Язык программирования Scala

Так получилось, что практически весь последний год я использовал Scala в 90% случаев. Впечатления исключительно положительные. Мне бы хотелось кратко, насколько это возможно, написать про этот замечательный язык программирования.

Развитие языков Java и C++ существенно замедлилось, и программисты, стремящиеся использовать самые современные технологии, обратили свои взоры на другие языки. Scala - весьма привлекательный выбор. Вероятно, это самый привлекательный выбор для программистов, стремящихся вырваться за рамки Java или C++. Scala имеет выразительный синтаксис, который выглядит весьма свежо после приевшихся шаблонов Java. Программы на этом языке выполняются под управлением виртуальной машины Java, что открывает доступ к огромному количеству библиотек и инструментов. Он поддерживает функциональный стиль программирования, не отказываясь при этом от объектно-ориентированного стиля, давая возможность осваивать новые парадигмы постепенно. Интерпретатор дает возможность быстро опробовать свои идеи, что превращает изучение Scala в весьма увлекательное занятие. Наконец, язык Scala является статически типизированным языком, что дает компилятору возможность находить ошибки, а вам не тратить время на их поиск в работающей программе.

Области применения Scala

Scala используется многими крупными компаниями, такими как Twitter, LinkedIn, SONY, IBM, Deutche Bank, UBS, Foursquare, Amazon, NASA, Autodesk, Siemens. Подробнее можно почитать в разделе Scala in the Enterprise. Поскольку Scala является языком программирования общего назначения, она может успешно применяться в самых разнообразных областях, например при создании:

• web-приложений;
• скриптов;
• интеграционных приложений;
• масштабируемых и высокопроизводительных серверных приложений;
• мобильных приложений;
• собственных предметно-ориентированных языков (DSL).

Выразительность Scala

Рассмотрим типичный пример кода, написанного на Java.

    public class Person implements Serializable {
    private final String firstName;
    private final String lastName;

    public Person(String firstName, String lastName) {
        this.firstName = firstName;
        this.lastName = lastName;
    }

    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }

    public String getLastName() {
        return lastName;
    }

    public Person withFirstName(String firstName) {
        return new Person(firstName, lastName);
    }

    public Person withLastName(String lastName) {
        return new Person(firstName, lastName);
    }

    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
            return false;
        }
        Person person = (Person) o;
        if (firstName != null ? !firstName.equals(person.firstName) : person.firstName != null) {
            return false;
        }
        if (lastName != null ? !lastName.equals(person.lastName) : person.lastName != null) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    public int hashCode() {
        int result = firstName != null ? firstName.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + (lastName != null ? lastName.hashCode() : 0);
        return result;
    }

    public String toString() {
        return "Person(" + firstName + "," + lastName + ")";
    }

Напишем несколько строк, показывающих, как использовать этот класс:

Person mr = new Person("Bob", "Dobbelina");
Person miss = new Person("Roberta", "MacSweeney");
Person mrs = miss.withLastName(mr.getLastName());

А теперь перепишем класс Person, используя Scala.

case class Person(firstName: String, lastName: String)

Это все. Мы можем использовать этот класс так же как в Java, даже более компактно:

val mr = Person("Bob", "Dobbelina")
val miss = Person("Roberta", "MacSweeney")
val mrs = miss copy (lastName = mr.lastName)

Если необходимо иметь JavaBeans методы доступа к полям firstName и lastName - можно сгенерировать их автоматически, используя аннотацию @BeanProperty, как показано ниже:

case class Person(@BeanProperty firstName: String, @BeanProperty lastName: String)

Императивная и функциональная парадигма программирования в Scala

На Scala можно писать в императивном стиле:

def formatPersons(people: List[Person]): String = {
    val result = new StringBuilder();
    for (i <- 0 until people.size) {
        val firstName = people(i).firstName
        if (firstName != "test") {
            result.append(firstName)
            if (i < people.size - 1) {
                result.append(", ")
            }
        }
    }
    return result.toString
}

Но, наличие мощной системы вывода типов и возможность использовать функциональный подход позволяют переписать предыдущий пример следующим образом (заодно исправляя допущенную ранее ошибку):

def formatPersons(people: List[Person]) = people map (_.firstName) filter (_ != "test") mkString ", "

Приведу несколько примеров из статьи 10 Scala One Liners to Impress Your Friends, чтобы показать красоту и выразительность функционального подхода.

