向对象语言），更准确地说，Scala是面向函数与面向对象的混合。
3）Scala设计的初衷是面向函数FP，而Java起家是面向对象OO，现在两者都是OO和FP的混合语言，是否可以这么认为：Scala = FP + OO，而Java = OO+ FP？
由于面向对象OO和面向函数FP两种范式是类似横坐标和纵坐标的两者不同坐标方向的思考方式，类似数据库和对象之间的不匹配阻抗关系，两者如果结合得不好恐怕就不会产生1+1>2的效果。
面向对象是最接近人类思维的方式，而面向函数是最接近计算机的思维方式。如果你想让计算机为人的业务建模服务，那么以OO为主；如果你希望让计算机能自己通过算法从大数据中自动建模，那么以FP为主。所以，Java可能还会在企业工程类软件中占主要市场，而Scala则会在科学计算大数据分析等领域抢占Java市场，比如Scala的Spark大有替代Java的Hadoop之趋势。

4.3. Scala解释器

1、Scala解释器读到一个表达式，对它进行求值，将它打印出来，接着再继续读下一个表达式。这个过程被称做读取read–求值eval–打印print–循环loop，即：REPL。
从技术上讲，scala程序并不是一个解释器。实际发生的是，你输入的内容被快速地编译成字节码，然后这段字节码交由Java虚拟机执行。正因为如此，大多数scala程序员更倾向于将它称做“REPL”

4.4. scala变量的定义

​ scala的变量定义分为两种方式，分别需要使用关键字val和var。

• val

  val a = 3

• var

  var a = 3

  ​ val和var都可以用来定义变量，唯一的区别就在于，val定义的变量是不可变，而var定义的变量是可变的。不可变的量确实类似常量（被final修饰的变量），但不叫常量，只能叫不可变量的量。

  ​ 在今后的开发过程中，能使用val就使用val，var尽量不用，因为scala编程的特点，是在创建变量的时候可以省略数据类型，val有助于进行类型的推断。var在操作过程中不利于变量的类型。

  scala> val c = 4
  c: Int = 4
  
  scala> c = 5
  <console>:12: error: reassignment to val
         c = 5
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  一个完整的变量的定义如下：

  val a:Int = 3

  其中val为变量修饰符，a为变量名，Int为a的数据类型，其中需要将变量名和数据类型使用:连接，=右侧为变量的值。

4.5. scala的数据类型

说明：scala拥有和java一样的数据类型，和java的数据类型的内存布局完全一致，精度也完全一致。需要说明一点的是Any和AnyRef，其中Any是对象的超类，AnyRef是类的超类，实例/对象是类的具体化。

4.6. scala操作符说明

1. 在scala调用一些方法或者函数的时候，如果方法或者函数是空参的，可以省略掉().

2. 在scala中一行表示的结尾不像java需要使用";"，scala可以省略

5. scala的流程控制结构

5.1. if表达式

​ scala中的if表达式，基本和java中的if表达式一模一样，唯一的区别就是scala中的if、if-else、if-elseif-else有返回值！

scala> val ret = if(x < 4) 1 else -1
ret: Int = -1

scala> val ret = if(x < 4) 1 else "afff"
ret: Any = afff
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​ 记住：scala中任意的表达式，都有返回值。

如果else丢失了
if（x>0） 1
那么有可能if语句没有输出值，但是在Scala中，每个表达式都有值，这个问题的解决方案是引入一个Unit类，写作(),不带else语句的if语句等同于if(x>0) 1 else ()

​ 表达式的最后一句话，最为表达式的返回值返回。

var f = 3
var n = 10
var m = 1
val d = if(n < 18){f = f + n ; m = m +n ; f+m}

==>d = 24
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5.2. 循环

5.2.1. while

/*
	while --->
	1 + .... + 10
	java: 
		int sum = 0;
		int n = 1;
		while(n <= 10) {
			sum += n;
			n++;
		}
		sop();
*/
object _1WhileDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		var sum = 0
		var n = 1
		while(n <= 10) {
			sum += n
			n += 1
		}
		println("sum= " + sum)
	}
}
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注意：error: value ++/-- is not a member of Int

​ scala中不能直接对一个变量执行自增/减，++/–是scala集合的一个函数。

5.2.2 do while

object _2DoWhileDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		var sum = 0
		var n = 1
		do {
			sum += n
			n += 1
		}while(n <= 10)
		println("sum= " + sum)
	}
}
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5.2.3. 循环练习

