入门Scala(三)-① 函数式编程和异常

函数式编程

① Why-为什么我们要学函数式编程.这种范式的目的

无目的的学习是一种傻瓜才会做的事,我们需要想想为什我们需要学习函数式编程.其目的主要有以下几点.

• spark是使用Scala编写的,其必定揉和了大量的函数式编程代码.不跨过这道坎,很难掌握好spark
• 函数式编程是一种编程范式, 一种不同于面向命令的编程方式.函数式编程以函数为主体来解决问题,而命令式编程关心的是解决问题的步骤.学习函数式编程,我们可以学到另外一种角度的思考方式.

② How-面相对象解决问题方式,函数式解决方式.函数式的基本语法和运行机制

• 面相对象解决问题的方式是基于对象的角度去思考, 当然说到方面层面的是基于面相过程.只是说其思维的方式的转变.

• 函数式编程是通过函数来描述数据和数据之前的映射关系，关心的是数据的映射,这里的函数是数学中的函数.

Scala中函数定义的基本语法

语法

def 函数名 ([参数名 :参数类型],...)[[ :返回值类型] =] {
    // 函数体
}

• 函数的声明关键字为def
• 形参列表,多个参数之前用逗号分隔.变量类型用:分割开
• 函数体,即写业务功能代码
• 返回值, 函数的返回值有三种形式:类型 =、=、啥都不写(即没有:类型也没有=号).

第一种表明了返回类型
第二种表明了返回类型让编译器自动推断
第三种表示无返回值(就算函数体里写return也不生效)

③ How-第一个Scala的函数式编程Demo

非函数式编程

var cnt : Int = _
def increment() {
    cnt += 1
}

函数式编程
该代码遵循函数式编程范式,变量默认是不可变的,该代码并没有改变cnt变量的值

def increment(cnt : Int) = {
    return cnt + 1
}

④ What-函数式编程的长什么样? 函数式编程的思想是什么?

④-① 函数式编程长什么样?

一般具备以下特点的我们都称之为函数式编程.

• immutable data 不可变数据

默认上变量是不可变的.所以没有并发程序的线程安全问你题.

• first class functions

该技术表示函数可以像变量一样使用,被创建、修改、传递、返回。或者是函数中嵌套函数

• 尾递归优化

如果递归过深会导致栈溢出.所以我们使用尾递归优化技术,重用栈,提升性能.这需要编译期支持,python不支持

④-② 函数式编程的思想

如何描述一个问题,分而治之去解决,而不是细节上具体怎么做.

④-③ 拓展1-命令式编程和函数式编程的区别

命令式编程

命令式编程关注的是解决一个问题要怎么做,要求机器一步步执行解决问题.不管是C还是Java都属于命令式编程的思考方式,只是一个是过程式的思考,凡事都要自己做,而Java是面相对象的思考方式,凡事思考有谁适合做这件事.

函数式编程

函数式编程的精髓是如何描述一个问题,分而治之去解决,而不是细节上具体怎么做.

一句话:命令式编程关注要怎么做,函数式编程关注如何描述问题.

⑤ 函数调用机制

⑤-① 函数调用过程

如下代码假设现在函数调用执行到了sum方法体里,此时的函数调用栈如下图

object FuncationCallPosition {

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val n1 = 20
    val n2 = 30
    val res = sum(n1, n2)
    println(res)

  }

  def sum(n1 : Int, n2 : Int) : Int = {
    n1 + n2
  }
}

⑤-② 函数递归调用总结

• 当执行一个函数的时候,会创建一个新的收保护的独立空间,我们称为栈帧(Stack Frame)
• 函数的局部变量是独立的,互补影响.
• 递归必须向递归退出条件逼近,否则会无限递归,导致栈溢出.
• 谁调用函数,谁就接收该函数的返回值.

⑥ 惰性函数

一句话

所谓的惰性函数,在Java中又称为懒加载,即推迟了数据加载到内存中的时间,只有要用到的时候再去加载和计算.

好处

节省内存资源,提高程序初始化的性能.

语法

lazy val 变量名 = 函数名(形参列表)

Demo

def sum(n1 :Int , n2 :Int) : Int = {
    println("+++++++++++")
    return n1 + n2
}
lazy val res = sum(10 ,20)
println("------------")
println("res = " + res)

⑦ 其它细节

⑦-① 函数的形参列表可以是多个,如果函数没有形参,调用时候可以不带()

⑦-② 形参列表和返回列表的数据类型可以是值类型和引用类型

⑦-③ Scala中可以根据函数体最后一行独自推断出返回值类型.此时return省略,返回类型也可以省略.如果加return则必须声明返回类型.

⑦-④ 如果函数声明无返回值(即Unit),则即使函数体内有return关键字也无返回值(test的调用验证了7-1)

def test() : Unit = {
    return 100
}

⑦-⑤ Scala函数的形参中,声明参数的时候可以赋给默认值.如果要在调用的时候更改指定的参数值,可以使用带名参数(写明对应的变量名)

def someOneLoveSomeCity(name : String = "lisi", city : String = "quanzhou") {
    println(s"${name} love ${city}")
}

// 可以这样调用,输出 lisi love beijing
someOneLoveSomeCity(city="beijing")

⑦-⑥ 递归函数未执行之前是无法推断出结果类型,必须有明确返回值类型.

⑦-⑦ Scala支持可变参数,同时Scala的可变参数可必须放在形参列表最后

def sum(args : Int*) : Int = {

    var sum = 0
    for (item <- args) {
        sum += item
    }
    return sum
}

⑦-⑧ 如果定义的函数没有形参可以省略大括号,如果没有返回值可以省略:Int和=同时不写.(以下两段代码等效)

def f1 = "hello world"

def f1() : Unit = {
    hello world
}

异常

① 为什么有异常机制

Scala也提供了异常处理机制(try...catch), 用来处理程序运行过程中可能抛出的异常;.和Java基本类似.

在Scala中以下两种方式,即捕获异常的大小部分顺序,这一点和Java不一样.Java规定范围更小的异常要放在前面,放在后面会报错.Scala不会报错,不过这样做并没有意义.

② 异常demo

try {
     10 / 0
}catch {
    case ex: ArithmeticException => {
        println("捕获了算术异常")
    }
    case ex: Exception => {
        println("捕获了异常")
    }
} finally {
    println("释放资源")
}

try {
     10 / 0
}catch {
    case ex: Exception => {
        println("捕获了异常")
    }
    case ex: ArithmeticException => {
        println("捕获了算术异常")
    }

} finally {
    println("释放资源")
}

③ 异常的一些细节

• Scala中没有编译时异常的概念,所有异常都是Runtime异常
• Scala中用throw关键字,抛出一个异常对象.
• 所有异常都是Throwable的子类型, throw表达式的类型时Nothing.因为Nothing是任何类型的子类型,所以throw可以用在任何需要类型的地方.
• Scala可以使用throws关键字或者@throws注解来声明异常.

引用了以下博客的观点

函数式编程