1. Обработка списков:

   // Умножение каждого элемента списка на 2:
   (1 to 10) map { _ * 2 }
   
   // Подсчет суммы всех чисел в списке:
   (1 to 1000).reduceLeft( _ + _ )
   (1 to 1000).sum
   
   // Разбиение списка по заданному критерию:
   val (passed, failed) = List(49, 58, 76, 82, 88, 90) partition ( _ > 60 )
   
   // Поиск минимума в списке
   List(14, 35, -7, 46, 98).reduceLeft ( _ min _ )
   List(14, 35, -7, 46, 98).min
   
   // Поиск максимума в списке
   List(14, 35, -7, 46, 98).reduceLeft ( _ max _ )
   List(14, 35, -7, 46, 98).max
   

2. Параллельная обработка данных:

   val result = dataList.par.map(line => processItem(line))

3. Проверка вхождения подстрок в строке:

   val wordList = List("scala", "akka", "play framework", "sbt", "typesafe")
   val tweet = "This is an example tweet talking about scala and sbt."
   
   (wordList.foldLeft(false)( _ || tweet.contains(_) ))
   wordList.exists(tweet.contains)

4. Чтение текста из файла:

   val fileText = io.Source.fromFile("data.txt").mkString
   val fileLines = io.Source.fromFile("data.txt").getLines.toList

5. Получение и разбор XML от web-сервиса:

   val results = XML.load("http://search.twitter.com/search.atom?gitq=scala")

Что еще есть в Scala

Ниже приведен небольшой список ссылок на хорошее описание некоторых возможностей Scala, которых нет в Java.

• Сопоставление с образцом
• Extractor objects
• Функции высшего порядка
• Трейты
• Кейс-классы
• Поддержка XML
• Значения параметров по умолчанию
• Именованые параметры
• Неявные классы
• Неявные параметры
• Автоматический вывод типов
• Поддержка макросов
• Интерполяция строк

Параллельные вычисления в Scala

Акторы представляют собой механизм параллельных вычислений, альтернативный традиционным механизмам на основе блокировок. Отсутствие блокировок и совместно используемых данных в акторах упрощает разработку программ и позволяет не опасаться взаимоблокировок и состояний гонки за ресурсами.
Ранее Scala предоставляла простейшую реализацию акторов. Более совершенные реализации акторов доступны на сторонних ресурсах, самым известным из которых является проект Akka. Начиная с версии 2.10, в Scala была включена поддержка акторов Akka Actors.
Приведем классический HelloWorld, написанный на Scala с использованием акторов, с сайта akka.io.

case class Greeting(who: String)
 
class GreetingActor extends Actor with ActorLogging {
  def receive = {
    case Greeting(who) ⇒ log.info("Hello " + who)
  }
}
 
val system = ActorSystem("MySystem")
val greeter = system.actorOf(Props[GreetingActor], name = "greeter")
greeter ! Greeting("Charlie Parker")

Более серьезный пример параллельного вычисления числа π можно посмотреть в разделе Getting Started Tutorial, а также почитать про Dataflow Concurrency, Parallel collections и Futures and Promises.

Динамика изменения количества вакансий на Scala

Стоит отметить, что в последнее время интерес к Scala сильно возрос и продолжает расти, причем не только в академических кругах.

Книги, презентации, статьи и ресурсы про Scala

1. Alex Payne. Building Distributed Systems in Scala.
2. João Bernardino. Selling Scala to your boss.
3. Александр Казачёнок. Зачем нужна Scala?
4. Community-driven documentation for Scala.
5. Akka documentation.
6. David Pollak. Beginning Scala.
7. Venkat Subramaniam. Programming Scala: Tackle Multi-Core Complexity on the Java Virtual Machine.
8. Cay S. Horstmann. Scala for the Impatient.
9. Martin Odersky, Lex Spoon, Bill Venners. Programming in Scala.
10. Samples of Scala and Java code where Scala code looks simpler/has fewer lines?
11. Why Learn Scala in 2013?