Scala - 特性

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Scala 程式語言包含了許多獨特的特性。我們將這些特性分為三個部分：

  • Scala 高階程式設計特性
  • Scala 低階程式設計特性
  • Scala 生態系統特性

讓我們從 Scala 的高階特性開始本章。

高階程式設計特性

Scala 可以在瀏覽器和 JVM（Java 虛擬機器）上執行。Scala 用於伺服器端應用程式，也可以使用“scala.js”檔案格式在瀏覽器中使用。

Scala 是一種高階程式語言

您無需處理低階概念，例如記憶體管理和指標。您可以使用 lambda 和高階函式在非常高的級別編寫程式碼。在 Scala 中編寫程式碼時，您只需要關注“什麼”和“如何”，這是高階語言的一個特性。

val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

// Using an imperative approach to filter even numbers
def filterEvenNumbersImperative(numbers: List[Int]): List[Int] = {
   val evenNumbers = new ListBuffer[Int]()
   for (num <- numbers) {
      if (num % 2 == 0) {
         evenNumbers += num
      }
   }
   evenNumbers.toList
}

val evenNumbersImperative = filterEvenNumbersImperative(numbers)

編譯器將根據程式碼中的指令逐步執行。我們使用 lambda 函式和高階函式來查詢結果。

// Using a functional approach with higher-order functions and lambdas to filter even numbers
val evenNumbersFunctional = numbers.filter(num => num % 2 == 0)

此程式碼更易於閱讀和維護。它也更加簡潔。

Scala 具有簡潔的語法

Scala 程式碼的語法更加簡單。例如，用於建立變數和型別，編寫起來非常容易，如下所示：

val message: String = "Hello, Scala!"
val numbers: Array[Int] = Array(1, 2, 3, 4, 5)
val personInfo: (String, Int, String) = ("Alice", 30, "Engineer")

我們還可以使用 lambda 函式和高階函式來提高程式碼的可讀性和簡潔性。

val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5)
val sum = numbers.reduce((a, b) => a + b)   // long form
val shortSum = numbers.reduce(_ + _)        // short form
println(s"Sum: $sum")
println(s"Short Sum: $shortSum")

val fruits = List("apple", "banana", "cherry", "date")
fruits.foreach(fruit => println(fruit))   // long form
fruits.foreach(println)                   // short form

類似地，我們可以用簡潔明瞭的語法定義特質、類和方法：

trait Shape {
   def area(): Double
}

trait Color {
   def getColor(): String
}

class Circle(radius: Double, color: String) extends Shape with Color {
   def area(): Double = math.Pi * radius * radius
   def getColor(): String = color
}

由於開發人員花費更多時間閱讀程式碼而不是編寫程式碼，因此編寫簡潔易讀的程式碼非常重要。

Scala 是一種靜態型別語言，但具有動態的感覺

這是因為型別推斷功能使 Scala 變得像 Python 和 Ruby 程式碼一樣動態。

val x = List(1, 2, 3, 4, 5)
val doubled = x.map(_ * 2)
val filtered = x.filter(_ % 2 == 0)
val sum = x.reduce(_ + _)

根據 Heather Miller 的說法，Scala 是一種強大且靜態型別的程式語言。以下是靜態型別語言的優勢：

  • 它可以在早期捕獲錯誤，即編譯時。
  • 它具有良好的 IDE 支援。具有可靠的程式碼補全和簡單、可靠的重構。
  • 您可以重構您的程式碼。
  • 它是可擴充套件和可維護的。
  • 強型別減少了樣板程式碼。

Scala 具有表達力強的型別系統

Scala 的型別系統透過以下方式提高了安全性以及一致性：

  • 推斷型別
  • 泛型、開放和型別類
  • 多型方法
  • 交集和聯合型別
  • 方差註釋
  • 型別邊界（上界和下界）
  • 型別 lambda
  • 不透明類型別名
  • 匹配型別
  • 擴充套件方法
  • 多元相等
  • 上下文邊界和函式
  • 依賴和多型函式型別
  • 內部類和抽象型別成員，用於安全的程式設計抽象。

