Зачем нужен Scala?
Встречали в вакансиях позицию разработчика на Scala? Это редкий зверь, но платят нормально. Разберёмся, что это такое и зачем нужно.
Разработчик языка рассчитывал, что Scala станет преемником Java: он наследует многое хорошее из Java, работает по схожим принципам и добавляет что-то своё. И хотя Scala не стал таким же распространённым, всё равно стоит понять, из чего он сделан.
Плюсы Scala
Scala, как и Java, работает под JVM — виртуальной машиной Java (Java Virtual Machine). JVM — это такая прослойка между программой и железом. Благодаря этой прослойке один и тот же код можно исполнить на чём угодно, для чего есть JVM: и на компьютере, и на терминале оплаты, и на умном холодильнике. Не нужно каждый раз думать: «А какие там драйверы экрана?» или «С какой скоростью работает сетевой шлюз?» — всё это берёт на себя JVM, а мы пишем только логику и интерфейс.
- Scala совместим с Java-командами, поэтому если вы знаете Java, то сможете перейти и на Scala.
- Scala может работать с любым кодом на Java, независимо от его сложности.
- Чистейшая, незамутнённая объектно-ориентированность: даже сама программа — это один большой объект.
- Сильные механизмы абстракции позволяют одинаково просто программировать большие и маленькие системы и легко масштабировать их.
- Объединены объектно-ориентированный и функциональный подходы — в теории это должно способствовать распространению языка.
Минусы Scala
Но если всё было бы так просто, про Java все давно бы забыли, но этого не произошло. Более того, сейчас не так много Scala-вакансий на рынке, чтобы говорить о популярности этого языка. На это есть несколько причин:
- писать на Scala сложнее, чем на Java, потому что из-за влияния объектно-ориентированного подхода многое приходится делать через объекты, а это не всегда удобно;
- читать Scala-код сложнее, чем ту же самую программу на Java;
- медленная компиляция — критичное место для больших проектов, когда постоянно нужно тестировать новые версии;
- Scala-программирование требует совершенно другого подхода к архитектуре и логике построения кода, но не все хотят тратить на это время, если можно взять уже готовое Java-решение.
Синтаксис
С точки зрения кода в Scala всё то же самое, что и в Java-языках, кроме некоторых ООП-особенностей, поэтому начнём с привычных деталей, а потом перейдём к отличиям.
Основы. Каждая команда заканчивается точкой с запятой, а присваивание и математические операторы такие же, как в Java и JavaScript.
Типов данных — много, как в любом типизированном языке. Как и в Ruby, каждый тип — это объект, который можно менять, добавлять в него новые методы.
Переменные. Объявляются с помощью служебных слов val и var, но разница между ними в Scala настолько размытая и непрозрачная, что иногда даже опытным разработчикам сложно понять, какое слово будет уместнее в каждой ситуации.
Условные операторы и циклы. Всё привычно — for, while и do-while, но с одним отличием: в цикле for применяется упрощённая запись для организации переменной цикла. Обратите внимание на код ниже — сколько танцев с бубном ради одного цикла, который сам занимает три строки (не считая комментария):
// создаём объект, потому что это Scala
object ForLoopDemo <
// определяем функцию main
def main(args: Array[String]) <
// делаем цикл от нуля до 5 включительно, переменная цикла — counter
for (counter
// выводим переменную цикла на экран
println(counter);
>
>
Кто и для чего использует Scala
У Scala нет явно выраженной области применения, как у некоторых других языков. С другой стороны, из-за объединения ООП и функционального программирования этот язык прижился в тех командах, которым нужно совмещать в работе оба подхода.
Второе преимущество — возможность запустить код в любом JVM-окружении, поэтому Scala выбирают те, кому нравится объектный подход, но не нравится то, как это сделано в Java.
Основные популярные фреймворки — Play и Lift, и их используют в основном СМИ и новостные сайты:
- BBC,
- Coursera,
- Guardian,
- The Huffington Post,
- LinkedIn,
- The New York Times,
- Foursquare.
С чего начать
Если хотите изучить основы Scala и попробовать свои силы в объектно-ориентированном программировании в мире Java, то вот с чего можно начать.
Большая статья в RSDN Magazine — «Обзор языка программирования Scala». Хороший и понятный материал, но подан в сухом академическом стиле.
«Scala в примерах» в Викиучебнике — написано попроще, но без введения для новичков.
«Руководство по Scala» в Записках задумчивого программиста — просто, понятно, но иногда автор не даёт подробных объяснений тому, что происходит в коде.
Быстрый старт со Scala для начинающих и не очень
Scala – строгий статически типизированный JVM-based язык, успешно совмещающий парадигмы объектно-ориентированного и функционального программирования. В языке есть классы, функции высшего порядка, анонимные функции, обобщенное программирование. Использование Java-кода из Scala не вызывает трудностей, синтаксически языки очень близки. В этой статье мы разберем основные элементы языка, достаточные для того, чтобы начать на нем писать.
