Scala是什么？可伸展的語(yǔ)言！
Scala是什么
Scala語(yǔ)言的名稱來(lái)自于“可伸展的語(yǔ)言”。之所以這樣命名，是因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)成隨著使用者的需求而成長(zhǎng)。你可以把Scala應(yīng)用在很大范圍的編程任務(wù)上，從寫(xiě)個(gè)小腳本到建立個(gè)大系統(tǒng)。
51CTO編輯推薦：Scala編程語(yǔ)言專題
Scala是很容易進(jìn)入的語(yǔ)言。它跑在標(biāo)準(zhǔn)的Java平臺(tái)上，可以與所有的Java庫(kù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫交互。它也是用來(lái)編寫(xiě)腳本把Java控件鏈在一起的很好的語(yǔ)言。但是用它來(lái)建立大系統(tǒng)和可重用控件的架構(gòu)將更能夠發(fā)揮它的力量。
從技術(shù)層面上來(lái)說(shuō)，Scala是一種把面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程理念加入到靜態(tài)類型語(yǔ)言中的混血兒。Scala的許多不同的方面都展現(xiàn)了面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)式編程的熔合；或許它比其他那些廣泛使用的語(yǔ)言更有滲透性。在可伸展性方面，這兩種編程風(fēng)格具有互補(bǔ)的力量。Scala的函數(shù)式編程使得它便于快速地從簡(jiǎn)單的碎片開(kāi)始建立一些有趣的東西。它的面向?qū)ο筇匦杂质顾阌跇?gòu)造大型系統(tǒng)并使它們適應(yīng)于新的需求。Scala中這兩種風(fēng)格的組合使得它有可能表達(dá)新的編程模式和控件抽象。并產(chǎn)生了易讀、簡(jiǎn)潔的編程風(fēng)格。由于它良好的延展性，用Scala編程將會(huì)有很多的樂(lè)趣。
不同尺寸的程序傾向于需要不同的編程結(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，考慮以下的Scala程序：
- var capital = Map("US"->"Washington", "France" -> "Paris")
- capital += ("Japan" -> "Tokyo")
- println(capital("France"))
這段程序建立了一個(gè)國(guó)家和它們的首都之間的映射表，增加了一個(gè)新的綁定("Japan"->"Tokyo")，然后打印了與法國(guó)相關(guān)的首都。 本例中的聲明都是高層次的，也就是說(shuō)，沒(méi)有被外加的分號(hào)或者類型注釋弄得亂糟糟的。實(shí)際上，這種感覺(jué)就好像那種現(xiàn)代的“腳本化”語(yǔ)言，比如，Perl，Python或者Ruby。這些語(yǔ)言的一個(gè)普遍特征，與上例有關(guān)的，就是它們都在語(yǔ)法層面上支持“關(guān)聯(lián)映射”。
關(guān)聯(lián)映射非常有用，因?yàn)樗茏尦绦蛞鬃x和清晰。然而，有些時(shí)候你或許不贊成它們的這種“均碼”哲學(xué)，因?yàn)槟阈枰靡环N更加細(xì)粒度地去控制在你程序中用到的映射的屬性。Scala可以在你需要的時(shí)候提供這種細(xì)粒度的控制，因?yàn)橛成湓赟cala里并不是語(yǔ)法特性。它們是庫(kù)抽象，你可以擴(kuò)展或者改造。
在上面的程序里，你將獲得一個(gè)缺省的Map實(shí)現(xiàn)，不過(guò)你也可以很輕松地改變它。比方說(shuō)，你可以定義個(gè)特別的實(shí)現(xiàn)，如HashMap或TreeMap，或者你可以特定這個(gè)映射必須是線程安全的，混入：mix-in個(gè)SynchronizedMap特色：trait。你還可以給映射特定一個(gè)缺省值，或你可以重載你創(chuàng)建的映射的任意方法。每個(gè)例子里，你都可以如上例所示那樣使用同樣簡(jiǎn)單的映射訪問(wèn)語(yǔ)法。
這個(gè)例子顯示了Scala帶給你的方便性和靈活性，可以讓你更好的了解Scala是什么。Scala有一整套的方便構(gòu)件來(lái)幫助你快速啟動(dòng)及讓你用一種愉悅清晰的狀態(tài)編程。與此同時(shí)，你有信心你不會(huì)讓語(yǔ)言過(guò)度發(fā)育。你總可以把程序按你的需要裁剪，因?yàn)樗械臇|西都是基于庫(kù)模塊的，可以依照需要選擇和修改。
Scala是什么：培育新的類型
