类和对象(一)
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Scala

类和对象(一)

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Scala

介绍

内容

有了前面的 Scala 基础，从本课程开始由浅到易逐步介绍 Scala 编程的各个方面。本课程可能不会面面俱到，但仍然希望学习此课程的同学有些编程基础，尤其是有些面向对象的编程基础，如 Java、C++、C# 等更好。

除支持函数化编程外，Scala 也是一个纯面向对象的编程语言。本课程将介绍 Scala 的类和对象。

知识点

实验环境

适合人群

本课程难度为一般，属于初级级别课程，适合零基础或具有 Java 编程基础的用户。

开发准备

为了使用交互式 Scala 解释器，你可以在打开的终端中输入命令：

su -l hadoop # 密码为 hadoop
scala

当出现 scala> 开始的命令行提示符时，就说明你已经成功进入解释器了。如下图所示。

image-1655705143093

实验步骤

类和对象的定义

首先介绍 Scala 的类定义，我们以一个简单的例子开始，创建一个计算整数累计校验和的类 ChecksumAccumulator。

class ChecksumAccumulator{
   private var sum = 0
   def add(b:Byte) :Unit = sum += b
   def checksum() : Int = ~ (sum & 0xFF) +1
}

image-1655705153134

可以看到 Scala 类定义和 Java 非常类似，也是以 class 开始，和 Java 不同的，Scala 的缺省修饰符为public，也就是如果不带有访问范围的修饰符 public、protected、private 等，Scala 将默认定义为 public。类的方法以 def 定义开始，要注意的是 Scala 的方法的参数都是 val类型，而不是 var 类型，因此在函数体内不可以修改参数的值，比如：如果你修改 add 方法如下：

def add(b:Byte) :Unit ={
      b = 1
      sum += b
  }

此时编译器会报错：

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类的方法分两种，一种是有返回值的，一种是不含返回值的，没有返回值的主要是利用代码的“副作用”，比如修改类的成员变量的值或者读写文件等。Scala 内部其实将这种函数的返回值定为 Unit（类同 Java 的 void 类型），对于这种类型的方法，可以省略掉 = 号，因此如果你希望函数返回某个值，但忘了方法定义中的 =，Scala 会忽略方法的返回值，而返回 Unit。

再强调一下，Scala 代码无需使用 ； 结尾，也不需要使用 return 返回值，函数的最后一行的值就作为函数的返回值。

但如果你需要在一行中书写多个语句，此时需要使用 ； 隔开，不过不建议这么做。你也可以把一条语句分成几行书写，Scala 编译器大部分情况下会推算出语句的结尾，不过这样也不是一个好的编码习惯。

对象

Scala 比 Java 更加面向对象，这是因为 Scala 不允许类包含静态元素（静态变量或静态方法）。在 Scala 中提供类似功能的是称为“Singleton（单例对象）”的对象。在 Scala 中定义 Singleton 对象的方法，除了使用 object 而非 class 关键字外，其它方式和类定义非常类似。下面例子创建一个 ChecksumAccumulator 对象：

object ChecksumAccumulator {
   private val cache = Map [String, Int] ()
   def calculate(s:String) : Int =
      if(cache.contains(s))
         cache(s)
      else {
         val acc = new ChecksumAccumulator
         for( c <- s)
            acc.add(c.toByte)
         val cs = acc.checksum()
         cache += ( s -> cs)
         cs
       }
}

这个对象和上一个创建的类 ChecksumAccumulator 同名，这在 Scala 中把这个对象称为其同名的类的“伴侣”对象（Companion object)。如果你需要定义类的 companion 对象，Scala 要求你把这两个定义放在同一个文件中。类和其 companion 对象可以互相访问对方的私有成员。

如果你是 Java 程序员，可以把 Singleton 对象看成以前 Java 定义静态成员的地方。你可以使用类似 Java 静态方法的方式调用 Singleton 对象的方法，比如下面为这个例子完整的代码：

import scala.collection.mutable.Map

class ChecksumAccumulator{
   private var sum = 0
   def add(b:Byte) :Unit = sum +=b
   def checksum() : Int = ~ (sum & 0xFF) +1
}

object ChecksumAccumulator {
   private val cache = Map [String, Int] ()
   def calculate(s:String) : Int =
      if(cache.contains(s))
         cache(s)
      else {
         val acc = new ChecksumAccumulator
         for( c <- s)
            acc.add(c.toByte)
         val cs = acc.checksum()
         cache += ( s -> cs)
         cs
       }
}

println ( ChecksumAccumulator.calculate("Welcome to Scala Chinese community"))

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Scala 的 singleton 对象不仅仅局限于作为静态对象的容器，它在 Scala 中也是头等公民，但仅仅定义 Singleton 对象本身不会创建一个新的类型，你不可以使用 new 再创建一个新的 Singleton 对象（这也是 Singleton 名字的由来），此外和类定义不同的是，singleton 对象不可以带参数。类定义参数将在后面的内容中介绍。

回过头来看看我们的第一个例子 “Hello World”：

object HelloWorld {
  def main(args: Array[String]) {
    println("Hello, world!")
  }
}

这是一个最简单的 Scala 程序，HelloWorld 是一个 Singleton 对象，它包含一个 main 方法（可以支持命令行参数）。和 Java 类似，Scala 中任何 Singleton 对象，如果包含 main 方法，都可以作为应用的入口点。

在这里要说明一点的是，在 Scala 中不要求 public 类定义和其文件名同名，不过使用 public 类和文件同名还是有它的优点的，你可以根据个人喜好决定是否遵循 Java 文件命名风格。

最后提一下 Scala 的 Trait 功能，Scala 的 Trait 和 Java 的 Interface 相比，可以有方法的实现（这里有点像抽象类，但如果是抽象类，就不会允许继承多个抽象类）。Scala 的 Trait 支持类和 Singleton 对象以及多个 Trait 混合（使用来自这些 Trait 中的方法，而不是不违反单一继承的原则）。

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最后编辑时间为: Jun 24,2022