Scala (язык программирования)

Scala

Класс языка:	Мультипарадигмальный: функциональный, объектно-ориентированный, императивный
Появился в:	2003
Автор(ы):	Мартин Одерский
Релиз:	2.9.1 (31 августа 2011)
Типизация данных:	статическая, строгая, с автовыведением типов, структурная
Испытал влияние:	Java, Pizza, Haskell, Erlang, Standard ML, C#, Objective Caml, Smalltalk, Scheme
Сайт:	www.scala-lang.org

Scala — мультипарадигмальный язык программирования, спроектированный кратким и типобезопасным для простого и быстрого создания компонентного программного обеспечения, сочетающий возможности функционального и объектно-ориентированного программирования.

Первые версии языка созданы в 2003 году коллективом лаборатории методов программирования Федеральной политехнической школы Лозанны под руководством Мартина Одерского (англ. Martin Odersky), язык реализован для платформ Java и .Net. По мнению Джеймса Стрэчена (англ. James Strachan (programmer)), создателя языка программирования Groovy, Scala может стать преемником языка Java.

История

Язык был создан в 2001—2004 годах в Лаборатории методов программирования EPFL. Он стал результатом исследований, направленных на разработку улучшенной языковой поддержки компонентного ПО. За основу при разработке языка были взяты 2 идеи:

1. Язык программирования компонентного ПО должен быть масштабируемым в том смысле, что должна быть возможность с помощью одних и тех же концепций описать как маленькие, так и большие части. Поэтому внимание было сконцентрировано на механизмах абстракции, композиции и декомпозиции вместо введения большого количества примитивов, которые могут быть полезными только на каком-то одном уровне масштабирования.
2. Масштабируемая поддержка компонентов может быть предоставлена языком программирования, унифицирующим и обобщающим объектно-ориентированное и функциональное программирование. Некоторые из основных технических новшеств Scala — это концепции, представляющие собой сплав этих парадигм программирования. В статически типизированных языках, к которым относится Scala, эти парадигмы до сих пор были почти полностью разделены.

Scala была выпущена для общего пользования на платформе JVM в январе 2004 года и на платформе .NET в июне 2004 года. Планируется продолжить работу над формализацией ключевых аспектов языка и над разработкой оптимизаций, выполняемых компилятором.

Истоки дизайна

На дизайн Scala оказали влияние многие языки и исследовательские работы. Следующее перечисление включает часть работ.

Scala впитала значительное число концепций и синтаксических соглашений Java и C#. Способ выражения свойств во многом заимствован из Sather (англ.). Из Smalltalk взята концепция унифицированной объектной модели. Из BETA пришла идея, что всё, включая классы, должно допускать вложенность. Абстрактные типы в Scala очень похожи на абстрактные типы сигнатур в SML и OCaml, обобщённые в контексте полноценных компонентов. В некотором смысле Scala — это продолжение работы Pizza (англ.). Как и Pizza, Scala компилируется под Java VM, добавляя функции высшего порядка, сопоставление с образцом, конструкции, которые исходно были созданы в сообществе функционального программирования. В то время как Pizza обратно совместима с Java, цель Scala — всего лишь возможность взаимодействия, так что у неё больше степеней свободы в дизайне. Ещё одна цель Scala — предоставить расширенные конструкции для абстракции и композиции компонентов — общая с несколькими недавними исследовательскими разработками.

Ключевые аспекты языка

• Scala-программы во многом похожи на Java-программы, и могут свободно взаимодействовать с Java-кодом.
• Scala включает единообразную объектную модель — в том смысле, что любое значение является объектом, а любая операция — вызовом метода.
• Scala — это также функциональный язык в том смысле, что функции — это полноправные значения.
• В Scala включены мощные и единообразные концепции абстракций как для типов, так и для значений.
• Она содержит гибкие симметричные конструкции примесей для композиции классов и trait-ов.
• Она позволяет производить декомпозицию объектов путем сравнения с образцом.
• Образцы и выражения были обобщены для поддержки естественной обработки XML-документов.
• В целом, эти конструкции позволяют легко выражать самостоятельные компоненты, использующие библиотеки Scala, не пользуясь специальными языковыми конструкциями.
• Scala допускает внешние расширения компонентов с использованием видов (views)
• Есть поддержка структурных и экзистенциальных типов.
• На текущий момент Scala реализована на платформах Java и .NET.

Объектно-ориентированный язык

В Scala используется чистая объектно-ориентированная модель, похожая на применяемую в Smalltalk: каждое значение — это объект, и каждая операция — это отправка сообщения. Например, сложение x+y интерпретируется как x.+(y), то есть как вызов метода + с аргументом x в качестве объекта-приёмника и y в качестве аргумента метода. Рассмотрим другой пример: 1+2. Это выражение интерпретируется как (1).+(2).Обратите внимание, что скобки вокруг чисел обязательны, потому что лексический анализатор Scala разбивает выражение на лексемы по принципу самого длинного возможного сопоставления. Таким образом, выражение 1.+(2) разобьется на лексемы 1.,+ и 2, потому что лексема 1. длиннее лексемы 1 и первый аргумент сложения будет интерпретирован, как тип Double вместо Int.