Eric Raymond把大教堂和雜貨鋪?zhàn)鳛檐浖_(kāi)發(fā)的兩個(gè)隱喻。 大教堂是幾近于完美的建筑物，要花很長(zhǎng)的時(shí)間建設(shè)。一旦建成了，就長(zhǎng)時(shí)間保持不變。相對(duì)來(lái)說(shuō)，雜貨鋪則天天在被工作其中的人調(diào)整和擴(kuò)展。Raymond的文章中，雜貨鋪是對(duì)于開(kāi)源軟件開(kāi)發(fā)的隱喻。Guy Steele在他的講話“發(fā)展一門語(yǔ)言”中提到同樣的差別也可以應(yīng)用在語(yǔ)言定義中。 Scala更像一個(gè)雜貨鋪而不是大教堂，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為讓用它編程的人擴(kuò)展和修改的。Scala并沒(méi)有提供所有你在一種“完美齊全”語(yǔ)言中可能需要的東西，而是把制作這些東西的工具放在了你的手中。
這兒有個(gè)例子。許多程序需要一個(gè)能夠變得任意大都不會(huì)溢出或者由于數(shù)學(xué)操作而“繞回”的整數(shù)類型。Scala在庫(kù)類Scala.BigInt中定義了這樣一個(gè)類型。這里有一個(gè)使用了那個(gè)類型的方法定義，用以計(jì)算傳入整數(shù)的階乘值：
- def factorial(x: BigInt): BigInt =
- if (x == 0) 1 else x * factorial(x - 1)
現(xiàn)在，如果你調(diào)用了factorial(30)，你將得到：
265252859812191058636308480000000
BigInt看上去就像一個(gè)內(nèi)建的類型，因?yàn)槟憧梢允褂谜麛?shù)值和這種類型值的操作符如*和-。然而它只是湊巧定義在Scala標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的類。 如果這個(gè)類缺失了，可以直接由任意的Scala程序員寫(xiě)一個(gè)實(shí)現(xiàn)出來(lái)，舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)包裝Java的類java.math.BigInteger（實(shí)際上，Scala的BigInt就是這么實(shí)現(xiàn)的）。
當(dāng)然，你也可以直接使用Java的類庫(kù)。但結(jié)果卻不盡樂(lè)觀，因?yàn)楸M管Java允許創(chuàng)建新的類，但這些類總感覺(jué)不像原生的語(yǔ)言支持。
- import java.math.BigInteger
- def factorial(x:BigInteger): BigInteger =
- if (x == BigInteger.ZERO)
- BigInteger.ONE
- else
- x.multiply(factorial(x.subtract(BigInteger.ONE)))
BigInt代表了許多其他類似于數(shù)字的類型——大十進(jìn)制數(shù)，復(fù)數(shù)，分?jǐn)?shù)，置信區(qū)間，多項(xiàng)式——諸如此類。一些編程語(yǔ)言原生實(shí)現(xiàn)了其中的一些類型。舉例來(lái)說(shuō)，Lisp，Haskell和Python實(shí)現(xiàn)了大整數(shù)；Fortran和Python實(shí)現(xiàn)了復(fù)數(shù)。但是任何語(yǔ)言想要嘗試同時(shí)實(shí)現(xiàn)所有的這些抽象類型將很容易變得太大而難以管理。更進(jìn)一步，即使如果有這樣的語(yǔ)言，總有些應(yīng)用會(huì)使用其他的沒(méi)支持的數(shù)字類型。所以嘗試在一種語(yǔ)言里提供所有東西的解決之道不可能很好地伸展。取而代之，Scala允許用戶在他們需要的方向上通過(guò)定義易用庫(kù)來(lái)發(fā)展和改造語(yǔ)言，使得這些特性感覺(jué)上好像原生語(yǔ)言支持一樣。
培育新的控制結(jié)構(gòu)
前面的例子演示了Scala讓你增加新的類型，使得它們用起來(lái)方便得像內(nèi)建類型一樣。同樣的擴(kuò)展理念也應(yīng)用在控制結(jié)構(gòu)上。這種類型的擴(kuò)展是由Scala的“基于行動(dòng)類”的并發(fā)編程API闡明的。
隨著近年多核處理器的激增，為了獲取可接受的性能，你將必須在應(yīng)用中運(yùn)用更多的并行機(jī)制。常常這就意味著重寫(xiě)你的代碼來(lái)讓計(jì)算分布到若干并發(fā)線程上。不幸的是，創(chuàng)建依賴性的多線程程序在實(shí)踐中被證明是非常具有挑戰(zhàn)性的。Java的線程模型是圍繞著共享內(nèi)存和鎖建立的，尤其是當(dāng)系統(tǒng)在大小和復(fù)雜度都得到提升的時(shí)候，這種模型常常是不可理喻的。很難說(shuō)程序里面沒(méi)有資源競(jìng)爭(zhēng)或潛藏的死鎖——有些東西不是能在測(cè)試?yán)锩鏅z驗(yàn)得出，而或許只在投入生產(chǎn)后才表現(xiàn)出來(lái)。而大致可以認(rèn)為比較安全的可選方案是消息傳遞架構(gòu)，例如在Erlang編程語(yǔ)言中應(yīng)用的“行動(dòng)類”方案。
