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Scala编程详解13:函数式编程

Scala编程详解13:函数式编程

作者: 勇于自信 | 来源:发表于2020-05-26 17:21 被阅读0次

    Scala中的函数是Java中完全没有的概念。因为Java是完全面向对象的编程语言,没有任何面向过程编程语言的特性,因此Java中的一等公民是类和对象,而且只有方法的概念,即寄存和依赖于类和对象中的方法。Java中的方法是绝对不可能脱离类和对象独立存在的。
    而Scala是一门既面向对象,又面向过程的语言。因此在Scala中有非常好的面向对象的特性,可以使用Scala来基于面向对象的思想开发大型复杂的系统和工程;而且Scala也面向过程,因此Scala中有函数的概念。在Scala中,函数与类、对象等一样,都是一等公民。Scala中的函数可以独立存在,不需要依赖任何类和对象。
    Scala的函数式编程,就是Scala面向过程的最好的佐证。也正是因为函数式编程,才让Scala具备了Java所不具备的更强大的功能和特性。
    而之所以Scala一直没有替代Java,是因为Scala之前一直没有开发过太多知名的应用;而Java则不一样,Java诞生的非常早,上个世界90年代就诞生了,基于Java开发了大量知名的工程。而且最重要的一点在于,Java现在不只是一门编程语言,还是一个庞大的,涵盖了软件开发,甚至大数据、云计算的技术生态,Java生态中的重要框架和系统就太多了:Spring、Lucene、Activiti、Hadoop等等。
    大纲:
    1、将函数赋值给变量
    2、匿名函数
    3、高阶函数
    4、高阶函数的类型推断
    5、Scala的常用高阶函数
    6、闭包
    7、SAM转换
    8、Currying函数
    9、return

    1、将函数赋值给变量
    • Scala中的函数是一等公民,可以独立定义,独立存在,而且可以直接将函数作为值赋值给变量
    • Scala的语法规定,将函数赋值给变量时,必须在函数后面加上空格和下划线
    
    object scala_demo09 {
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        def sayHello(name: String) { println("Hello, " + name) }
        val sayHelloFunc = sayHello _
        sayHelloFunc("leo")
      }
    }
    

    输出
    Hello, leo

    2、匿名函数
    • Scala中,函数也可以不需要命名,此时函数被称为匿名函数。
    • 可以直接定义函数之后,将函数赋值给某个变量;也可以将直接定义的匿名函数传入其他函数之中
    • Scala定义匿名函数的语法规则就是,(参数名: 参数类型) => 函数体
    • 这种匿名函数的语法必须深刻理解和掌握,在spark的中有大量这样的语法,如果没有掌握,是看不懂spark源码的
    val sayHelloFunc = (name: String) => println("Hello, " + name)
    
    3、高阶函数
    • Scala中,由于函数是一等公民,因此可以直接将某个函数传入其他函数,作为参数。这个功能是极其强大的,也是Java这种面向对象的编程语言所不具备的。
    • 接收其他函数作为参数的函数,也被称作高阶函数(higher-order function)
    val sayHelloFunc = (name: String) => println("Hello, " + name)
    def greeting(func: (String) => Unit, name: String) { func(name) }
    greeting(sayHelloFunc, "leo")
    
    Array(1, 2, 3, 4, 5).map((num: Int) => num * num)
    

    输出:
    Hello, leo

    • 高阶函数的另外一个功能是将函数作为返回值
    
    object scala_demo09 {
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        val greetingFunc = getGreetingFunc("hello")
        greetingFunc("leo")
      }
    
      def getGreetingFunc(msg: String) = (name: String) => {
        println(msg + ", " + name)
      }
    }
    
    

    输出:
    hello, leo

    4、高阶函数的类型推断
    • 高阶函数可以自动推断出参数类型,而不需要写明类型;而且对于只有一个参数的函数,还可以省去其小括号;如果仅有的一个参数在右侧的函数体内只使用一次,则还可以将接收参数省略,并且将参数用_来替代
    • 诸如3 * _的这种语法,必须掌握!!spark源码中大量使用了这种语法!
    
    object scala_demo09 {
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        greeting((name: String) => println("Hello, " + name), "leo")
        greeting((name) => println("Hello, " + name), "leo")
        greeting(name => println("Hello, " + name), "leo")
        println(triple(3 * _))
      }
      def greeting(func: (String) => Unit, name: String) { func(name) }
      def triple(func: (Int) => Int) = { func(3) }
    }
    
    

    输出:

    Hello, leo
    Hello, leo
    Hello, leo
    9
    
    5、Scala的常用高阶函数
    • map: 对传入的每个元素都进行映射,返回一个处理后的元素
      Array(1, 2, 3, 4, 5).map(2 * _)

    • foreach: 对传入的每个元素都进行处理,但是没有返回值
      (1 to 9).map("*" * _).foreach(println _)

    • filter: 对传入的每个元素都进行条件判断,如果对元素返回true,则保留该元素,否则过滤掉该元素
      (1 to 20).filter(_ % 2 == 0)

    • reduceLeft: 从左侧元素开始,进行reduce操作,即先对元素1和元素2进行处理,然后将结果与元素3处理,再将结果与元素4处理,依次类推,即为reduce;reduce操作必须掌握!spark编程的重点!!!

    • 下面这个操作就相当于1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 * 9
      (1 to 9).reduceLeft( _ * _)

    • sortWith: 对元素进行两两相比,进行排序
      Array(3, 2, 5, 4, 10, 1).sortWith(_ < _)

    6、闭包
    • 闭包最简洁的解释:函数在变量不处于其有效作用域时,还能够对变量进行访问,即为闭包
    def getGreetingFunc(msg: String) = (name: String) => println(msg + ", " + name)
    val greetingFuncHello = getGreetingFunc("hello")
    val greetingFuncHi = getGreetingFunc("hi")
    
    • 两次调用getGreetingFunc函数,传入不同的msg,并创建不同的函数返回

    • 然而,msg只是一个局部变量,却在getGreetingFunc执行完之后,还可以继续存在创建的函数之中;greetingFuncHello("hello"),调用时,值为"hello"的msg被保留在了函数体内部,可以反复的使用

    • 这种变量超出了其作用域,还可以使用的情况,即为闭包

    • Scala通过为每个函数创建对象来实现闭包,实际上对于getGreetingFunc函数创建的函数,msg是作为函数对象的变量存在的,因此每个函数才可以拥有不同的msg

    • Scala编译器会确保上述闭包机制

    7、SAM转换
    • 在Java中,不支持直接将函数传入一个方法作为参数,通常来说,唯一的办法就是定义一个实现了某个接口的类的实例对象,该对象只有一个方法;而这些接口都只有单个的抽象方法,也就是single abstract method,简称为SAM

    • 由于Scala是可以调用Java的代码的,因此当我们调用Java的某个方法时,可能就不得不创建SAM传递给方法,非常麻烦;但是Scala又是支持直接传递函数的。此时就可以使用Scala提供的,在调用Java方法时,使用的功能,SAM转换,即将SAM转换为Scala函数

    • 要使用SAM转换,需要使用Scala提供的特性,隐式转换

    
    object scala_demo09 {
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        import javax.swing._
        import java.awt.event._
    
        val button = new JButton("Click")
        button.addActionListener(new ActionListener {
          override def actionPerformed(event: ActionEvent) {
            println("Click Me!!!")
          }
        })
        //做隐式转换
        implicit def getActionListener(actionProcessFunc: (ActionEvent) => Unit) = new ActionListener {
          override def actionPerformed(event: ActionEvent) {
            actionProcessFunc(event)
          }
        }
        //如果不做隐式转换,下面代码就会报错
        button.addActionListener((event: ActionEvent) => println("Click Me!!!"))
    
      }
    }
    
    
    8、Currying函数
    • Curring函数,指的是,将原来接收两个参数的一个函数,转换为两个函数,第一个函数接收原先的第一个参数,然后返回接收原先第二个参数的第二个函数。
    • 在函数调用的过程中,就变为了两个函数连续调用的形式
    • 在Spark的源码中,也有体现,所以对()()这种形式的Curring函数,必须掌握!
    
    object scala_demo09 {
      def main(args: Array[String]): Unit = {
        println(sum(1,1))
        println(sum2(1)(1))
        println(sum3(1)(1))
      }
      def sum(a: Int, b: Int) = a + b
      def sum2(a: Int) = (b: Int) => a + b
      def sum3(a: Int)(b: Int) = a + b
    }
    
    
    9、return
    • Scala中,不需要使用return来返回函数的值,函数最后一行语句的值,就是函数的返回值。在Scala中,return用于在匿名函数中返回值给包含匿名函数的带名函数,并作为带名函数的返回值。
    • 使用return的匿名函数,是必须给出返回类型的,否则无法通过编译
    def greeting(name: String) = {
      def sayHello(name: String):String = {
        return "Hello, " + name
      }
      sayHello(name)
    }
    

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