Краткое введение в Scala для разработчиков на других языках. Рассмотрены несколько простых программ, написанных с использованием красивых возможностей Scala.

1. Scala для всех
Арсений Жижелев, Мэйл.Ру Геймз

2. Предыстория

3. Мартин Одерски (Martin Odersky, 1958) —
немецкий учёный в области компьютерных наук
и профессор EPFL в Швейцарии.
Специализируется на статическом анализе
кода и языках программирования. Разработал
язык программирования Scala, поддержку
Generics в Java и создал текущую версию javac,
компилятора языка Java.
В 2011 основал Typesafe, компанию, которая
ставит своей целью поддержку и
популяризацию языка Scala.
(Википедия)
Мартин Одерски
Мартин Одерски

4. Scalable
• лаконичный синтаксис упрощает написание
интеграционных скриптов (в 2-4 раза короче
Java)
• практически все, что можно сделать в Java,
можно сделать и в Scala
• поддержка многопоточного программирования
(immutable)
• строгая типизация защищает от ошибок
• развитые средства модульности и
абстрагирования
• основные конструкции языка используются и в
маленьких программах, и в больших
Принципы Scala дизайна
"Глубокий", а не "широкий" язык
• мало конструкций, но они очень
мощные и выразительные.
• "широта" охвата достигается за счёт
библиотек.
• Гибкость != простота

5. A1: Scala = Java++
Java без ‘;’
 вывод ‘;’
 вывод типов
 case class’ы
 лаконичные объявления
 удобные коллекции
Java++
 Полноценные generic’и с ко- и контра-
вариантностью
 cake pattern (альтернатива dependency
injection)
 вычисления на типах
 implicit’ы (type classes)
 HList‘ы
 метапрограммирование (макросы)
 …

6. I. Scala: Примеры программ

7. A0: Hello, World!
• Синглетоны
• Тело объекта - конструктор
• App – содержит main(args)
• println – простая функция, объявлена в Predef
object Hello extends App {
println("Hello, World!")
}

8. Scala:
Простой калькулятор

9. sealed abstract class Tree
case class BinOp(op: Op, l: Tree, r: Tree) extends Tree
case class Var (n: String) extends Tree
case class Const(v: Int) extends Tree
sealed abstract class Op
case object Add extends Op
case object Mul extends Op
Scala: expression tree (1)
AST – абстрактное синтаксическое дерево
• Аргументы класса  конструктор
• case class – аргументы класса  поля и
свойства; equals и hashCode
• case object – синглетон
• sealed – все потомки объявлены в этом же
файле
• классы-однострочники!

10. type Environment = String => Int
def eval(t: Tree, env: Environment): Int =
t match {
case BinOp(Add, l, r) =>
eval(l, env) + eval(r, env)
case BinOp(Mul, l, r) =>
eval(l, env) * eval(r, env)
case Var(n) => env(n)
case Const(v) => v
}
Scala: expression tree (2)
вычисление
• type alias (в т.ч. с аргументами)
• тип функции
• pattern matching
• несколько списков аргументов

11. val operations = Map[Op, (Int, Int) => Int](
Add -> ((x:Int, y:Int) => x+y),
Mul -> (_ * _)
)
def eval2(env: Environment)(t: Tree): Int =
t match {
case BinOp(op, l, r) =>
operations(op)(
eval2(env)(l), eval2(env)(r))
case Var(n) => env(n)
case Const(v) => v
}
Scala: expression tree (3)
операции как функции
// Div -> div(_,_)
// def div(x:Int, y:Int) = x/y
• Конструктор map’а
• функции-лямбды
• автоаргументы _
• несколько списков
аргументов – функцию
можно частично
применять (curry)

12. Scala: expression tree (4)
Разбор строки PEG
object SimpleExpressionsParser extends JavaTokenParsers {
def tree: Parser[Tree] = binOp | elem
def binOp: Parser[BinOp] = elem ~ op ~ elem ^^ {
case l ~ op ~ r => BinOp(op, l, r)
}
def elem = var1 | const
def op : Parser[Op] = '+' ^^ { case _ => Add } |
'*' ^^ { case _ => Mul }
def var1: Parser[Var] = ident ^^ Var
def const:Parser[Const] = wholeNumber ^^ {case n => Const(n.toInt)}
} def parse(str:String):Tree = parseAll(tree,str) match {
case Success(result) => result
case NoSuccess(msg,_) => throw new IllegalArgumentException(msg)
}

