scala

Scala编程


目标1：（初级）熟练使用scala编写Spark程序
 
 
目标2：（中级）动手编写一个简易Spark通信框架
 
目标3：（高级）为阅读Spark内核源码做准备
 
Scala概述
什么是Scala
Scala是一种多范式的编程语言，其设计的初衷是要集成面向对象编程和函数式编程的各种特性。Scala运行于Java平台（Java虚拟机），并兼容现有的Java程序。 
为什么要学Scala
优雅：这是框架设计师第一个要考虑的问题，框架的用户是应用开发程序员，API是否优雅直接影响用户体验。
速度快：Scala语言表达能力强，一行代码抵得上Java多行，开发速度快；Scala是静态编译的，所以和JRuby,Groovy比起来速度会快很多。
 能融合到Hadoop生态圈：Hadoop现在是大数据事实标准，Spark并不是要取代Hadoop，而是要完善Hadoop生态。JVM语言大部分可能会想到Java，但Java做出来的API太丑，或者想实现一个优雅的API太费劲。 
 
Scala编译器安装
安装JDK
因为Scala是运行在JVM平台上的，所以安装Scala之前要安装JDK
安装Scala
Windows安装Scala编译器
访问Scala官网http://www.scala-lang.org/下载Scala编译器安装包，目前最新版本是2.12.x，但是目前大多数的框架都是用2.10.x编写开发的，所以这里推荐2.10.x版本，下载scala-2.10.6.msi后点击下一步就可以了
Linux安装Scala编译器
下载Scala地址http://downloads.typesafe.com/scala/2.10.6/scala-2.10.6.tgz然后解压Scala到指定目录
tar -zxvf scala-2.10.6.tgz -C /usr/java
配置环境变量，将scala加入到PATH中
vi /etc/profile
export JAVA_HOME=/usr/java/jdk1.7.0_45
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:/usr/java/scala-2.10.6/bin
Scala开发工具安装
目前Scala的开发工具主要有两种：Eclipse和IDEA，这两个开发工具都有相应的Scala插件，如果使用Eclipse，直接到Scala官网下载即可http://scala-ide.org/download/sdk.html。


由于IDEA的Scala插件更优秀，大多数Scala程序员都选择IDEA，可以到http://www.jetbrains.com/idea/download/下载社区免费版，点击下一步安装即可，安装时如果有网络可以选择在线安装Scala插件。这里我们使用离线安装Scala插件：


安装IDEA，点击下一步即可。由于我们离线安装插件，所以点击Skip All and Set Defaul
下载IEDA的scala插件，地址http://plugins.jetbrains.com/?idea_ce
 


安装Scala插件：Configure -> Plugins -> Install plugin from disk -> 选择Scala插件 -> OK -> 重启IDEA
 
 
 




 
Scala基础
声明变量
 




/**
  * 
  */
object VariableDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //使用val定义的变量值是不可变的，相当于java里用final修饰的变量
    val i = 1
    //使用var定义的变量是可变得，在Scala中鼓励使用val
    var s = "hello"
    //Scala编译器会自动推断变量的类型，必要的时候可以指定类型
    //变量名在前，类型在后
    val str: String = "itcast"
  }
}
 


常用类型
Scala和Java一样，有7种数值类型Byte、Char、Short、Int、Long、Float和Double（无包装类型）和一个Boolean类型
条件表达式
Scala的的条件表达式比较简洁，例如：
 




/**
  * 
  */
object ConditionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val x = 1
    //判断x的值，将结果赋给y
    val y = if (x > 0) 1 else -1
    //打印y的值
    println(y)


    //支持混合类型表达式
    val z = if (x > 1) 1 else "error"
    //打印z的值
    println(z)


    //如果缺失else，相当于if (x > 2) 1 else ()
    val m = if (x > 2) 1
    println(m)


    //在scala中每个表达式都有值，scala中有个Unit类，写做(),相当于Java中的void
    val n = if (x > 2) 1 else ()
    println(n)


