1.3 Scala基础

最初学习Scala的时候建议读者在Scala命令行模式中操作，最终程序的编写可以在IDE中进行。在Windows的CMD窗口中或CentOS的Shell命令中执行scala命令，即可进入Scala的命令行操作模式。

本节将在Scala的命令行操作模式中讲解Scala的基础知识。

1.3.1 变量声明

Scala中变量的声明使用关键字val和var。val类似Java中的final变量，也就是常量，一旦初始化将不可修改；var类似Java中的非final变量，可以被多次赋值，多次修改。

例如，声明一个val字符串变量str：

scala> val str="hello scala"
str: String = hello scala

上述代码中的第二行为执行第一行的输出信息，从输出信息中可以看出，该变量在Scala中的类型是String。

当然也可以在声明变量时指定数据类型，与Java不同的是，数据类型需要放到变量名的后面，这使得面对复杂的数据类型时更易阅读：

scala> val str:String="hello scala"
str: String = hello scala

由于val声明的变量是不可修改的，若对上方声明的变量str进行修改，则会报以下错误：

scala> str="hello scala2"
<console>:12: error: reassignment to val
       str="hello scala2"
          ^

因此，如果希望变量可以被修改，就需要使用var声明：

scala> var str="my scala"
str: String = my scala
scala> str="my scala2"
str: String = my scala2

如果需要换行输入语句，那么只需要在换行的地方按回车键，解析器会自动在下一行以竖线进行分割：

scala> val str=
     | "hello everyone"
str: String = hello everyone

此外，还可以将多个变量放在一起进行声明：

scala> val x,y="hello scala"
x: String = hello scala
y: String = hello scala

Scala变量的声明，需要注意的地方总结如下：

● 定义变量需要初始化，否则会报错。

● 定义变量时可以不指定数据类型，系统会根据初始化值推断变量的类型。

● Scala中鼓励优先使用val（常量），除非确实需要对其进行修改。

● Scala语句不需要写结束符，除非同一行代码使用多条语句时才需要使用分号隔开。

1.3.2 数据类型

在Scala中，所有的值都有一个类型，包括数值和函数。如图1-4所示，说明了Scala的类型层次结构。

图1-4 Scala的类型层次结构

Any是Scala类层次结构的根，也被称为超类或顶级类。Scala执行环境中的每个类都直接或间接地从该类继承。该类中定义了一些通用的方法，例如equals()、hashCode()和toString()。Any有两个直接子类：AnyVal和AnyRef。

AnyVal表示值类型，有9种预定义的值类型，它们是非空的Double、Float、Long、Int、Short、Byte、Char、Unit和Boolean。Unit是一个不包含任何信息的值类型，和Java语言中的Void等同，用作不返回任何结果的方法的结果类型。Unit只有一个实例值，写成()。

AnyRef表示引用类型。所有非值类型都被定义为引用类型。Scala中的每个用户定义类型都是AnyRef的子类型。AnyRef对应于Java中的Java.lang.Object。

例如，下面的例子定义了一个类型为List[Any]的变量list，list中包括字符串、整数、字符、布尔值和函数，由于这些元素都属于对象Any的实例，因此可以将它们添加到list中。

val list: List[Any] = List(
  "a string",
  732,  //an integer
  'c',  //a character
  true, //a boolean value
  () => "an anonymous function returning a string"
)

list.foreach(element => println(element))

上述代码的输出结果如下：

a string
732
c
true
<function>

Scala中的值类型可以按照图1-5的方式转换，且转换是单向的。

图1-5 Scala值类型转换

例如下面的例子，允许将Long型转换为Float型，Char型转换为Int型：

val x: Long = 987654321
val y: Float = x  //9.8765434E8 (注意在这种情况下会丢失一些精度)

val face: Char = '?'
val number: Int = face  //9786

下面的转换是不允许的：

val x: Long = 987654321
val y: Float = x  //9.8765434E8
val z: Long = y  //不符合

此外，Scala还可以将引用类型转换为其子类型。

Nothing是所有类型的子类，在Scala类层级的最低端。Nothing没有对象，因此没有具体值，但是可以用来定义一个空类型，类似于Java中的标示性接口（如Serializable，用来标识该类可以进行序列化）。举个例子，如果一个方法抛出异常，异常的返回值类型就是Nothing（虽然不会返回）。