Java伴隨著一個(gè)豐富的，基于線程的并發(fā)庫(kù)。Scala可以像其他JavaAPI那樣使用它編程。然而，Scala也提供了一個(gè)實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了Erlang的行動(dòng)類模型的附加庫(kù)。
行動(dòng)類是能夠?qū)崿F(xiàn)于線程之上的并發(fā)抽象。它們通過(guò)在彼此間發(fā)送消息實(shí)現(xiàn)通信。每個(gè)行動(dòng)類都能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基本操作，消息的發(fā)送和接受。發(fā)送操作，用一個(gè)驚嘆號(hào)表示，發(fā)送消息給一個(gè)行動(dòng)類。這里用一個(gè)命名為recipient的行動(dòng)類舉例如下：
- recipient ! msg
發(fā)送是異步的；就是說(shuō)，發(fā)送的行動(dòng)類可以在一瞬間完成，而不需要等待消息被接受和處理。每一個(gè)行動(dòng)類都有一個(gè)信箱：mailbox把進(jìn)入的消息排成隊(duì)列。行動(dòng)類通過(guò)receive代碼塊處理信箱中受到的消息：
- receive {
- case Msg1 => ... // handle Msg1
- case Msg2 => ... // handle Msg2
- // ...
- }
接收代碼塊由許多case語(yǔ)句組成，每一個(gè)都用一個(gè)消息模板查詢信箱。信箱中第一個(gè)符合任何case的消息被選中，并且執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。如果信箱中不含有任何符合任何case的消息，行動(dòng)類將休眠等待新進(jìn)的消息。
這里舉一個(gè)簡(jiǎn)單的Scala行動(dòng)類實(shí)現(xiàn)檢查值（cheksum）計(jì)算器服務(wù)的例子：
- actor {
- var sum = 0
- loop {
- receive {
- case Data(bytes) => sum += hash(bytes)
- case GetSum(requester) => requester ! sum
- }
- }
- }
這個(gè)行動(dòng)類首先定義了一個(gè)名為sum的本地變量，并賦了初值為零。然后就用receive段落重復(fù)等待在消息循環(huán)中。如果收到了Data消息，就把發(fā)送的bytes取哈希值加到sum變量中。如果收到了GetSum消息，就用消息發(fā)送requester!sum把當(dāng)前sum值發(fā)回給requester。requester字段嵌入在GetSum消息里；它通常指出創(chuàng)建請(qǐng)求的行動(dòng)類。
目前我們并不指望你能完全明白行動(dòng)類例子。實(shí)際上，對(duì)于可伸展性這個(gè)話題來(lái)說(shuō)這個(gè)例子里面最重要的是，不論是actor還是loop還是receive還是發(fā)送消息的符號(hào)“!”，這些都不是Scala內(nèi)建的操作符。盡管actor，loop和receive看上去或者表現(xiàn)上都如此接近于控制結(jié)構(gòu)如while或者for循環(huán)，實(shí)際上它們是定義在Scala的行動(dòng)類庫(kù)里面的方法。同樣，盡管“!”看上去像是個(gè)內(nèi)建的操作符，它也不過(guò)是定義在行動(dòng)類庫(kù)里面的方法。所有這四個(gè)構(gòu)件都是完全獨(dú)立于Scala語(yǔ)言的。
receive代碼塊和發(fā)送“!”語(yǔ)法讓Scala看上去更像Erlang里的樣子，但是在Erlang里面，這些構(gòu)件是內(nèi)建在語(yǔ)言中的，Scala還實(shí)現(xiàn)了Erlang其他并發(fā)編程構(gòu)件的大多數(shù)，諸如監(jiān)控失敗行動(dòng)類和超時(shí)類?？傮w來(lái)說(shuō)，行動(dòng)類已變成表達(dá)并發(fā)和分布式計(jì)算的非常好的辦法。盡管它們是定義在庫(kù)里的，給人的感覺(jué)就像行動(dòng)類是Scala語(yǔ)言整體的部分。
本例演示了你可以向新的方向“培養(yǎng)”Scala語(yǔ)言乃至像并發(fā)編程這樣的特性。前提是，你需要一個(gè)好的架構(gòu)和程序員來(lái)做這樣的事。但重要的事情是這的確可行——你可以在Scala里面設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)抽象結(jié)構(gòu)，從而快速投入新的應(yīng)用領(lǐng)域，卻仍然感覺(jué)像是原生的語(yǔ)言支持。
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。
【相關(guān)閱讀】
