Scala (язык программирования)

Scala

Файл:Scala logo.png
Класс языка:	Мультипарадигмальный: функциональный, объектно-ориентированный, императивный
Появился в:	2003 г.
Автор(ы):	Martin Odersky
Последняя версия:	2.7.7 (28 октября 2009)
Типизация данных:	статическая, строгая, inferred, structural
Испытал влияние:	Java, Pizza, Haskell, Erlang, Standard ML,C#, Objective Caml, Smalltalk, Scheme

Scala — мультипарадигмальный язык программирования, спроектированный кратким и типобезопасным для простого и быстрого программирования. В нем органично сочетаются возможности функционального и объектно ориентированного программирования. Основной целью разработки был язык, обладающий хорошей поддержкой компонентного ПО.

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.

Конечно, Scala впитала значительное число концепций и синтаксических соглашений Java и C#. Способ выражения свойств во многом заимствован из Sather. 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, обобщенные в контексте полноценных компонентов. В некотором смысле Scala — это продолжение работы Pizza. 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 нее 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.

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, множественное наследование интерфейсов, самоописываемые типы, ленивую загрузку типов. Кроме того, .Net Framework предоставляет поддержку свойств, атрибутов, типов-значений (структур), перечислений и событий. 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. <source lang="scala">

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

</source>

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).

Java	Scala
<source lang="java"> 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)); } } </source>	<source lang="scala"> object PrintOptions { def main(args: Array[String]) : unit = { System.out.println("Выбраны опции:"); for (val arg <- args) if (arg.startsWith("-")) System.out.println(" "+arg.substring(1)); } } </source>

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. <source lang="scala">

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> ... ")
    }
  }
}

</source> 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: <source lang="scala">

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)
  }
}

</source>

См. также

• Groovy
• Boo
• F＃
• Nemerle
• Сравнение возможностей Scala с другими языками см. в статье Сравнение языков программирования

Ссылки

• The Scala Programming Language(англ.) — веб-сайт языка программирования Scala.
• The Scala Language Specification(англ.) — спецификация языка программирования Scala.
• 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 cтатьи, описывающей причину разработки, идеи, возможности языка.
• Lift — MVC-фреймворк на Scala для создания веб-приложений, основанный на лучших идеях веб-фреймворков Seaside, Ruby on Rails, Django, Wicket
• Scala: введение в мир FL JVM (part #1)Actors (part #2) Functional Language (part #3)