Null是所有引用类型（AnyRef）的子类，所以Null可以赋值给所有的引用类型，但不能赋值给值类型，这个和Java的语义是相同的。Null有一个唯一的单例值null。

1.3.3 表达式

Scala中常用的表达式主要有条件表达式和块表达式。

1．条件表达式

条件表达式主要是含有if/else的语句块，如以下代码所示，由于if和else的返回结果同为Int类型，因此变量result为Int类型：

scala> val i=1
i: Int = 1


scala> val result=if(i>0) 100 else -100
result: Int = 100

若if与else的返回类型不一致，则变量result为Any类型：

scala> val result=if(i>0) 100 else "hello"
result: Any = 100

当然也可以在一个表达式中进行多次判断：

scala> val result=if(i>0) 100 else if(i==0) 50 else 10
result: Int = 100

2．块表达式

块表达式为包含在符号“{}”中的语句块。例如以下代码：

scala> val result={
     | val a=10
     | val b=10
     | a+b
     | }
result: Int = 20

代码中的竖线表示Scala命令行中的换行，在实际程序中不需要编写。

需要注意的是，Scala中的返回值是最后一条语句的执行结果，而不需要像Java一样单独写return关键字。

如果表达式中没有执行结果，就返回一个Unit对象，类似Java中的void。例如以下代码：

scala> val result={
     | val a=10
     | }
result: Unit = ()

1.3.4 循环

Scala中的循环主要有for循环、while循环和do while循环3种。

1．for循环

for循环的语法如下：

for(变量<-集合或数组){
  方法体
}

表示将集合或数组中的每一个值循环赋给一个变量。

例如，循环从1到5输出变量i的值，代码如下：

scala> for(i<- 1 to 5) println(i)
1
2
3
4
5

1 to 5表示将1到5的所有值组成一个集合，且包括5。若不想包括5，则可使用关键字until，代码如下：

scala> for(i<- 1 until 5) println(i)
1
2
3
4

使用这种方式可以循环输出字符串。例如，将字符串“hello”中的字符循环输出，代码如下：

scala> val str="hello"
str: String = hello

scala> for(i<-0 until str.length) println(str(i))
h
e
l
l
o

还可以将字符串看作一个由多个字符组成的集合，因此上面的for循环写法可以简化，代码如下：

scala> for(i<-str) println(i)
h
e
l
l
o

Scala的嵌套循环比较简洁，例如以下代码，外层循环为i<-1 to 3，内层循环为j<-1 to 3 if(i!=j)，中间使用分号隔开：

scala> for(i<-1 to 3;j<-1 to 3 if (i!=j)) println(j)
2
3
1
3
1
2

上述代码等同于以下Java代码：

2．while循环

Scala的while循环与Java类似，语法如下：

while(条件)
{
   循环体
}

例如以下代码：

3．do while循环

与Java语言一样，do while循环与while循环类似，但是do while循环会确保至少执行一次循环。语法如下：

do {
   循环体
} while(条件)

例如以下代码：

scala> do{
     |    i=i+1
     |    println(i)
     | }while(i<5)
2
3
4
5

1.3.5 方法与函数

Scala中有方法与函数。Scala方法是类或对象中定义的成员，而函数是一个对象，可以将函数赋值给一个变量。换句话说，方法是函数的特殊形式。

1．方法

Scala中的方法跟Java的类似，方法是组成类的一部分。

Scala中方法的定义使用def关键字，语法如下：

def 方法名 (参数列表):返回类型={
   方法体
}

例如以下代码，将两个数字求和然后返回，返回类型为Int：

def addNum( a:Int, b:Int ) : Int = {
      var sum = 0
      sum = a + b
      return sum
}

只要方法不是递归的，可以省略返回类型，系统会自动推断返回类型，并且返回值默认是方法体的最后一行表达式的值，当然也可以用return来执行返回值，但scala并不推荐。