    //if和else if
    val k = if (x < 0) 0
    else if (x >= 1) 1 else -1
    println(k)
  }
}
 




块表达式
 




/**
  * 
  */
object BlockExpressionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val x = 0
    //在scala中{}中课包含一系列表达式，块中最后一个表达式的值就是块的值
    //下面就是一个块表达式
    val result = {
      if (x < 0){
        -1
      } else if(x >= 1) {
        1
      } else {
        "error"
      }
    }
    //result的值就是块表达式的结果
    println(result)
  }
}
 
循环
在scala中有for循环和while循环，用for循环比较多
for循环语法结构：for (i <- 表达式/数组/集合)
 




/**
  * 
  */
object ForDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //for(i <- 表达式),表达式1 to 10返回一个Range（区间）
    //每次循环将区间中的一个值赋给i
    for (i <- 1 to 10)
      println(i)


    //for(i <- 数组)
    val arr = Array("a", "b", "c")
    for (i <- arr)
      println(i)


    //高级for循环
    //每个生成器都可以带一个条件，注意：if前面没有分号
    for(i <- 1 to 3; j <- 1 to 3 if i != j)
      print((10 * i + j) + " ")
    println()


    //for推导式：如果for循环的循环体以yield开始，则该循环会构建出一个集合
    //每次迭代生成集合中的一个值
    val v = for (i <- 1 to 10) yield i * 10
    println(v)


  }


}
 


调用方法和函数
Scala中的+ - * / %等操作符的作用与Java一样，位操作符 & | ^ >> <<也一样。只是有
一点特别的：这些操作符实际上是方法。例如：
a + b
是如下方法调用的简写：
+(b)
a 方法 b可以写成 a.方法(b)
定义方法和函数
定义方法
 
方法的返回值类型可以不写，编译器可以自动推断出来，但是对于递归函数，必须指定返回类型
定义函数
 
方法和函数的区别
在函数式编程语言中，函数是“头等公民”，它可以像任何其他数据类型一样被传递和操作
案例：首先定义一个方法，再定义一个函数，然后将函数传递到方法里面
 


 




/**
  * 
  */
object MethodAndFunctionDemo {
  //定义一个方法
  //方法m2参数要求是一个函数，函数的参数必须是两个Int类型
  //返回值类型也是Int类型
  def m1(f: (Int, Int) => Int) : Int = {
    f(2, 6)
  }


  //定义一个函数f1，参数是两个Int类型，返回值是一个Int类型
  val f1 = (x: Int, y: Int) => x + y
  //再定义一个函数f2
  val f2 = (m: Int, n: Int) => m * n


  //main方法
  def main(args: Array[String]) {


    //调用m1方法，并传入f1函数
    val r1 = m1(f1)
    println(r1)


    //调用m1方法，并传入f2函数
    val r2 = m1(f2)
    println(r2)
  }
}
 


将方法转换成函数（神奇的下划线）
 


数组、映射、元组、集合
数组
定长数组和变长数组
 




import scala.collection.mutable.ArrayBuffer


/**
  * 
  */
object ArrayDemo {


  def main(args: Array[String]) {


    //初始化一个长度为8的定长数组，其所有元素均为0
    val arr1 = new Array[Int](8)
    //直接打印定长数组，内容为数组的hashcode值
    println(arr1)
    //将数组转换成数组缓冲，就可以看到原数组中的内容了
    //toBuffer会将数组转换长数组缓冲
    println(arr1.toBuffer)


    //注意：如果new，相当于调用了数组的apply方法，直接为数组赋值
    //初始化一个长度为1的定长数组
    val arr2 = Array[Int](10)
    println(arr2.toBuffer)


    //定义一个长度为3的定长数组
    val arr3 = Array("hadoop", "storm", "spark")
    //使用()来访问元素
    println(arr3(2))