Настройка окружения
Scala — язык, работающий на JVM, поэтому для работы требует установленную JDK (минимальная версия 1.6). Ее можно взять отсюда. После установки JDK можно приступить к установке самой Scala. Скачать свежую версию можно на официальном сайте. Последняя версия на момент написания статьи — 2.11.6.
Для того, чтобы все корректно работало из командной строки, рекомендуется прописать переменные среды JAVA_HOME и SCALA_HOME , а также дополнить переменную PATH путями к выполняемым файлам. На Linux и MacOS это делается так:
Для того, чтобы сохранить эти настройки, их надо прописать в
На Windows команда немного другая:
Прописать эти опции постоянно можно в настройках системы: Control Panel → Advanced System Settings → Environmental Variables.
22–24 октября, Онлайн, Беcплатно
После выполнения всех манипуляций можно проверить результат, запустив:
Простые скрипты и маленькие программы можно, конечно, компилировать и запускать вручную с помощью команд scalac и scala . Однако, по мере того, как количество файлов будет расти, ручная компиляция будет становиться все более нудной. Вместо этого используют системы сборки. Для сборки кода на Scala можно использовать стандартные для Java (неофициально) maven, gradle или ant, но сообщество и сами разработчики рекомендуют sbt (simple build tool).
Примечание: если вы устанавливаете sbt, то можете пропустить отдельную установку scala, так как система сборки скачает ее автоматически
Описание процесса сборки находится либо в файле build.sbt в корне проекта, либо в файлах .scala в папке project там же. Само описание – это программа на Scala (которая, в свою очередь, может собираться с помощью sbt как отдельный проект, который… ну, вы поняли).
Синтаксис .sbt -файла напоминает синтаксис Scala с некоторыми дополнениями и ограничениями. Минимальный build.sbt выглядит примерно так (пустые строки обязательны):
Исходники помещаются в папку src/main/scala и src/test/scala по пути, соответствующем иерархии пакетов (как в Java). Чтобы собрать, протестировать и запустить проект, необходимо в любой поддиректории проекта выполнить следующие команды:
или через интерактивную консоль:
Последовательное выполнение команд выглядит немного необычно (обратите внимание на точку с запятой в начале — это особенность синтаксиса):
Отличным помощником в разработке будет REPL (Read-Eval-Print-Loop), или по-другому, интерактивная консоль. Очень удобно проверять в ней небольшие функции, отлаживать код или просто посмотреть возможности языка. Для запуска REPL наберите sbt console в командной строке. Вы увидите примерно следующее:
Все! Можно писать команды на Scala и сразу же их выполнять:
Для выхода из REPL можно нажать Ctrl+D. Все примеры на Scala далее можно протестировать в REPL, для вставки больших кусков кода можно воспользоваться командой :paste .
Использование IDE для разработки на Scala не обязательно, однако сильно упрощает процесс. Скала — язык со сложной семантикой, поэтому возможности IDE более ограничены, чем, скажем, при разработке на Java. Тем не менее даже простая подсветка несуществующих методов и автодополнение существующих может сильно облегчить жизнь. Самые популярные IDE для Scala — это IntelliJ IDEA и Eclipse. Для IDEA есть плагин от JetBrains, в случае с Eclipse есть ее вариант Scala IDE.
Переменные, значения и типы.
В Scala переменные и значения объявляются ключевым словом val или var . val — это неизменяемая переменная (значение), аналог final в Java. var — обычная переменная. Например:
Аналогичный код на Java будет выглядеть так:
Здесь мы видим сразу несколько приятных особенностей Scala:
- точка с запятой не обязательна (работает автоматический вывод);
- указания типа переменной необязательно (также работает автоматический вывод типов);
- ключевое слово public подразумевается по умолчанию.
Типы переменных указываются после имени, через двоеточие. Также в Scala нет, как таковых, примитивных типов ( int , float , boolean и т.д.). Их заменяют соответствующие классы Int , Float , Boolean и т.д. Любая переменная — экземпляр какого-либо класса. Иерархия классов начинается с Any , все классы наследуются от него (аналог Object в Java).
Применение привычных операторов, при этом, на самом деле — вызов метода: a + b тождественно a.+(b) . Вариант записи без точки применим к любым методам (с некоторыми ограничениями).
Функции, анонимные функции, методы
Функция в Scala объявляется с помощью ключевого слова def . Пример объявления и применения функции:
Аналогичный код на Java:
Как видно на примере, необязательны не только точка с запятой и указание типа, но и фигурные скобки вокруг единственного выражения и слово return . Более того, его использование считается плохой практикой. Из функции возвращается значение последней выполненной команды.