Функциональный язык

Каждая функция — это значение. Язык предоставляет легковесный синтаксис для определения анонимных и карринговых функций. Каждая конструкция возвращает значение. Сопоставление с образцом естественно расширяется к обработке XML c помощью регулярных выражений.

Повторное использование и адаптация

Каждая компонентная система с мощными конструкциями абстракции и композиции сталкивается с проблемой, когда дело доходит до интеграции подсистем, разработанных различными командами в разное время. Проблема состоит в том, что интерфейс компонентов, разработанных той или иной группой, часто не подходит клиентам, намеренным использовать этот компонент.

Scala представляет новую концепцию решения проблемы внешней расширяемости — виды (views). Они позволяют расширять класс новыми членами и trait-ами. Виды в Scala переводят в объектно-ориентированное представление используемые в Haskell классы типов. В отличие от классов типов, область видимости видов можно контролировать, причем в разных частях программы могут сосуществовать параллельные виды.

.Net и JVM

.Net и JVM во многом схожи — в том, что они оба поддерживают одиночное наследование классов, множественную реализацию интерфейсов, самоописываемые типы, ленивую загрузку типов. Хотя Scala и разрабатывалась с оглядкой на Java, ставилась также задача поддержки всех возможностей .NET.

Примеры программ

Программа как и в Java представляет собой объект. Этот пример консольной программы которая выводит строчку текста на экран.

 object HelloWorld {
  def main(args: Array[String]) =
    Console.println("Привет, МИР!")
 }

Следующий простой пример программы написан на Java и Scala, демонстрирующий некоторые различия в синтаксисе (постфиксная запись типов переменных, отсутствие специального синтаксиса для доступа к массивам). В этом примере описывается консольная программа, которая выводит все опции, переданные через командную строку. Опции начинаются с символа «-» (минус).

class PrintOptions { public static void main(String[] args) { System.out.println("Выбраны опции:"); for (String arg: args) if (arg.startsWith("-")) System.out.println(" " + arg.substring(1)); } }

object PrintOptions { def main(args: Array[String]) : Unit = { println("Выбраны опции:") for (arg <- args if arg startsWith "-") println(" " + (arg substring 1)) } } // Или в функциональном стиле: object PrintOptions { def main(args: Array[String]) : Unit = println("Выбраны опции:" +: (args withFilter (_ startsWith "-") map (" " + _.drop(1))) mkString "\n") }

Обратите внимание, что в Scala объявляется не класс объекта, а сразу экземпляр объекта. Так естественным способом реализуется шаблон проектирования, где в программе должен быть только один экземпляр класса («Одиночка» — «Singleton»).

Пример программы, которая суммирует все элементы списка, который передаётся через аргументы.

 object Main {
   def main(args: Array[String]) {
     try {
       val elems = args map Integer.parseInt
       println("Сумма аргументов: " + elems.foldRight(0) (_ + _))
     } catch {
       case e: NumberFormatException =>
         println("Ошибка в аргументах. Использовать следует так: scala Main <число1> <число2> ... ")
     }
   }
 }

С помощью метода map перебираются все аргументы. Все они преобразовываются в целое число методом Integer.parseInt и добавляются в список (массив) elems. Затем с помощью метода свёртки списка foldRight вычисляется сумма элементов.

Интеграция с Java

Scala может взаимодействовать с кодом написанным на Java. Все классы из пакета java.lang уже импортированы по умолчанию, в то же время другие должны быть импортированы явно.

Пример

Задача: получить и отформатировать текущую дату в локализации определённой страны, например — Франции.

В библиотеке классов Java уже есть требующаяся нам функциональность в классах Date и DateFormat. Для того, чтобы воспользоваться этим, достаточно просто импортировать эти классы из соответствующих Java пакетов:

 import java.util.{Date, Locale}
 import java.text.DateFormat
 import java.text.DateFormat._
 
 object FrenchDate {
   def main(args: Array[String]) {
     val now = new Date
     val df = getDateInstance(LONG, Locale.FRANCE)
     println(df format now)
   }
 }

См. также

• Lift (фреймворк)
• Circumflex (Scala)
• Groovy
• Boo
• F#
• Nemerle

Ссылки

• The Scala Programming Language (англ.) — веб-сайт языка программирования Scala.
• The Scala Language Specification (англ.) — спецификация языка программирования Scala.
• Руководство по Scala (рус.) перевод англоязычного руководства
• Scala Wiki (англ.) — вики для программистов.
• Путеводитель по Scala: серия статей на сайте IBM developerWorks
• Scala for Java programmers (англ.) — сравнение с Java.
• Обзор языка программирования Scala — перевод статьи, описывающей причину разработки, идеи, возможности языка.