    //////////////////////////////////////////////////
    //变长数组（数组缓冲）
    //如果想使用数组缓冲，需要导入import scala.collection.mutable.ArrayBuffer包
    val ab = ArrayBuffer[Int]()
    //向数组缓冲的尾部追加一个元素
    //+=尾部追加元素
    ab += 1
    //追加多个元素
    ab += (2, 3, 4, 5)
    //追加一个数组++=
    ab ++= Array(6, 7)
    //追加一个数组缓冲
    ab ++= ArrayBuffer(8,9)
    //打印数组缓冲ab


    //在数组某个位置插入元素用insert
    ab.insert(0, -1, 0)
    //删除数组某个位置的元素用remove
    ab.remove(8, 2)
    println(ab)


  }
}
 




遍历数组
1.增强for循环
2.好用的until会生成脚标，0 until 10 包含0不包含10
 
 




/**
  * 
  */
object ForArrayDemo {


  def main(args: Array[String]) {
    //初始化一个数组
    val arr = Array(1,2,3,4,5,6,7,8)
    //增强for循环
    for(i <- arr)
      println(i)


    //好用的until会生成一个Range
    //reverse是将前面生成的Range反转
    for(i <- (0 until arr.length).reverse)
      println(arr(i))
  }
}
 


数组转换
yield关键字将原始的数组进行转换会产生一个新的数组，原始的数组不变
 
 


/**
  * 
  */
object ArrayYieldDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //定义一个数组
    val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
    //将偶数取出乘以10后再生成一个新的数组
    val res = for (e <- arr if e % 2 == 0) yield e * 10
    println(res.toBuffer)


    //更高级的写法,用着更爽
    //filter是过滤，接收一个返回值为boolean的函数
    //map相当于将数组中的每一个元素取出来，应用传进去的函数
    val r = arr.filter(_ % 2 == 0).map(_ * 10)
    println(r.toBuffer)


  }
}
 
数组常用算法
在Scala中，数组上的某些方法对数组进行相应的操作非常方便！
 


映射
在Scala中，把哈希表这种数据结构叫做映射
构建映射
 
获取和修改映射中的值
 
好用的getOrElse
 
注意：在Scala中，有两种Map，一个是immutable包下的Map，该Map中的内容不可变；另一个是mutable包下的Map，该Map中的内容可变
例子：
 
注意：通常我们在创建一个集合是会用val这个关键字修饰一个变量（相当于java中的final），那么就意味着该变量的引用不可变，该引用中的内容是不是可变，取决于这个引用指向的集合的类型


元组
映射是K/V对偶的集合，对偶是元组的最简单形式，元组可以装着多个不同类型的值。
创建元组
 
获取元组中的值
 
将对偶的集合转换成映射
 
拉链操作
zip命令可以将多个值绑定在一起
 
注意：如果两个数组的元素个数不一致，拉链操作后生成的数组的长度为较小的那个数组的元素个数
集合
Scala的集合有三大类：序列Seq、集Set、映射Map，所有的集合都扩展自Iterable特质
在Scala中集合有可变（mutable）和不可变（immutable）两种类型，immutable类型的集合初始化后就不能改变了（注意与val修饰的变量进行区别）
序列
不可变的序列 import scala.collection.immutable._
在Scala中列表要么为空（Nil表示空列表）要么是一个head元素加上一个tail列表。
9 :: List(5, 2)  :: 操作符是将给定的头和尾创建一个新的列表
注意：:: 操作符是右结合的，如9 :: 5 :: 2 :: Nil相当于 9 :: (5 :: (2 :: Nil))
 




object ImmutListDemo {


  def main(args: Array[String]) {
    //创建一个不可变的集合
    val lst1 = List(1,2,3)
    //将0插入到lst1的前面生成一个新的List
    val lst2 = 0 :: lst1
    val lst3 = lst1.::(0)
    val lst4 = 0 +: lst1
    val lst5 = lst1.+:(0)


    //将一个元素添加到lst1的后面产生一个新的集合
    val lst6 = lst1 :+ 3


    val lst0 = List(4,5,6)
    //将2个list合并成一个新的List
    val lst7 = lst1 ++ lst0
    //将lst1插入到lst0前面生成一个新的集合
    val lst8 = lst1 ++: lst0