На самом деле, функция — это тоже объект. Каждая функция в Scala — это экземпляр класса Function , у которого есть метод apply . Поэтому мы вполне можем записать так (знак подчеркивания ставится на место аргумента функции):
Вызов метода apply подразумевается по умолчанию, поэтому использование функций внешне выглядит как в Java:
Все четыре вызова функции идентичны. Представление функций в виде объектов позволяет оперировать с ними, как с остальными объектами: передавать в качестве аргументов, возвращать из других функций, расширять дополнительными методами и т.д., что позволяет Scala полноценно поддерживать парадигму функционального программирования.
Конечно, присутствуют анонимные функции (лямбда-функции). Они объявляются так:
Здесь мы объявляем анонимную функцию, которая принимает один целочисленный аргумент и присвоил ее переменной f , после чего применяем f как обычную функцию.
Классы и объекты
Если вы программировали на Java, многие вещи, касающиеся объектно-ориентированного программирования будут вам знакомы. Класс объявляется ключевым словом class , новый экземпляр — через new . Методы класса — это функции, объявленные в его теле. Поля класса указываются сразу после имени, как список аргументов. При этом, по умолчанию они объявляются как private val . То есть, если мы не укажем никаких модификаторов, указанное поле будет доступно только внутри класса и будет неизменяемым. Класс можно сделать абстрактным, добавив abstract перед объявлением. Основное отличие от Java здесь заключается в отсутствии конструктора. Код, который должен выполняться при создании объекта, пишется прямо в теле класса. Как при этом реализовать несколько конструкторов с различным числом аргументов, мы рассмотрим позже. Пример использования класса:
И аналогичный код на Java:
Как видим, public указывать не обязательно, аргументы конструктора доступны во всем классе, локальное приватное поле создавать также не обязательно.
Кроме того, в Scala мы можем объявить сразу объект, без создания класса, с помощью ключевого слова object . Таким образом реализуется паттерн «Одиночка» (Singleton).
Аналог на Java будет куда более многословен.
В этом примере мы пометили конструктор как protected , чтобы исключить возможность его вызова извне, обращение к объекту будет осуществляться через метод getInstance() , который при первом своем вызове инициализирует экземпляр класс, а при последующих возвращает уже созданный экземпляр. Кроме того, вполне допустимо существование объекта и класса с одним и тем же именем, при этом они делят область видимости. Поэтому необходимость в директиве static отпадает — методы, объявленные не в классе, а в объекте ведут себя как статические. Такой объект называется в терминологии Scala «companion object» («объект-компаньон»).
Вернемся к конструкторам. Вспомним, что при применении любого объекта к некоторым аргументам по умолчанию вызывается метод apply . Этим мы и воспользуемся и напишем класс с несколькими конструкторами, статическими методами, изменяемыми и неизменяемыми полями в идиоматичном для Scala стиле и продублируем этот же код на Java.
Интерефейсы и трейты
Аналогом Java-интерфейса в Scala является трейт (trait). Как ни удивительно, объявляется он с помощью ключевого слова trait . Как и интерфейсы Java, трейты содержат только объявления методов и допускают множественное наследование. В отличие от интерфейса, в трейте можно описывать поля класса и частично реализовывать методы. Наследование как трейтов, так и абстрактных классов осуществляется с помощью extend (первый родитель) и with (последующие родители). Пример использования:
Ключевое слово override необязательно, но его использование является хорошей практикой.
Другие особенности и отличия от Java
Как и в Java, в Scala классы, трейты и функции можно параметризовать. Параметры типов пишутся в квадратных скобках после имени класса или функции. Так определяется интерфейс Foo , который принимает некоторый тип A и содержит метод bar ? который принимает значение типа A и некоторого типа B и возвращает объект типа C . Конкретные типы A , B и C будут определены в реализации интерфейса.
Конструкция if / else всегда возвращает значение выражения, которое стоит последним ввыполняемом блоке. Скобки вокруг условия обязательны, скобки вокруг тела, в котором только одна инструкция, можно опустить.
Блок try / catch / finally выглядит в Scala так:
Циклы while ничем не отличаются от варианта в Java:
А циклы for — наоборот, совсем не похожи (о них мы подробнее поговорим в следующей статье):
Также вы, возможно, могли заметить литерал . . Он имеет тип Nothing который является подкласс любого класса. При вызове . кидает исключение NotImplemented . Это примерно аналог undefined в Python. . можно ставить в качестве заглушки вместо тела функции, к написанию которого вы планируете вернуться позже.
Заключение
Итак, мы установили и настроили среду разработки для Scala, посмотрели основные элементы языка, сходства с Java и отличия от нее. Этого вполне должно хватить для того, чтобы начать писать простой и рабочий код. В следующей статье мы подробнее рассмотрим элементы функционального программирования, case-классы, pattern-matching и другие высокоуровневые особенности языка.