Scala 是一種函數語言程式設計語言

函數語言程式設計語言提供各種特性。函式就像其他值一樣，可以像其他值一樣傳遞。支援各種函式，例如 lambda 函式和高階函式。這裡的一切都像一個表示式。

標準庫中有各種可變和不可變集合。但是函式式方法不可變，它們只返回更新的副本。

Scala 是一種面向物件程式語言

在面向物件型別語言中，值是類的例項，運算子是方法。在 Scala 中，所有型別都繼承自頂級類，即 `Any` 和 `AnyVal` 用於值型別（如 Int）。`AnyRef` 用於引用型別。

基本型別和包裝型別之間沒有區別。裝箱/拆箱對使用者是透明的。

Scala 支援 FP/OOP 融合

Scala 支援 FP（函數語言程式設計）和 OOP（面向物件程式設計）型別設定。例如，用於邏輯的函式和用於模組化的物件。

Scala 引入了清晰的術語推斷

它在 Scala 3 中。它根據給定的型別建立一個術語。存在導致推斷引數的上下文引數。這對於型別類、上下文、依賴項等很有用。

Scala 用於客戶端/伺服器系統

Scala 程式碼可以在瀏覽器和 JVM（Java 虛擬機器）上執行。JVM 提供安全性、效能、記憶體管理、可移植性等。

Scala 與 Java 無縫互動

您可以在 Scala 應用程式中使用 Java 類和 Java 庫，反之亦然。Akka 和 Play Framework 等庫在這兩種語言中都可以使用。像 BufferedReader 這樣的 Java 類很容易使用。

import java.io.*;

String filename = "example.txt";
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(filename))) {
   String line;
   while ((line = br.readLine()) != null) {
      // Process the line here
   }
} catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
}

Java 集合在 Scala 中使用簡單的轉換。

import scala.jdk.CollectionConverters._

val scalaList: Seq[Integer] = JavaClass.getJavaList().asScala.toSeq

Scala 具有豐富的庫集

Scala 提供了豐富的庫和框架：

  • Play Framework 用於可擴充套件的 Web 應用程式。
  • Lagom 用於微服務和遺留系統轉換。
  • Apache Spark 用於大資料分析。

Awesome Scala 列表上的眾多開源工具。Scala.js 用於使用 **React**、**jQuery** 等進行強大的類似 JavaScript 的編碼。

低階程式設計特性

Scala 2 和 Scala 3 的高階特性幾乎相同。但在低階方面，Scala 3 透過以下特性改進了 Scala 2：

  • 使用列舉的簡潔代數資料型別 (ADT)
  • 更易讀的語法和可選的大括號
  • 更少的符號，提高程式碼清晰度
  • 包物件被更簡單的頂級定義取代
  • 使用顯式關鍵字的更清晰的語法
  • 擴充套件方法，簡化操作
  • 開放修飾符，用於受控的類修改
  • 多元相等，避免無意義的比較
  • 更簡單的宏實現
  • 聯合和交集，用於靈活的型別建模
  • 特質引數，用於早期初始化
  • 不透明類型別名，用於值類替換
  • 匯出子句，用於聚合
  • 過程和可變引數語法一致性
  • 註釋，用於方法行為和 Java 互操作性

Scala 生態系統特性

Scala 擁有豐富的生態系統，提供滿足各種需求的庫和框架：

Web 開發

  • Play Framework 用於可擴充套件的 Web 應用程式。
  • Scalatra 用於高效能 Web 框架。
  • Finatra 用於 Scala 服務。
  • Scala.js 用於型別安全的前端應用程式。
  • ScalaJs-React 用於 Scala 友好的 React。
  • Lagom 用於微服務和遺留系統。

其他重要庫

  • HTTP(S) 庫有 Akka-http、Finch、Sttp、Http4s 等。
  • JSON 庫有 Argonaut、Circe、Json4s、Play-JSON 等。
  • 序列化是 ScalaPB。
  • 科學與資料分析：Algebird、Spire、Squants 等。
  • 大資料：Apache Spark 和 Apache Flink。
  • AI 和機器學習：BigDL（分散式深度學習框架）和 TensorFlow Scala。
  • 函數語言程式設計和 FRP：FP：Cats、Zio 和 FRP：fs2、monix。
  • 構建工具：sbt、Gradle 和 Mill。
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