    //将lst0插入到lst1前面生成一个新的集合
    val lst9 = lst1.:::(lst0)


    println(lst9)
  }
}  






可变的序列 import scala.collection.mutable._
 


import scala.collection.mutable.ListBuffer


object MutListDemo extends App{
  //构建一个可变列表，初始有3个元素1,2,3
  val lst0 = ListBuffer[Int](1,2,3)
  //创建一个空的可变列表
  val lst1 = new ListBuffer[Int]
  //向lst1中追加元素，注意：没有生成新的集合
  lst1 += 4
  lst1.append(5)


  //将lst1中的元素最近到lst0中， 注意：没有生成新的集合
  lst0 ++= lst1


  //将lst0和lst1合并成一个新的ListBuffer 注意：生成了一个集合
  val lst2= lst0 ++ lst1


  //将元素追加到lst0的后面生成一个新的集合
  val lst3 = lst0 :+ 5
}
 


Set
不可变的Set
 


import scala.collection.immutable.HashSet


object ImmutSetDemo extends App{
  val set1 = new HashSet[Int]()
  //将元素和set1合并生成一个新的set，原有set不变
  val set2 = set1 + 4
  //set中元素不能重复
  val set3 = set1 ++ Set(5, 6, 7)
  val set0 = Set(1,3,4) ++ set1
  println(set0.getClass)
}
 




可变的Set
 


import scala.collection.mutable


object MutSetDemo extends App{
  //创建一个可变的HashSet
  val set1 = new mutable.HashSet[Int]()
  //向HashSet中添加元素
  set1 += 2
  //add等价于+=
  set1.add(4)
  set1 ++= Set(1,3,5)
  println(set1)
  //删除一个元素
  set1 -= 5
  set1.remove(2)
  println(set1)
}
 
Map
 


import scala.collection.mutable


object MutMapDemo extends App{
  val map1 = new mutable.HashMap[String, Int]()
  //向map中添加数据
  map1("spark") = 1
  map1 += (("hadoop", 2))
  map1.put("storm", 3)
  println(map1)


  //从map中移除元素
  map1 -= "spark"
  map1.remove("hadoop")
  println(map1)
}
 




类、对象、继承、特质
Scala的类与Java、C++的类比起来更简洁，学完之后你会更爱Scala！！！
类
类的定义
 
//在Scala中，类并不用声明为public。
//Scala源文件中可以包含多个类，所有这些类都具有公有可见性。
class Person {
  //用val修饰的变量是只读属性，有getter但没有setter
  //（相当与Java中用final修饰的变量）
  val id = "9527"


  //用var修饰的变量既有getter又有setter
  var age: Int = 18


  //类私有字段,只能在类的内部使用
  private var name: String = "唐伯虎"


  //对象私有字段,访问权限更加严格的，Person类的方法只能访问到当前对象的字段
  private[this] val pet = "小强"
}  


构造器
注意：主构造器会执行类定义中的所有语句
 
/**
  *每个类都有主构造器，主构造器的参数直接放置类名后面，与类交织在一起
  */
class Student(val name: String, val age: Int){
  //主构造器会执行类定义中的所有语句
  println("执行主构造器")


  try {
    println("读取文件")
    throw new IOException("io exception")
  } catch {
    case e: NullPointerException => println("打印异常Exception : " + e)
    case e: IOException => println("打印异常Exception : " + e)
  } finally {
    println("执行finally部分")
  }


  private var gender = "male"


  //用this关键字定义辅助构造器
  def this(name: String, age: Int, gender: String){
    //每个辅助构造器必须以主构造器或其他的辅助构造器的调用开始
    this(name, age)
    println("执行辅助构造器")
    this.gender = gender
  }
}
 


  
/**
  *构造器参数可以不带val或var，如果不带val或var的参数至少被一个方法所使用，
  *那么它将会被提升为字段
  */
//在类名后面加private就变成了私有的
class Queen private(val name: String, prop: Array[String], private var age: Int = 18){
  
  println(prop.size)


