Scala编程详解15：模式匹配

2021-06-20 本文已影响0人勇于自信

模式匹配是Scala中非常有特色，非常强大的一种功能。模式匹配，其实类似于Java中的swich case语法，即对一个值进行条件判断，然后针对不同的条件，进行不同的处理。
但是Scala的模式匹配的功能比Java的swich case语法的功能要强大地多，Java的swich case语法只能对值进行匹配。但是Scala的模式匹配除了可以对值进行匹配之外，还可以对类型进行匹配、对Array和List的元素情况进行匹配、对case class进行匹配、甚至对有值或没值（Option）进行匹配。
而且对于Spark来说，Scala的模式匹配功能也是极其重要的，在spark源码中大量地使用了模式匹配功能。因此为了更好地编写Scala程序，并且更加通畅地看懂Spark的源码，学好模式匹配都是非常重要的。本章大纲：
1、模式匹配的基础语法（案例：成绩评价）
2、对类型进行模式匹配（案例：异常处理）
3、对Array和List的元素进行模式匹配（案例：对朋友打招呼）
4、case class与模式匹配（案例：学校门禁）
5、Option与模式匹配（案例：成绩查询）

1、模式匹配的基础语法（案例：成绩评价）

Scala是没有Java中的switch case语法的，相对应的，Scala提供了更加强大的match case语法，即模式匹配，类替代switch case，match case也被称为模式匹配
Scala的match case与Java的switch case最大的不同点在于，Java的switch case仅能匹配变量的值，比1、2、3等；而Scala的match case可以匹配各种情况，比如变量的类型、集合的元素、有值或无值
match case的语法如下：
变量 match { case 值 => 代码 }。如果值为下划线，则代表了不满足以上所有情况下的默认情况如何处理。此外，match case中，只要一个case分支满足并处理了，就不会继续判断下一个case分支了。（与Java不同，java的switch case需要用break阻止）
match case语法最基本的应用，就是对变量的值进行模式匹配

模式匹配

案例：成绩评价

def judgeGrade(grade: String) {
  grade match {
    case "A" => println("Excellent")
    case "B" => println("Good")
    case "C" => println("Just so so")
    case _ => println("you need work harder")
  }
}

在模式匹配中使用if守卫

Scala的模式匹配语法，有一个特点在于，可以在case后的条件判断中，不仅仅只是提供一个值，而是可以在值后面再加一个if守卫，进行双重过滤

案例：成绩评价（升级版）

def judgeGrade(name: String, grade: String) {
  grade match {
    case "A" => println(name + ", you are excellent")
    case "B" => println(name + ", you are good")
    case "C" => println(name + ", you are just so so")
    case _ if name == "leo" => println(name + ", you are a good boy, come on")
    case _ => println("you need to work harder")
  }
}

在模式匹配中进行变量赋值

Scala的模式匹配语法，有一个特点在于，可以将模式匹配的默认情况，下划线，替换为一个变量名，此时模式匹配语法就会将要匹配的值赋值给这个变量，从而可以在后面的处理语句中使用要匹配的值

为什么有这种语法？？思考一下。因为只要使用用case匹配到的值，是不是我们就知道这个值啦！！在这个case的处理语句中，是不是就直接可以使用写程序时就已知的值！

但是对于下划线这种情况，所有不满足前面的case的值，都会进入这种默认情况进行处理，此时如果我们在处理语句中需要拿到具体的值进行处理呢？那就需要使用这种在模式匹配中进行变量赋值的语法！！

案例：成绩评价（升级版）

def judgeGrade(name: String, grade: String) {
  grade match {
    case "A" => println(name + ", you are excellent")
    case "B" => println(name + ", you are good")
    case "C" => println(name + ", you are just so so")
    case _grade if name == "leo" => println(name + ", you are a good boy, come on, your grade is " + _grade)
    case _grade => println("you need to work harder, your grade is " + _grade)
  }
}

2、对类型进行模式匹配

Scala的模式匹配一个强大之处就在于，可以直接匹配类型，而不是值！！！这点是java的switch case绝对做不到的。

理论知识：对类型如何进行匹配？其他语法与匹配值其实是一样的，但是匹配类型的话，就是要用“case 变量: 类型 => 代码”这种语法，而不是匹配值的“case 值 => 代码”这种语法。

案例：异常处理

import java.io._

def processException(e: Exception) {
  e match {
    case e1: IllegalArgumentException => println("you have illegal arguments! exception is: " + e1)
    case e2: FileNotFoundException => println("cannot find the file you need read or write!, exception is: " + e2)
    case e3: IOException => println("you got an error while you were doing IO operation! exception is: " + e3)
    case _: Exception => println("cannot know which exception you have!" )
  }
}

3、对Array和List的元素进行模式匹配（案例：对朋友打招呼）

对Array进行模式匹配，分别可以匹配带有指定元素的数组、带有指定个数元素的数组、以某元素打头的数组

对List进行模式匹配，与Array类似，但是需要使用List特有的::操作符

案例：对朋友打招呼

def greeting(arr: Array[String]) {
  arr match {
    case Array("Leo") => println("Hi, Leo!")
    case Array(girl1, girl2, girl3) => println("Hi, girls, nice to meet you. " + girl1 + " and " + girl2 + " and " + girl3)
    case Array("Leo", _*) => println("Hi, Leo, please introduce your friends to me.")
    case _ => println("hey, who are you?")
  }
}

def greeting(list: List[String]) {
  list match {
    case "Leo" :: Nil => println("Hi, Leo!")
    case girl1 :: girl2 :: girl3 :: Nil => println("Hi, girls, nice to meet you. " + girl1 + " and " + girl2 + " and " + girl3)
    case "Leo" :: tail => println("Hi, Leo, please introduce your friends to me.")
    case _ => println("hey, who are you?")
  }
}

4、case class与模式匹配（案例：学校门禁）

Scala中提供了一种特殊的类，用case class进行声明，中文也可以称作样例类。case class其实有点类似于Java中的JavaBean的概念。即只定义field，并且由Scala编译时自动提供getter和setter方法，但是没有method。

case class的主构造函数接收的参数通常不需要使用var或val修饰，Scala自动就会使用val修饰（但是如果你自己使用var修饰，那么还是会按照var来）

Scala自动为case class定义了伴生对象，也就是object，并且定义了apply()方法，该方法接收主构造函数中相同的参数，并返回case class对象

案例：学校门禁

class Person
case class Teacher(name: String, subject: String) extends Person
case class Student(name: String, classroom: String) extends Person

def judgeIdentify(p: Person) {
  p match {
    case Teacher(name, subject) => println("Teacher, name is " + name + ", subject is " + subject)
    case Student(name, classroom) => println("Student, name is " + name + ", classroom is " + classroom)
    case _ => println("Illegal access, please go out of the school!")
  }  
}

5、Option与模式匹配（案例：成绩查询）

Scala有一种特殊的类型，叫做Option。Option有两种值，一种是Some，表示有值，一种是None，表示没有值。

Option通常会用于模式匹配中，用于判断某个变量是有值还是没有值，这比null来的更加简洁明了

Option的用法必须掌握，因为Spark源码中大量地使用了Option，比如Some(a)、None这种语法，因此必须看得懂Option模式匹配，才能够读懂spark源码。

案例：成绩查询

val grades = Map("Leo" -> "A", "Jack" -> "B", "Jen" -> "C")

def getGrade(name: String) {
  val grade = grades.get(name)
  grade match {
    case Some(grade) => println("your grade is " + grade)
    case None => println("Sorry, your grade information is not in the system")
  }
}