Scala (язык программирования)
Scala | |
---|---|
Класс языка | Мультипарадигмальный: функциональный, объектно-ориентированный, императивный |
Появился в | 20 января 2004 |
Автор | Мартин Одерски |
Разработчик | Programming Methods Laboratory of EPFL |
Расширение файлов | .scala или .sc |
Выпуск |
|
Система типов | статическая, строгая, с автовыведением типов, структурная |
Испытал влияние | Java, Haskell, Erlang, Standard ML, Objective Caml, Smalltalk, Scheme, Algol68, Lisp |
Повлиял на | Kotlin, Swift |
Лицензия | BSD и Apache License 2.0[2] |
Сайт | scala-lang.org (англ.) |
Платформа | Java Virtual Machine, JavaScript[3] и Native[вд][4] |
Медиафайлы на Викискладе |
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 Одерски, язык реализован для платформ Java и JavaScript. По мнению Джеймса Стрэчена[англ.], создателя языка программирования Groovy, Scala может стать преемником языка Java[5].
История
Язык был создан в 2001—2004 годах в Лаборатории методов программирования EPFL. Он стал результатом исследований, направленных на разработку улучшенной языковой поддержки компонентного программного обеспечения. За основу при разработке языка были взяты две идеи:
- 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.
- 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.
Язык был выпущен для общего пользования на платформе JVM в январе 2004 года и на платформе .NET в июне 2004 года, в 2016 году создан LLVM-компилятор (Scala Native)[6].
Истоки дизайна
На дизайн языка оказали влияние многие языки и исследовательские работы.
Прежде всего, язык впитал 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. Язык включает единообразную объектную модель — в том смысле, что любое значение является объектом, а любая операция — вызовом метода. При этом является также функциональным языком в том смысле, что функции — это полноправные значения.
В Scala включены мощные и единообразные концепции абстракций как для типов, так и для значений. В частности, язык содержит гибкие симметричные конструкции примесей для композиции классов и типажей. Возможно позволяет производить декомпозицию объектов путём сравнения с образцом; образцы и выражения при этом 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.
Язык допускает внешние расширения компонентов с использованием представлений (views). Возможности обобщённого программирования реализуются за счёт поддержки обобщённых функций (generics), в том числе высшего типажа (generics of a higher kind). Кроме различных классических структурных типов данных, в язык включена поддержка экзистенциальных типов.
Объектно-ориентированный язык
В языке 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 y
и x
в качестве объекта-приёмника.
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[7].
Функциональный язык
Каждая функция — это значение. Язык предоставляет легковесный синтаксис для определения анонимных и каррированных функций. Каждая конструкция возвращает значение. Сопоставление с образцом естественно применимо к обработке XML с 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 — представления (views). Они позволяют расширять класс новыми членами и типажами. Представления в Scala в некотором смысле соответствуют классам типов, используемым в Haskell, но в отличие от классов типов, область видимости представлений можно контролировать, причём в разных частях программы могут сосуществовать параллельные представления.
Примеры программ
Программа, как и в Java, представляет собой класс. Это пример консольной программы, которая выводит строчку текста на экран.
object HelloWorld {
def main(args: Array[String]) =
println("Привет, МИР!")
}
// Более короткая версия
object HelloWorld extends App {
println("Привет, МИР!")
}
Следующий простой пример программы написан на Java, Scala и C#, демонстрируя 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:
class PrintOptions {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Выбраны опции:");
Stream.of(args)
.filter(arg -> arg.startsWith("-"))
.map(arg -> arg.substring(1))
.forEach(System.out::println);
}
}
// Scala:
object PrintOptions {
def main(args: Array[String]) {
println("Выбраны опции:")
for (arg <- args if arg startsWith "-") {
println(" " + (arg substring 1))
}
}
}
// В функциональном стиле Scala:
object PrintOptions {
def main(args: Array[String]) =
println("Выбраны опции:" +: (args filter (_ startsWith "-") map (" " + _.drop(1))) mkString "\n")
}
// В функциональном стиле C#:
class PrintOptions {
static void Main(String[] args) {
Console.WriteLine("Выбраны опции:" + args.Where(x => x.StartsWith("-")).Aggregate((r, x) => r + " " + x.Substring(1)));
}
}
// В функциональном стиле Java:
class PrintOptions {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Выбраны опции:\n" +
Arrays.stream(args)
.filter(o -> o.startsWith("-"))
.map(o -> " " + o.substring(1))
.collect(Collectors.joining("\n")));
}
}
В Scala "object" - это класс, имеющий ровно один экземпляр, который создается автоматически при обращении к object[8]. 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 {
println("Сумма аргументов: " + args.map(_.toInt).sum)
} catch {
case e: NumberFormatException =>
println("Ошибка в аргументах. Использовать следует так: scala Main <число1> <число2> ... ")
}
}
}
На Java:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
System.out.println("Сумма аргументов: " + Arrays.stream(args).mapToInt(Integer::parseInt).sum());
} catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("Ошибка в аргументах. Использовать следует так: java 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 подключены по умолчанию, в то же время другие должны быть подключены явно.
Использование
Основные веб-фреймворки, написанные на Scala — Play, Lift. Среди их пользователей отмечены ряд крупных сервисов, в частности, Play используют Gilt и Coursera[9], а Foursquare — Lift[10].
Социальная сеть LinkedIn использует микрофреймворк Scalatra для поддержки своего Signal API[11].