  //prop被下面的方法使用后，prop就变成了不可变得对象私有字段，等同于private[this] val prop
  //如果没有被方法使用该参数将不被保存为字段，仅仅是一个可以被主构造器中的代码访问的普通参数
  def description = name + " is " + age + " years old with " + prop.toBuffer
}


object Queen{
  def main(args: Array[String]) {
    //私有的构造器，只有在其伴生对象中使用
    val q = new Queen("hatano", Array("蜡烛", "皮鞭"), 20)
    println(q.description())
  }
}
 
对象
单例对象
在Scala中没有静态方法和静态字段，但是可以使用object这个语法结构来达到同样的目的
存放工具方法和常量
高效共享单个不可变的实例
单例模式
 




import scala.collection.mutable.ArrayBuffer


/**
  * 
  */
object SingletonDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //单例对象，不需要new，用【类名.方法】调用对象中的方法
    val session = SessionFactory.getSession()
    println(session)
  }
}


object SessionFactory{
  //该部分相当于java中的静态块
  var counts = 5
  val sessions = new ArrayBuffer[Session]()
  while(counts > 0){
    sessions += new Session
    counts -= 1
  }


  //在object中的方法相当于java中的静态方法
  def getSession(): Session ={
    sessions.remove(0)
  }
}


class Session{


}
 
伴生对象
在Scala的类中，与类名相同的对象叫做伴生对象，类和伴生对象之间可以相互访问私有的方法和属性
 




/**
  *   */
class Dog {
  val id = 1
  private var name = "itcast"


  def printName(): Unit ={
    //在Dog类中可以访问伴生对象Dog的私有属性
    println(Dog.CONSTANT + name )
  }
}


/**
  * 伴生对象
  */
object Dog {


  //伴生对象中的私有属性
  private val CONSTANT = "汪汪汪 : "


  def main(args: Array[String]) {
    val p = new Dog
    //访问私有的字段name
    p.name = "123"
    p.printName()
  }
}
 
apply方法
通常我们会在类的伴生对象中定义apply方法，当遇到类名(参数1,...参数n)时apply方法会被调用
 




/**
  * 
  */
object ApplyDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //调用了Array伴生对象的apply方法
    //def apply(x: Int, xs: Int*): Array[Int]
    //arr1中只有一个元素5
    val arr1 = Array(5)
    println(arr1.toBuffer)


    //new了一个长度为5的array，数组里面包含5个null
    var arr2 = new Array(5)
  }
}
 


应用程序对象
Scala程序都必须从一个对象的main方法开始，可以通过扩展App特质，不写main方法。


 




/**
  *   */
object AppObjectDemo extends App{
  //不用写main方法
  println("I love you Scala")
}
 
继承
扩展类
在Scala中扩展类的方式和Java一样都是使用extends关键字
重写方法
在Scala中重写一个非抽象的方法必须使用override修饰符
类型检查和转换
 
Scala Java   
obj.isInstanceOf[C] obj instanceof C  
obj.asInstanceOf[C] (C)obj  
classOf[C] C.class 
超类的构造
 




/**
  * 
  */
object ClazzDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    //val h = new Human
    //println(h.fight)
  }
}


trait Flyable{
  def fly(): Unit ={
    println("I can fly")
  }


  def fight(): String
}


abstract class Animal {
  def run(): Int
  val name: String
}


class Human extends Animal with Flyable{


  val name = "abc"


  //打印几次"ABC"?
  val t1,t2,(a, b, c) = {
    println("ABC")
    (1,2,3)
  }


  println(a)
  println(t1._1)


  //在Scala中重写一个非抽象方法必须用override修饰
  override def fight(): String = {
    "fight with 棒子"
  }
  //在子类中重写超类的抽象方法时，不需要使用override关键字，写了也可以
  def run(): Int = {
    1
  }
}
 


