Scala 入门指南

用户国营 · 2025-4-19 07:53:31

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Scala 入门指南

目录

简介
环境搭建
基础语法
面向对象编程
函数式编程
聚集
模式匹配
特质
隐式转换
并发编程
与 Java 互操纵
最佳实践
常见题目

简介

Scala 是一种多范式编程语言，联合了面向对象编程和函数式编程的特性。它运行在 JVM 上，与 Java 完全兼容，并且可以调用 Java 库。
Scala 的重要特性

面向对象和函数式编程的联合
静态范例体系
范例推断
模式匹配
高阶函数
不可变数据结构
并发编程支持
与 Java 互操纵

环境搭建

1. 安装 JDK

Scala 需要 JDK 环境，保举使用 JDK 8 或更高版本。

# 检查 Java 版本
java -version

复制代码

2. 安装 Scala

方法一：使用 SDKMAN（保举）

# 安装 SDKMAN
curl -s "https://get.sdkman.io" | bash
source "$HOME/.sdkman/bin/sdkman-init.sh"
# 安装 Scala
sdk install scala

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方法二：直接下载安装

从 Scala 官网下载安装包并安装。
3. 安装 IDE

保举使用 IntelliJ IDEA 或 VS Code 配合 Scala 插件。
IntelliJ IDEA

下载并安装 IntelliJ IDEA
安装 Scala 插件：File → Settings → Plugins → 搜索 “Scala” → 安装
重启 IDE

VS Code

安装 VS Code
安装 “Scala (Metals)” 插件
安装 “Scala Syntax (official)” 插件

4. 验证安装

# 检查 Scala 版本
scala -version
# 启动 Scala REPL
scala

复制代码

基础语法

1. 变量和常量

// 变量（可变）
var x = 10
x = 20 // 可以修改
// 常量（不可变）
val y = 30
// y = 40 // 编译错误，不能修改
// 类型声明（可选）
val name: String = "Scala"
var age: Int = 25

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2. 基本数据范例

// 数值类型
val byte: Byte = 127
val short: Short = 32767
val int: Int = 2147483647
val long: Long = 9223372036854775807L
val float: Float = 3.14f
val double: Double = 3.141592653589793
// 字符
val char: Char = 'A'
// 布尔值
val boolean: Boolean = true
// 字符串
val string: String = "Hello, Scala!"

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3. 字符串操纵

val name = "Scala"
val version = 3.0
// 字符串插值
val message = s"$name version $version"
val message2 = s"${name.toUpperCase} version ${version + 0.1}"
// 多行字符串
val multiline = """
|This is a
|multiline
|string
|""".stripMargin

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4. 运算符

// 算术运算符
val a = 10
val b = 3
val sum = a + b
val diff = a - b
val product = a * b
val quotient = a / b
val remainder = a % b
// 比较运算符
val isEqual = a == b
val isNotEqual = a != b
val isGreater = a > b
val isLess = a < b
val isGreaterOrEqual = a >= b
val isLessOrEqual = a <= b
// 逻辑运算符
val p = true
val q = false
val and = p && q
val or = p || q
val not = !p

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5. 条件语句

// if-else 语句
val age = 20
val status = if (age >= 18) "成年" else "未成年"
// 多分支 if-else
val grade = 85
val level = if (grade >= 90) "A"
else if (grade >= 80) "B"
else if (grade >= 70) "C"
else if (grade >= 60) "D"
else "F"

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6. 循环

// for 循环
for (i <- 1 to 5) {
println(i)
}
// 带过滤器的 for 循环
for (i <- 1 to 10 if i % 2 == 0) {
println(i)
}
// for 推导式
val squares = for (i <- 1 to 5) yield i * i
// while 循环
var i = 1
while (i <= 5) {
println(i)
i += 1
}
// do-while 循环
var j = 1
do {
println(j)
j += 1
} while (j <= 5)

