Scala模式匹配与并发编程的探索

### Scala 模式匹配与并发编程的探索 #### 1. 模式匹配基础 在 Scala 中，模式匹配是一种强大的工具，它提供了声明式的语法来表达复杂的逻辑。我们可以自定义类来实现模式匹配，例如定义一个 `cons` 单元： ```scala case class ?:[T](hd: T, tail: MList[T]) extends MList[T] ``` 这里的 `?:` 类名与 `MList` 上添加新单元到列表头部的方法名相同，统一了创建和模式匹配的语法。下面是一个使用新 `MList` 类进行模式匹配的示例： ```scala def tryMList(in: MList[Any]) = in match { case 1 ?: MNil => "foo" case 1 ?: _ => "bar" case _ => "baz" } ``` 这表明 Scala 的 `List` 类在模式匹配中并没有什么内部魔法，我们可以编写自己的类，使其在语法上与 Scala 库一样令人满意。 #### 2. 模式匹配作为函数 Scala 模式在与 `match` 运算符一起使用时是语言的语法元素，但也可以作为参数传递给其他方法。Scala 会将模式匹配编译为 `PartialFunction[A,B]`，它是 `Function1[A,B]` 的子类。例如： ```scala // 原始写法 list.filter(a => a match { case s: String => true case _ => false }) // 简化写法 list.filter { case s: String => true case _ => false } ``` 由于模式是函数，函数是实例，所以模式也是实例。除了作为参数传递，还可以存储起来供以后使用。`PartialFunction` 除了有 `Function1` 的 `apply` 方法外，还有 `isDefinedAt` 方法，用于测试模式是否匹配给定的值。如果尝试应用一个未为该值定义的 `PartialFunction`，会抛出 `MatchError`。 在构建 Web 应用时，我们可以利用这一点来处理特定的 URL 请求。例如： ```scala def handleRequest(req: List[String])( exceptions: PartialFunction[List[String], String]): String = if (exceptions.isDefinedAt(req)) exceptions(req) else "Handling URL "+req+" in the normal way" handleRequest("foo" :: Nil) { case "api" :: call :: params => doApi(call, params) } def doApi(call: String, params: List[String]): String = "Doing API call "+call ``` `PartialFunction` 还可以使用 `orElse` 方法组合成一个函数： ```scala val f1: PartialFunction[List[String], String] = { case "stuff" :: Nil => "Got some stuff" } val f2: PartialFunction[List[String], String] = { case "other" :: params => "Other: "+params } val f3 = f1 orElse f2 handleRequest("a" :: "b" :: Nil)(f3) ``` 这种方式为处理复杂的过滤任务提供了一种很好的声明式方法，并且可以替代 Java 中的许多 XML 配置文件。例如，在 ESME 代码中使用模式匹配来调度 REST 请求： ```scala def dispatch: LiftRules.DispatchPF = { case Req("api" :: "status" :: Nil, "", GetRequest) => status case Req("api" :: "messages" :: Nil, "", GetRequest) => getMsgs case Req("api" :: "messages" :: "long_poll" :: Nil, "", GetRequest) => waitForMsgs case Req("api" :: "messages" :: Nil, "", PostRequest) => () => sendMsg(User.currentUser.map(_.id.is), S) case Req("api" :: "follow" :: Nil, _, GetRequest) => following(calcUser) case Req("api" :: "followers" :: Nil, _, GetRequest) => followers(calcUser) case Req("api" :: "follow" :: Nil, _, PostRequest) => performFollow(S.param("user")) } ``` #### 3. 面向对象与函数式编程的张力 Scala 的 `case` 类会暴露大量内部信息，这可能会让一些严格的面向对象设计者感到不满。在面向对象编程（OOP）中，数据隐藏是抽象的重要部分，但实际上很多 Java 类都有 `getter` 和 `setter` 方法，也存在数据暴露的情况。这里存在一个程序中暴露的内部状态量和隐藏的状态量之间的张力。 以形状抽象为例，传统的 OOP 方法定义形状如下： ```scala trait OShape { def area: Double } class OCircle(radius: Double) extends OShape { def area = radius * radius * Math.Pi } class OSquare(length: Double) extends OShape { def area = length * length } class ORectangle(h: Double, w: Double) extends OShape { def ```