13. Scala: expression tree (5)
REPL – read eval print loop
object Calc extends App with CalcExpressions {
while(true){
val input = Console.readLine(">")
val tree = SimpleExpressionsParser.parse(input)
val result = eval(tree, empty)
println(result)
}
}

14. Scala:
Решето Эратосфена

15. trait PrimeNumbers {
/** Параметр – максимальное рассматриваемое число.*/
val MaxPrime:Int
/** Проверка, i – простое? */
def isPrime(i:Int):Boolean
/** Разложение на множители.*/
def factors(i:Int):List[Int]
protected
def ensureRange(i:Int) = {
require(i<MaxPrime,
s"Argument i=$i is too big (>$MaxPrime).")
i
}
}
Scala: решето Эратосфена (1)
• trait – основа модульности +
dependency injection
• абстрактные объявления и
реализации
• require ~ assert
• string interpolation
• вывод типов

16. trait PrimeNumbersDivisors extends PrimeNumbers {
require(MaxPrime > 1, "Max prime should be > 1")
lazy val divisors = {
val arr = new Array[Int](MaxPrime)
arr(0) = 1
arr(1) = 1
for {i <- 2 to math.sqrt(MaxPrime).floor.toInt
if arr(i) == 0 // ==> i – простое
} {
arr(i) = 1 // 1 – признак простого числа
for {j <- i * i until MaxPrime by i
if arr(j) == 0} // j – нет делителей меньше
arr(j) = i // запомним первый делитель
}
arr.toSeq // превращаем в немодифицируемую коллекцию
}
}
Scala: решето Эратосфена (2)
• for – не цикл!
• for – что-то вроде объявления
множества: {x| x<10}
• метод to создаёт диапазон [2,
sqrt(MaxPrime)]
• метод by преобразует диапазон к
диапазону с шагом
• lazy val – ленивые вычисления

17. trait PrimeNumbersImplIsPrime extends PrimeNumbersDivisors {
def isPrime(i:Int) =
divisors(ensureRange(i)) == 1
}
Scala: решето Эратосфена (3)
• наследование trait’а

18. trait PrimeNumbersImplFactors extends PrimeNumbersDivisors {
import scala.annotation.tailrec
/** Разложение числа на множители.
* @return список простых множителей, включая 1. */
def factors(i:Int) = {
@tailrec def factors0(j:Int, result:List[Int]):List[Int] =
if(divisors(j) == 1)
1 :: j :: result
else
factors0(j/divisors(j),
divisors(j) :: result)
factors0(ensureRange(i), List())
}
}
Scala: решето Эратосфена (4)
• объявления – в любом месте, не
засоряем область видимости,
почти не нужны private
• оптимизация хвостовой рекурсии
• tailrec – аннотация (компилятор
сообщит, если оптимизация не
сработает)
• import в любом месте
• правоассоциативные методы …:
• конструктор списка :: = cons

19. object PrimeNumbersAll extends PrimeNumbersDivisors
with PrimeNumbersImplIsPrime
with PrimeNumbersImplFactors
{
val MaxPrime = 1000
}
Scala: решето Эратосфена (5)
cake pattern
• собираем все объявления из
trait’ов.
• даём значение абстрактному
элементу
• линеаризация – решение
diamond-проблемы

20. Scala:
Комплексные числа

21. sealed trait Complex
case class CartesianComplex(x:Double, y:Double) extends Complex
case class PolarComplex(r:Double, phi:Double) extends Complex
def add(n1:CartesianComplex, n2:CartesianComplex) =
CartesianComplex(n1.x+n2.x, n1.y+n2.y)
def mul(n1:PolarComplex,n2:PolarComplex) =
PolarComplex(n1.r*n2.r, n1.phi+n2.phi)
Scala: комплексные числа (1)
• Чистые данные
• add удобнее делать в одной
форме
• mul – в другой

22. implicit def toPolar(c:Complex):PolarComplex = c match {
case CartesianComplex(x,y) =>
PolarComplex(math.sqrt(x*x+y*y), math.atan2(y,x))
case p:PolarComplex => p
}
implicit def toCartesian(c:Complex):CartesianComplex = ???
implicit class ComplexOps(c:Complex){
def +(other:Complex) =
add(c,other)
def *(other:Complex) =
mul(c,other)
}
Scala: комплексные числа (2)
implicit’ы
• implicit конвертация
• методы расширения
• операторы – тоже методы
• ??? – метод, генерирующий
исключение "not implemented"