В апреле 2009 года Twitter объявил, что перевёл значительную часть своего серверного кода с Ruby на Scala и собирается перевести оставшийся[12]. В апреле 2011 онлайн-версия газеты The Guardian была переведена с Java на Scala[13].
Проекты фонда Apache: Apache Spark, Apache Kafka написаны в основном на Scala.
Одним из активных пользователей языка также является банк UBS[14].
Важная составляющая инфраструктуры разработки на Scala — средство автоматической сборки Sbt — также написана на Scala.
Примечания
- ↑ https://www.scala-lang.org/download/3.5.0.html
- ↑ https://www.scala-lang.org/news/2.12.8
- ↑ http://www.scala-js.org/
- ↑ http://www.scala-native.org/
- ↑ Strachan, James Scala as the long term replacement for java/javac? (6 июля 2009). Дата обращения: 7 января 2012. Архивировано 10 февраля 2012 года.
- ↑ Paul Krill. Scala language moves closer to bare metal . Infoworld (11 мая 2016). Дата обращения: 4 декабря 2016. Архивировано 27 ноября 2016 года.
- ↑ Архивированная копия . Дата обращения: 7 ноября 2010. Архивировано из оригинала 5 июля 2010 года.
- ↑ Singleton Objects | Tour of Scala | Scala Documentation . Дата обращения: 10 декабря 2023. Архивировано 10 декабря 2023 года.
- ↑ Why we love Scala at Coursera . Дата обращения: 26 октября 2014. Архивировано 1 апреля 2014 года.
- ↑ Scala, Lift, and the Future . Дата обращения: 26 октября 2014. Архивировано 13 января 2016 года.
- ↑ Synodinos, Dionysios G. LinkedIn Signal: A Case Study for Scala, JRuby and Voldemort . InfoQ (11 октября 2010). Дата обращения: 26 октября 2014. Архивировано 26 октября 2014 года.
- ↑ Greene, Kate The Secret Behind Twitter's Growth, How a new Web programming language is helping the company handle its increasing popularity. Technology Review. MIT (1 апреля 2009). Дата обращения: 6 апреля 2009. Архивировано 17 апреля 2012 года.
- ↑ Guardian switching from Java to Scala . Heise Online (5 апреля 2011). Дата обращения: 5 апреля 2011. Архивировано 9 апреля 2011 года.
- ↑ Binstock, Andrew. Interview with Scala's Martin Odersky . Dr. Dobb's Journal (14 июля 2011). Дата обращения: 10 февраля 2012. Архивировано 20 февраля 2012 года.
Литература
Англоязычная
- Joshua D. Suereth. Scala in Depth (неопр.). — Manning Publications[англ.], 2012. — С. 225. — ISBN 978-1-935182-70-2.
- Gregory Meredith. Monadic Design Patterns for the Web (неопр.). — 1st. — 2011. — С. 300.
- Nilanjan Raychaudhuri. Scala in Action (неопр.). — 1st. — Manning, 2013. — С. 525. — ISBN 978-1-935182-75-7.
- Dean Wampler, Alex Payne. Programming Scala: Scalability = Functional Programming + Objects (англ.). — 1st. — O’Reilly Media, 2009. — P. 448. — ISBN 0-596-15595-6.
- Martin Odersky, Lex Spoon, Bill Venners. Programming in Scala: A Comprehensive Step-by-step Guide (англ.). — 2nd. — Artima Inc, 2010. — P. 883/852. — ISBN 978-0-9815316-4-9.
- David Pollak. Beginning Scala (неопр.). — 1st. — Apress, 2009. — С. 776. — ISBN 1-4302-1989-0. Архивная копия от 5 декабря 2010 на Wayback Machine
- Perrett, Tim. Lift in Action (неопр.). — 1st. — Manning, 2011. — С. 450. — ISBN 978-1-935182-80-1.
- Christos Loverdos, Apostolos Syropoulos. Steps in Scala: An Introduction to Object-Functional Programming (англ.). — 1st. — Cambridge University Press, 2010. — P. xviii + 485. — ISBN 978-0-521-74758-5.
- Venkat Subramaniam. Programming Scala: Tackle Multi-Core Complexity on the Java Virtual Machine (англ.). — 1st. — Pragmatic Bookshelf[англ.], 2009. — P. 250. — ISBN 1-934356-31-X.
- Cay Horstmann. Scala for the Impatient (неопр.). — 1st. — Addison-Wesley Professional, 2012. — С. 360. — ISBN 0-321-77409-4.
Русскоязычная
- Хорстман К. Scala для нетерпеливых. — ДМК пресс, 2013. — 408 с. — ISBN 978-5-94074-920-2, 978-0-321-77409-5.
- Одерски М., Спун Л., Веннерс Б. Scala. Профессиональное программирование = Programming in Scala: Updated for Scala 2.12. — Питер, 2018. — 688 с. — ISBN 978-5-496-02951-3.
- Прокопец А. Конкурентное программирование на SCALA. — ДМК пресс, 2017. — 342 с. — ISBN 978-5-97060-572-1.
- Scala в примерах, перевод руководства Мартина Одерски в викиучебнике
- Scala Школа! и Эффективная Scala — русские версии открытых учебников от Twitter
- Путеводитель по Scala: серия статей на сайте IBM developerWorks
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
- Обзор языка программирования Scala — перевод статьи, описывающей причину разработки, идеи, возможности языка.