因此，可以对上面的代码进行简写，去掉返回类型和return关键字，代码如下：

def addNum( a:Int, b:Int ) = {
      var sum = 0
      sum = a + b
      sum
}

方法的调用与Java一样，代码如下：

addNum(1,2)

如果方法没有返回结果，那么可以将返回类型设置为Unit，类似Java中的void，代码如下：

def addNum( a:Int, b:Int ) : Unit = {
      var sum = 0
      sum = a + b
      println(sum)
}

在定义方法参数时，可以为某个参数指定默认值，在方法被调用时可以不为带有默认值的参数传入实参。例如以下方法，指定参数a的默认值为5：

def addNum( a:Int=5, b:Int ) = {
      var sum = 0
      sum = a + b
      sum
}

上述方法可以用如下代码调用，通过指定参数名称，只传入参数b：

addNum(b=2)

也可以将a、b两个参数都传入：

addNum(1,2)

需要注意的是，当未被指定默认值的参数不是第一个时，参数名称不能省略。例如下面的调用是错误的：

addNum(2)//错误调用

当方法需要多个相同类型的参数时，可以指定最后一个参数为可变长度的参数列表，只需要在最后一个参数的类型之后加入一个星号即可。例如以下方法，参数b可以是0到多个Int类型的参数：

在方法内部，重复参数的类型实际上是一个数组。因此，上述方法中的参数b的类型实际上是一个Int类型的数组，即Array[Int]。可以使用如下代码对上述方法进行调用：

val res=addData("hello",3,4,5)
println(res)

输出结果为：hello12。

但是如果直接向方法addData()传入一个Int类型的数组，编译器反而会报错：

val arr=Array(3,4,5)
val res=addData("hello",arr)//此写法不正确
println(res)

此时需要在数组参数后添加一个冒号和一个_*符号，这样告诉编译器把数组arr的每个元素分别当作参数，而不是将数组当作单一的参数传入，代码如下：

val arr=Array(3,4,5)
val res=addData("hello",arr:_*)
println(res)

输出结果同样为：hello12。

2．函数

函数的定义与方法不一样，语法如下：

(参数列表)=>函数体

例如如下代码定义了一个匿名函数，参数为a和b，且都是Int类型，函数体为a+b，返回类型由系统自动推断，推断方式与方法相同：

( a:Int, b:Int ) =>a+b

如果函数体有多行，就可以将函数体放入一对{}中，并且可以通过一个变量来引用函数，变量相当于函数名称，代码如下：

val f1=( a:Int, b:Int ) =>{ a+b }

此时可以通过如下代码对其进行调用：

f1(1,2)

当然，函数也可以没有参数，代码如下：

val f2=( ) =>println("hello scala")

此时可以通过如下代码对其进行调用：

f2()

3．方法与函数的区别

（1）方法是类的一部分，而函数是一个对象并且可以赋值给一个变量。

（2）函数可以作为参数传入方法中。

例如，定义一个方法m1，参数f要求是一个函数，该函数有两个Int类型的参数，且函数的返回类型为Int，在方法体中直接调用该函数，代码如下：

def m1(f: (Int, Int) => Int): Int = {
  f(2, 6)
 }

定义一个函数f1，代码如下：

val f1 = (x: Int, y: Int) => x + y

调用方法m1，并传入函数f1：

val res = m1(f1)
println(res)

此时输出结果为8。

（3）方法可以转换为函数。

当把一个方法作为参数传递给其他的方法或者函数时，系统会自动将该方法转换为函数。

例如，有一个方法m2，代码如下：

def m2(x:Int,y:Int) = x+y

调用上面的m1方法，并将m2作为参数传入，此时系统会自动将m2方法转为函数：

val res = m1(m2)
println(res)

此时输出结果为8。

除了系统自动转换外，也可以手动进行转换。在方法名称后加入一个空格和一个下画线，即可将方法转换为函数。代码如下：

//将方法m2转换为函数
val f2=m2 _
val res=m1(f2)
println(res)

此时输出结果仍然为8。 fXmgkg4Ytjn+LkKJpD3rLZBbwyctTMW16Lj3o5o9en5JyY/NZMyke4WcdoR+0m+l