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面向对象编程

1. 类定义

// 简单类
class Person {
var name: String = ""
var age: Int = 0
def sayHello(): Unit = {
println(s"Hello, my name is $name and I am $age years old.")
}
}
// 主构造函数
class Person(val name: String, var age: Int) {
def sayHello(): Unit = {
println(s"Hello, my name is $name and I am $age years old.")
}
}
// 辅助构造函数
class Person {
var name: String = ""
var age: Int = 0
def this(name: String) {
this()
this.name = name
}
def this(name: String, age: Int) {
this(name)
this.age = age
}
}

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2. 对象（单例）

// 单例对象
object Singleton {
def sayHello(): Unit = {
println("Hello from singleton!")
}
}
// 伴生对象
class Person(val name: String) {
def sayHello(): Unit = {
println(s"Hello, my name is $name")
}
}
object Person {
def apply(name: String): Person = new Person(name)
def unapply(person: Person): Option[String] = Some(person.name)
}

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3. 继承

// 基类
class Animal(val name: String) {
def makeSound(): Unit = {
println("Some sound")
}
}
// 子类
class Dog(name: String) extends Animal(name) {
override def makeSound(): Unit = {
println("Woof!")
}
}
// 抽象类
abstract class Shape {
def area(): Double
def perimeter(): Double
}
class Circle(radius: Double) extends Shape {
def area(): Double = Math.PI * radius * radius
def perimeter(): Double = 2 * Math.PI * radius
}

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4. 封装

class BankAccount {
private var balance = 0.0
def deposit(amount: Double): Unit = {
if (amount > 0) {
balance += amount
}
}
def withdraw(amount: Double): Boolean = {
if (amount > 0 && amount <= balance) {
balance -= amount
true
} else {
false
}
}
def getBalance: Double = balance
}

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函数式编程

1. 函数定义

// 基本函数
def add(x: Int, y: Int): Int = x + y
// 无参数函数
def getCurrentTime(): Long = System.currentTimeMillis()
// 默认参数
def greet(name: String, greeting: String = "Hello"): String = {
s"$greeting, $name!"
}
// 命名参数
def createPerson(name: String, age: Int, city: String): String = {
s"$name is $age years old and lives in $city"
}
val person = createPerson(name = "Alice", age = 30, city = "New York")

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2. 高阶函数

// 函数作为参数
def applyOperation(x: Int, f: Int => Int): Int = f(x)
val double = (x: Int) => x * 2
val square = (x: Int) => x * x
val result1 = applyOperation(5, double) // 10
val result2 = applyOperation(5, square) // 25
// 函数作为返回值
def multiplier(factor: Int): Int => Int = {
(x: Int) => x * factor
}
val multiplyByTwo = multiplier(2)
val result3 = multiplyByTwo(5) // 10

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3. 匿名函数

// 基本匿名函数
val add = (x: Int, y: Int) => x + y
// 简写形式
val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5)
val doubled = numbers.map(x => x * 2)
val evenNumbers = numbers.filter(_ % 2 == 0)
// 部分应用函数
val sum = (a: Int, b: Int, c: Int) => a + b + c
val addOneAndTwo = sum(1, 2, _)
val result = addOneAndTwo(3) // 6

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4. 柯里化

// 柯里化函数
def add(x: Int)(y: Int): Int = x + y
val addOne = add(1)_
val result = addOne(5) // 6
// 非柯里化转柯里化
def nonCurriedAdd(x: Int, y: Int): Int = x + y
def curriedAdd = (nonCurriedAdd _).curried

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聚集

1. 不可变聚集

// List
val list = List(1, 2, 3, 4, 5)
val first = list.head
val rest = list.tail
val newList = 0 :: list // 在头部添加元素
val concatenated = list ++ List(6, 7) // 连接列表
// Set
val set = Set(1, 2, 3, 3, 4, 4, 5) // 结果为 Set(1, 2, 3, 4, 5)
val contains = set.contains(3) // true
val newSet = set + 6 // 添加元素
// Map
val map = Map("a" -> 1, "b" -> 2, "c" -> 3)
val value = map("a") // 1
val valueOrDefault = map.getOrElse("d", 0) // 0
val newMap = map + ("d" -> 4) // 添加键值对