模式匹配和样例类
Scala有一个十分强大的模式匹配机制，可以应用到很多场合：如switch语句、类型检查等。
并且Scala还提供了样例类，对模式匹配进行了优化，可以快速进行匹配
匹配字符串
 


import scala.util.Random


object CaseDemo01 extends App{
  val arr = Array("YoshizawaAkiho", "YuiHatano", "AoiSola")
  val name = arr(Random.nextInt(arr.length))
  name match {
    case "YoshizawaAkiho" => println("吉泽老师...")
    case "YuiHatano" => println("波多老师...")
    case _ => println("真不知道你们在说什么...")
  }
}
 


匹配类型
 


import scala.util.Random


object CaseDemo01 extends App{
  //val v = if(x >= 5) 1 else if(x < 2) 2.0 else "hello"
  val arr = Array("hello", 1, 2.0, CaseDemo)
  val v = arr(Random.nextInt(4))
  println(v)
  v match {
    case x: Int => println("Int " + x)
    case y: Double if(y >= 0) => println("Double "+ y)
    case z: String => println("String " + z)
    case _ => throw new Exception("not match exception")
  }
}
 
注意：case y: Double if(y >= 0) => ...
模式匹配的时候还可以添加守卫条件。如不符合守卫条件，将掉入case _中
匹配数组、元组
 




object CaseDemo03 extends App{


  val arr = Array(1, 3, 5)
  arr match {
    case Array(1, x, y) => println(x + " " + y)
    case Array(0) => println("only 0")
    case Array(0, _*) => println("0 ...")
    case _ => println("something else")
  }


  val lst = List(3, -1)
  lst match {
    case 0 :: Nil => println("only 0")
    case x :: y :: Nil => println(s"x: $x y: $y")
    case 0 :: tail => println("0 ...")
    case _ => println("something else")
  }


  val tup = (2, 3, 7)
  tup match {
    case (1, x, y) => println(s"1, $x , $y")
    case (_, z, 5) => println(z)
    case  _ => println("else")
  }
}
 
注意：在Scala中列表要么为空（Nil表示空列表）要么是一个head元素加上一个tail列表。
9 :: List(5, 2)  :: 操作符是将给定的头和尾创建一个新的列表
注意：:: 操作符是右结合的，如9 :: 5 :: 2 :: Nil相当于 9 :: (5 :: (2 :: Nil))
样例类
在Scala中样例类是一中特殊的类，可用于模式匹配。case class是多例的，后面要跟构造参数，case object是单例的


 


import scala.util.Random


case class SubmitTask(id: String, name: String)
case class HeartBeat(time: Long)
case object CheckTimeOutTask


object CaseDemo04 extends App{
  val arr = Array(CheckTimeOutTask, HeartBeat(12333), SubmitTask("0001", "task-0001"))


  arr(Random.nextInt(arr.length)) match {
    case SubmitTask(id, name) => {
      println(s"$id, $name")//前面需要加上s, $id直接取id的值
    }
    case HeartBeat(time) => {
      println(time)
    }
    case CheckTimeOutTask => {
      println("check")
    }
  }
}
 
Option类型
在Scala中Option类型样例类用来表示可能存在或也可能不存在的值(Option的子类有Some和None)。Some包装了某个值，None表示没有值


 




object OptionDemo {
  def main(args: Array[String]) {
    val map = Map("a" -> 1, "b" -> 2)
    val v = map.get("b") match {
      case Some(i) => i
      case None => 0
    }
    println(v)
    //更好的方式
    val v1 = map.getOrElse("c", 0)
    println(v1)
  }
}
 
偏函数
被包在花括号内没有match的一组case语句是一个偏函数，它是PartialFunction[A, B]的一个实例，A代表参数类型，B代表返回类型，常用作输入模式匹配
 




object PartialFuncDemo  {


  def func1: PartialFunction[String, Int] = {
    case "one" => 1
    case "two" => 2
    case _ => -1
  }


  def func2(num: String) : Int = num match {
    case "one" => 1
    case "two" => 2
    case _ => -1
  }


  def main(args: Array[String]) {
    println(func1("one"))
    println(func2("one"))
  }
}