​ 登录用户名密码的游戏：三次机会，从控制台输入输入用户名密码，如果成功登录，返回登录成功，失败，则反馈错误信息！

object _3DoWhileTest {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		val dbUserName = "pgone"
		val dbPassword = "lxl"
		var count = 3
		do {
			var inputUser = readLine("请输入您的姓名：")
			var inputPwd = readLine("请输入您的密码：")
			if(dbUserName == inputUser && dbPassword == inputPwd) {
				//println("欢迎光临：" + inputUser)
				println(s"欢迎光临：${inputUser}")
				count = -1
			} else {
				println(s"用户名密码有误，还有${count}次机会，请重输入：")
				count -= 1
			}
		} while(count >= 0)		
	}
}
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5.3. 循环的终止

​ 在java中终止循环有关键字，continue,break,return,但是在scala中没有前两者continue和break。该如何终止循环呢？

​ 有三种方式来结束循环：

1. 使用一个boolean变量来控制循环的结束
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2. 使用循环结束的条件来进行控制，比如上例中的count >= 0

3. 还可以使用breakable函数体来进行控制

   import scala.util.control.Breaks._
   object _4BreakableDemo {
   	def main(args:Array[String]): Unit = {
   		var sum = 0
   		var n = 1
   		breakable {
   			do {
   				sum += n
   				n += 1
   				if(n > 6)
   					break
   			}while(n <= 10)
   		}
   		println("sum= " + sum)
   	}
   }
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5.4. for循环

5.4.1. for循环

​ 在java中有2中写法，普通的for循环for(变量;条件;自增或自减){循环体} or for(类型 变量 : 集合) {}。

​ scala中的for循环该如何定义呢？

​ scala中并没有像java中普通for循环的语法结构，更像是高级for循环。

for (变量 <- 集合) {
    
}
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​ 将上述的while循环使用for循环改写

object _5ForDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		var sum = 0
		for(n <- 1 to 10 reverse) {
			println(n)
		}
		//println("sum= " + sum)
	}
}
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说明：添加reverse主要就是向进行循环的反转

5.4.2. 循环的嵌套

object _6ForDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		
		for(y <- 1 until 5) {
			for(x <- 1 to 5) {
				print("*")
			}
			println
		}
		println("-----------^~^----------")
		for(y <- 1 until 5; x <- 1 to 5) {
			print("*")
			if(x == 5)
				println
		}
		/*
			*
			**
			***
			****
		*/
		println("-----------^~^----------")
		for(x <- 1 to 5; y <- 1 to 5) {
			if(y <= x)
				print("*")
			if(x == y)
				println
		}
		println("-----------^_^----------")
		for(x <- 1 to 5; y <- 1 to 5 if y <= x) {
			print("*")
			if(x == y)
				println
		}
	}
}
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练习题：9*9乘法口诀表。

for(x <- 1 to 9; y <- 1 to 9 if y <= x) {
	print(y+"*"+x+"="+(x*y)+"\t")
	if(x == y)
		println
}
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5.5. 异常控制

​ scala的异常体系，在很大程度上沿用java的异常体系的，只不过在书写结构上略有差异。

val i = 1 / 0
println("i= " + i)
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​ 上述代码，在执行过程中出现异常：

java.lang.ArithmeticException: / by zero

​ 在java中学习了两种异常的处理方式：throws和try-catch。throws和java中的一模一样，将异常转交给调用者进行处理。try-catch则意味着自己要进行处理，但是编写的方式和java不一样。

import scala.io._
object _7ExceptionDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		
		try {
			lazy val line = Source.fromFile("E:/data/hello1.txt").mkString
			println(line)
			val ii = Integer.valueOf("abc")
			val i = 1 / 0
			println("i= " + i)
		} catch {// 模式匹配
			case e: ArithmeticException => {
				println("ArithmeticException==>" + e.getMessage)
			}
			case e: NumberFormatException => {
				println("NumberFormatException===>" + e.getMessage)
			}
			case e:RuntimeException => {
				println("RuntimeException===>" + e.getMessage)
			}
			case _ => {
				println("通用的处理~")
			}			
		}
	}
}	
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说明：上面的案例中，更进一步的学习了一个关键字lazy(懒加载)，被lazy所修饰的变量，只有当第一次被使用的时候才会进行初始化，没有使用之前只是记录了存在，检查语法结构是否正确。可以节省一定的资源空间。