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2. 可变聚集

import scala.collection.mutable
// 可变 ListBuffer
val buffer = mutable.ListBuffer(1, 2, 3)
buffer += 4 // 添加元素
buffer -= 2 // 移除元素
// 可变 Set
val mutableSet = mutable.Set(1, 2, 3)
mutableSet += 4 // 添加元素
mutableSet -= 2 // 移除元素
// 可变 Map
val mutableMap = mutable.Map("a" -> 1, "b" -> 2)
mutableMap("c") = 3 // 添加或更新键值对
mutableMap -= "a" // 移除键值对

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3. 聚集操纵

val numbers = List(1, 2, 3, 4, 5)
// 映射
val doubled = numbers.map(_ * 2) // List(2, 4, 6, 8, 10)
// 过滤
val evenNumbers = numbers.filter(_ % 2 == 0) // List(2, 4)
// 扁平化
val nestedList = List(List(1, 2), List(3, 4), List(5))
val flattened = nestedList.flatten // List(1, 2, 3, 4, 5)
// 扁平映射
val flatMapped = nestedList.flatMap(identity) // List(1, 2, 3, 4, 5)
// 折叠
val sum = numbers.foldLeft(0)(_ + _) // 15
val product = numbers.foldRight(1)(_ * _) // 120
// 归约
val max = numbers.reduce((a, b) => if (a > b) a else b) // 5

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模式匹配

1. 基本模式匹配

def matchNumber(x: Int): String = x match {
case 0 => "zero"
case 1 => "one"
case 2 => "two"
case _ => "many"
}
// 匹配多个值
def matchMultiple(x: Int): String = x match {
case 0 | 1 | 2 => "small"
case 3 | 4 | 5 => "medium"
case _ => "large"
}

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2. 范例模式匹配

def matchType(x: Any): String = x match {
case s: String => s"String: $s"
case i: Int => s"Integer: $i"
case d: Double => s"Double: $d"
case _ => "Unknown type"
}

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3. 序列模式匹配

def matchList(list: List[Int]): String = list match {
case Nil => "Empty list"
case List(x) => s"Single element: $x"
case List(x, y) => s"Two elements: $x and $y"
case x :: rest => s"First element: $x, rest: $rest"
}

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4. 样例类模式匹配

// 定义样例类
case class Person(name: String, age: Int)
case class Dog(name: String, breed: String)
// 模式匹配
def matchPerson(person: Any): String = person match {
case Person(name, age) => s"Person: $name, $age years old"
case Dog(name, breed) => s"Dog: $name, breed: $breed"
case _ => "Unknown"
}

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特质

1. 基本特质

// 定义特质
trait Speaker {
def speak(): String
}
// 实现特质
class Dog extends Speaker {
def speak(): String = "Woof!"
}
class Cat extends Speaker {
def speak(): String = "Meow!"
}

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2. 带实现的特质

trait Animal {
def name: String
def makeSound(): String
def description(): String = s"$name says ${makeSound()}"
}
class Dog(val name: String) extends Animal {
def makeSound(): String = "Woof!"
}
class Cat(val name: String) extends Animal {
def makeSound(): String = "Meow!"
}

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3. 特质叠加

trait Logging {
def log(msg: String): Unit = println(s"Log: $msg")
}
trait TimestampLogging extends Logging {
override def log(msg: String): Unit = {
val timestamp = java.time.Instant.now()
super.log(s"[$timestamp] $msg")
}
}
trait ShortLogging extends Logging {
override def log(msg: String): Unit = {
if (msg.length > 20) {
super.log(msg.substring(0, 20) + "...")
} else {
super.log(msg)
}
}
}
// 特质叠加顺序从右到左
class MyClass extends ShortLogging with TimestampLogging {
def doSomething(): Unit = {
log("This is a very long message that should be shortened")
}
}

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隐式转换

1. 基本隐式转换

// 定义隐式转换
implicit def intToString(x: Int): String = x.toString
// 使用隐式转换
val str: String = 42 // 自动转换为 "42"

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2. 隐式参数

// 定义带有隐式参数的函数
def greet(name: String)(implicit greeting: String): String = {
s"$greeting, $name!"
}
// 定义隐式值
implicit val defaultGreeting: String = "Hello"
// 使用隐式参数
val message = greet("Alice") // "Hello, Alice!"
// 显式提供参数
val customMessage = greet("Bob")("Hi") // "Hi, Bob!"