23. Scala:
Коллекции

24. Scala: immutable коллекции (1)
конструкторы
• конструкторы коллекций
соответствующих типов
• -> - создаёт пару
• 'str – создаёт Symbol("str")
• :: - правоассоциативный метод,
приклеивает новый элемент
слева от списка
• коллекции immutable (отдельно
есть комплект mutable-коллекций)
immutable – основа многопоточности
• val
• case class'ы
• immutable коллекции
val list = List(1,2,3,4,5,6)
val empty = Set()
val days = Map(1 -> 'Пн, 2 -> 'Вт,
3 -> 'Ср, 4 -> 'Чт,
5 -> 'Пт, 6 -> 'Сб,
7 -> 'Вс)
val list2 = 1 :: 2 :: 3 ::
4 :: 5 :: 6 :: Nil
assert(list == list2)

25. val days2 = "Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс".
split(" ").
zipWithIndex.
map{ case (day, index) =>
(index+1, Symbol(day)) }.
toMap
assert(days == days2)
val even = list.filter(_ % 2 == 0)
Scala: immutable коллекции (2)
преобразования
• split – разбивает по regex'ам
• zipWithIndex – к каждому
элементу приклеивает номер
• map – применяет функцию к
каждому элементу
• toMap – конвертирует коллекцию

26. Scala: immutable коллекции (3)
for
• divisors – ранее объявленная
коллекция (содержит
минимальный делитель индекса)
• (divisor, index) <-
извлекает из коллекции по-
элементно. Т.к. каждый элемент,
пара, то сразу разбивает пару на
две переменные – divisor, index
• yield включает значение в
результирующую коллекцию
• for … yield – определение
множества через свойства
элементов:
P = {index | index in N,
divisors(index)=1}
val primeNumbers =
for{ (divisor, index) <-
PrimeNumbersAll.divisors.toSeq.
zipWithIndex
if divisor == 1 &&
index>1 // исключаем 0 и 1
} yield index

27. Scala:
Кортежи

28. Scala: кортежи (1)
деление с остатком
• (*,*) –
• пара элементов,
• тип пары элементов,
• конструктор пары
элементов,
• деконструктор пары
элементов
• * -> * - конструктор пары
элементов
def divide(a:Int,b:Int):(Int, Int) =
(a/b, a%b)
val (quotinent, residue) = divide(15,6)
assert(residue == 3)

29. Scala: кортежи (2)
• (*,*,*) – тройка
• каждый элемент имеет свой тип
• всего кортежи объявлены до 22.
• `4-ка` - объявление имени,
содержащего любые
спецсимволы. Удобно для
математических задач, например.
val triple = (1, "one", true)
assert(triple._3)
assert(triple._2.length == 3)
val `4-ка` = (1, true, List(3,4), 1->2)
assert(`4-ка`._3.head == 3)
val `[0..1000)` = 0 until 1000
val `[0,10,20..1000)` = 0 until 1000 by 10

30. II. Scala: Разное

31. Scala: persistent data structures

32. Scala: ортогональный дизайн

33. Scala: Кто использует?
http://typesafe.com/company/casestudies
Siemens Novell Atos Tumbler

34. Scala: learning curve
“java без ;”
collections
Pattern matching
implicits
Covariant/contravariant
type algebra
время, лет
мастерство
…
Пример JavaLike

35. Scala: производительность

36. • Slick 3.0 – типизированный доступ к базам данных
• Akka – параллельные и распределённые системы
• SynapseGrid – фреймворк для описания параллельных систем реального времени (FRP)
• Play – веб-фреймворк (aka «Ruby on Rails на стероидах») (есть ещё Spray, Lift, Scalatra и др.)
• Apache Spark – Big Data фреймворк
• Shapeless, Scalaz, Monocle – библиотеки для работы с типами высших порядков
• ScalaFX – библиотека для создания GUI на основе JavaFX (есть ещё Scala-swing)
• Parboiled2 – создание parser-комбинаторов
• ScalaTest, Specs2 – библиотеки для создания тестов
• Scala Async – библиотека для написания линейного кода с блокировками, который будет
преобразован в код без блокировок
• Scala.js – кросс-компилятор Scala в JavaScript
Scala: библиотеки
(см. github/scala-awesome)

37. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
a.zhizhelev@corp.mail.ru
https://github.com/Primetalk/SynapseGrid