Scala для всех (РИФ 2015)

Scala для всех
Арсений Жижелев, Мэйл.Ру Геймз

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

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

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)
 …

I. Scala: Примеры программ

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

Scala:
Простой калькулятор

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!

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
}
вычисление
• type alias (в т.ч. с аргументами)
• тип функции
• pattern matching
• несколько списков аргументов

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
}
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)

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)
}

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)
}
}

Scala:
Решето Эратосфена

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

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
}
}
• 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

trait PrimeNumbersImplIsPrime extends PrimeNumbersDivisors {
def isPrime(i:Int) =
divisors(ensureRange(i)) == 1
}
• наследование trait’а

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())
}
}
• 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

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

Scala:
Комплексные числа

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

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"

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)

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)
преобразования
• split – разбивает по regex'ам
• zipWithIndex – к каждому
элементу приклеивает номер
• map – применяет функцию к
каждому элементу
• toMap – конвертирует коллекцию

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

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)

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

Scala: persistent data structures

Scala: ортогональный дизайн

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

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

Scala: производительность

• 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)

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

Scala для всех (РИФ 2015)

More Related Content

What's hot (18)

Viewers also liked (20)

Similar to Scala для всех (РИФ 2015) (20)

Scala для всех (РИФ 2015)

Editor's Notes