6. scala的函数

6.1. 函数的定义

​ Scala除了方法外还支持函数。方法对对象进行操作，函数不是。要定义函数，你需要给出函数的名称、参数和函数体，就像这样：

1、你必须给出所有参数的类型。不过，只要函数不是递归的，你就不需要指定返回类型。Scala编译器可以通过=符号右侧的表达式的类型推断出返回类型。
2、“=”并不只是用来分割函数签名和函数体的，它的另一个作用是告诉编译器是否对函数的返回值进行类型推断！如果省去=,则认为函数是没有返回值的！

3、在scala中一个函数的最后一句话就是该函数的返回值，不需要使用return，当然加上也行。

6.2. 函数定义练习

object _8FunctionDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		val ret = add(3, 4)
		println("ret: " + ret)
	}
	
	def add(first:Int, second:Int) = {
		first + second
	}
}	
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说明：函数可以不使用return语句，但是如果加上return，那返回值类型，必须要加上，否则：

_8FunctionDemo.scala:9: error: method add has return statement; needs result type
return first + second
^
one error found

def add(first:Int, second:Int):Int = {
	return first + second
}
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6.3. 特殊函数

• 单行函数

  所谓单行函数，指的是函数体只有一行的函数。

  def method = 5 or def method = println(“abcdefg”)

• 无参函数

  函数的参数列表为空。
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  object _9FunctionDemo {
  	def main(args:Array[String]): Unit = {
  		//show()
  		show
  	}
  	
  	def show {
  		println("Today is a well day")
  	}
  }	
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  注意：定义空参函数的时候，如果函数加了()，在调用的时候，()可以省略；但是如果在定义的时候没有加()，在调用的时候，也只能省略，不能加()。

• 递归函数

  ​ 在特定条件下，函数调用本身。

  阶乘求解：5!

  object _10FunctionDemo {
  	def main(args:Array[String]): Unit = {
  		val ret = factorial(5)
  		println("5!= " + ret)
  	}
  	/*
  		5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1
  		5! = 5 * 4!
  		4! = 4 * 3!
  		3! = 3 * 2!
  		2! = 2 * 1!
  		1! = 1
  	*/
  	def factorial(n:Int):Int = {
  	    if(n == 1)
  		  1
  	    else
  			n * factorial(n - 1)
  	}
  }	
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6.4. 函数参数的特点

6.4.1. 默认参数和带名参数

object _11FunctionDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		address("常军磊", "河南", 13919191119L)
		address("old李", telphone = 13838383338L)
		address("田月梅", telphone = 1888888888L, province = "湖北")
		address(telphone = 1888888888L, name = "田月梅", province = "湖北")
	}
	
	def address(name:String, province:String = "bj", telphone:Long) {
		println(s"name:${name},\tprovince:${province},\ttelphone:${telphone}")
	}
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scala的函数参数列表，在定义的时候，可以使用有默认值的参数，在做函数调用的时候可以使用带名的参数，所以有时我们是无法通过参数的参数来推断出具体的参数列表顺序。

6.4.2. 可变参数

object _12FunctionDemo {
	def main(args:Array[String]): Unit = {
		var ret = add(1, 2)
		println("ret = " + ret)
		val arr = Array(3, 4, 5)
		ret = add(arr: _*)
		println("ret = " + ret)
	}
	/*
	def add(a:Int, b:Int) = {
		a + b
	}
	
	def add(a:Int, b:Int, c:Int) = {
		a + b + c
	}
	
	def add(arr:Array[Int]):Int = {
		/*var sum = 0
		for(a <- arr) {
			sum += a
		}
		sum*/
		arr.sum
	}
	*/
	//可变参数
	def add(arr: Int*):Int = {
		var sum = 0
		for(a <- arr) {
			sum += a
		}
		sum
	}
}	
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说明：

1. scala中的可变参数和java有一点不同，上例中第三个函数和第四个函数，在java中实际上是同一个函数，而在scala中是两个不同的函数。

2. 在对第四个函数add(arr:Int*)就不能向java一样，直接传递一个数组，否则报错，类型不匹配。要想给一个可变参数传递数组，就需要将数组中的元素提取出来，再传递，操作方式如下：

   val arr = Array(3, 4, 5)
   ret = add(arr: _*)