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3. 范例类

// 定义类型类
trait Show[A] {
def show(a: A): String
}
// 为 Int 实现类型类
implicit val intShow: Show[Int] = new Show[Int] {
def show(a: Int): String = a.toString
}
// 为 String 实现类型类
implicit val stringShow: Show[String] = new Show[String] {
def show(a: String): String = a
}
// 使用类型类
def printValue[A](a: A)(implicit show: Show[A]): Unit = {
println(show.show(a))
}
printValue(42) // 打印 "42"
printValue("Hello") // 打印 "Hello"

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并发编程

1. Future

import scala.concurrent.Future
import scala.concurrent.ExecutionContext.Implicits.global
// 创建 Future
val future = Future {
Thread.sleep(1000)
42
}
// 处理 Future 结果
future.onComplete {
case scala.util.Success(value) => println(s"Result: $value")
case scala.util.Failure(exception) => println(s"Error: ${exception.getMessage}")
}
// 使用 map 和 flatMap
val futureResult = future.map(_ * 2).map(_.toString)
// 使用 for 推导式
val combinedFuture = for {
a <- Future { 10 }
b <- Future { 20 }
} yield a + b

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2. Actor 模型（Akka）

import akka.actor.{Actor, ActorSystem, Props}
// 定义 Actor
class Greeter extends Actor {
def receive = {
case "hello" => println("Hello, world!")
case msg: String => println(s"Received: $msg")
case _ => println("Unknown message")
}
}
// 创建 Actor 系统
val system = ActorSystem("MySystem")
val greeter = system.actorOf(Props[Greeter], "greeter")
// 发送消息
greeter ! "hello"
greeter ! "How are you?"
// 关闭系统
system.terminate()

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与 Java 互操纵

1. 调用 Java 代码

// 导入 Java 类
import java.util.Date
// 创建 Java 对象
val date = new Date()
println(date)
// 调用 Java 方法
val list = new java.util.ArrayList[String]()
list.add("Scala")
list.add("Java")
println(list)

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2. Java 调用 Scala 代码

// Scala 类
class ScalaClass(val name: String) {
def greet(): String = s"Hello from $name"
}
// 伴生对象
object ScalaClass {
def create(name: String): ScalaClass = new ScalaClass(name)
}

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// Java 代码
ScalaClass scala = ScalaClass.create("Scala");
String greeting = scala.greet();
System.out.println(greeting);

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最佳实践

1. 代码风格

使用驼峰定名法
类名首字母大写
方法名首字母小写
使用有意义的变量名
得当添加注释

2. 函数式编程原则

优先使用不可变数据
使用纯函数
克制副作用
使用高阶函数和组合

3. 错误处理

// 使用 Option
def divide(a: Int, b: Int): Option[Int] = {
if (b != 0) Some(a / b) else None
}
// 使用 Try
import scala.util.Try
def safeDivide(a: Int, b: Int): Try[Int] = Try(a / b)
// 使用 Either
def parseNumber(s: String): Either[String, Int] = {
try {
Right(s.toInt)
} catch {
case _: NumberFormatException => Left(s"Invalid number: $s")
}
}

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常见题目

1. 编译错误

范例不匹配
缺少分号
括号不匹配
导入错误

2. 运行时错误

空指针异常
范例转换错误
并发题目

3. 性能题目

内存泄漏
过分使用递归
聚集操纵效率

4. 调试技巧

使用 println 调试
使用 IDE 调试器
使用日志框架
单元测试

学习资源

Scala 官方文档
Scala School
Scala 编程（册本）
Scala 函数式编程（册本）
Coursera Scala 课程

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