從 Java 到 Scala（一）：面向對象談起

本文由 KnewHow 發表在 ScalaCool 團隊博客。

去年我加入水滴團隊，面試中，面試官問：「你瞭解 Scala 嗎？」

「不瞭解(尷尬)。」

「你知道 Spark 嗎？它就是使用 Scala 編寫的，不過在咱們團隊中，Scala 主要做爲後端語言，咱們 90% 以上的業務代碼都是使用 Scala 編寫。Scala 在國內使用的比較少，可是在國外用的仍是蠻多的，如 Twitter 就是使用 Scala 寫的後端。」

自那之後，我便開始了 Scala 的學習之旅。

Scala 是由德國的計算機科學家和編程方法教授 Martin Odersky 設計出來的，它的設計原理嚴格遵循數學的邏輯推理。所以它是一門優秀的編程語言，它不只僅在工業界被普遍使用，在學術界也佔用很高的研究地位。

因爲以前的 Java 背景，我常常拿 Scala 與 Java 這兩門語言比較。 Scala 和 Java 都基於 JVM，所以 Java 的類庫，Scala 均可以直接使用。可是我對 Scala 印象最深的點，並非「面向對象」，而是它還擁抱「函數式」，尤爲是它的「高階」。

若是咱們把「面向對象」比做站在地面上觀察事物的原理，而且使用這些原理解決問題，那麼「高階」就是讓你站在山上去看待事物，對問題進行更高層次的抽象。

所以不論是解決實際問題，仍是提升對編程語言的認知，Scala 都是一們值得學習的語言。

我是從《快學 Scala》這本書開始學習 Scala 的，受此書啓發，我想能不能書寫一個「從 Java 到 Scala 系列」，尋找一棵從 Java 通往 Scala 的連續的知識樹，經過對知識樹的講解，來學習 Scala。

好了，這就是本系列的第一篇，那麼咱們如何談起呢？

既然 Java 和 Scala 都是「面向對象」的，那咱們就來探索一下什麼是「面向對象」吧。

模板和對象

「模板」是在代碼層面描述一類對象的「行爲」或者「狀態」的代碼，它是抽象的。如 Java 中的類，C 語言中的結構體，它們都是「模板」。

「對象」是在運行期間經過模板在內存中生成的一個個實體，它是具體的。如 Java 在運行期間經過 new 在內存中產生的實體就叫作「對象」。

若是你說共享單車，那麼它就是一個「模板」；若是你說這輛共享單車和那輛共享單車，那它們就是「對象」。

在代碼層面，「對象」的行爲能夠定義爲「方法」，「對象」的狀態能夠定義爲「屬性」，那咱們如何去描述一類「對象」的方法或者屬性呢？－封裝。

例如共享單車，它有車輪，二維碼等屬性，有開鎖和關鎖等行爲。那麼咱們能夠有三種方式來封裝共享單車。

基於對象的封裝

這種方式就是直接封裝，最典型的例子就是 C 語言中的結構體。 封裝共享單車的「模板」以下：

struct SharedBicycle{
  車輪;
  二維碼;
  開鎖;
  關鎖;
}; 
複製代碼

基於類的封裝

大多數「面向對象」的語言，如 Java，Scala，C++等，都使用這種方式封裝，「模板」以下：

class SharedBicycle{
  屬性：車輪;
  屬性：二維碼;
  方法：開鎖;
  方法：關鎖;
}
複製代碼

基於原型的封裝

JavaScript 就是使用這種封裝方式，「模板」以下：

function SharedBicycle(){
  this.車輪 = xxx;
  this.二維碼 = xxx;
}
//添加原型方法
SharedBicycle.prototype.開鎖 = function(){...};
SharedBicycle.prototype.關鎖 = function(){...};
複製代碼

純面向對象

咱們已經得知，能夠用多種實現面向對象的不一樣技術，那麼什麼是純面向對象的語言呢？

咱們知道 Java 是一門「面向對象」的語言，那麼在 Java 中是否真的「萬物皆對象」？

在 Java 中，咱們能夠寫這麼一段代碼 int a = 3; 而後咱們發現 a 並無封裝任何的屬性或者方法。

所以咱們能夠說 a 不是一個「對象」，Java 不是一門「純粹面向對象」的語言。

再看看 Scala ，不管是低階的 Int，Double，仍是高階類型，都封裝有屬性或者方法，所以 Scala 纔是一門「純粹面向對象」的語言。

那麼是什麼支持 Scala 一切皆爲「對象」的呢？－Scala 的通用類型系統。

Scala 通用類型系統

頂類型

咱們知道，在 Java 中，全部「對象」的「頂類型」都是 java.lang.Object，可是 Java 卻忽略了 int，double等 JVM 「原始類型」,它們並無繼承 java.lang.Object。

可是在 Scala 中，存在一個通用的「頂類型」－ Any。

Scala 引入了Any 做爲全部類型共同的頂類型。Any 是 AnyRef 和 AnyVal 的超類。

AnyRef 面向 Java（JVM）的對象世界，它對應 java.lang.Object ，是全部對象的超類。

AnyVal 則表明了 Java 的值世界，例如 int 以及其它 JVM 原始類型。

正是依賴這種繼承設計，咱們纔可以使用 Any 定義方法，同時兼容 scala.int 以及 java.lang.String 的實例。

class Person

val allThings = ArrayBuffer[Any]()

val myInt = 42             // Int, kept as low-level `int` during runtime

allThings += myInt         // Int (extends AnyVal)

allThings += new Person()  // Person (extends AnyRef), no magic here
複製代碼

正是經過這種「通用類型系統」的設計，使得 Scala 擺脫「原始類型」這種邊緣狀況的糾纏，從而實現「純粹的面向對象」。

說完了「頂類型」，咱們再來看看「底類型」。

底類型

咱們知道在 Java 中比較鬧心的就是異常處理，當咱們調用一個拋出異常的方法，咱們必須拋出或者處理異常。

可是在 Scala 中，咱們知道一切表達式皆有類型，難道「拋異常」也是有類型的？

scala> val a = Try(throw new Exception("123"))
a: scala.util.Try[Nothing] = Failure(java.lang.Exception: 123)
複製代碼

咱們發現「拋異常」居然是 Nothing 類型，在 Scala 中，難道 Nothing 僅僅是做爲「拋異常」的類型？

scala>  def fun(flag:Boolean)={
          if(flag){
            1                          // Int
          }else{
           throw new Exception("123") //Nothing
          }
        }
fun: (flag: Boolean)Int

複製代碼

咱們發現 fun 函數並無報錯，並且返回值類型居然是 Int，這讓咱們有一個大膽的猜想：Nothing 是 Int 的子類型。

[Int] -> ... -> AnyVal -> Any
Nothing -> [Int] -> ... -> AnyVal -> Any
複製代碼

其實在 Scala 中， Nothing 不只僅是 Int 的子類型，它更是全部類型的子類型。 這讓咱們又產生了一個大膽的猜想：難道 Nothing 繼承了全部的類型？咳咳，這個問題咱們之後在討論。

在 Scala 中，還有一個類型 Null 遵循着和 Nothing 同樣的原理。

scala> def fun2(flag:Boolean)={
          if(flag){
            "123"  //String
          }else{
            null   //Null
          }
        }
fun2: (flag: Boolean)String
複製代碼

同理，咱們能夠得出 Null 是 String的子類型

[String] -> AnyRef -> Any
Null -> [String] -> AnyRef -> Any
複製代碼

那咱們看看 Null 是否能夠兼容 Int。

scala>  def fun3(flag:Boolean)={
          if(flag){
            123  //Int
          }else{
            null   //Null
          }
        }
fun3: (flag: Boolean)Any
複製代碼

咱們發現 fun3 的返回值類型居然是 Any，說明 Null 不能兼容 Scala 的「值類型」，其實從 Scala 的幫助手冊中咱們就能夠得出結論：Null 是全部引用類型的子類型

abstract final class Null extends AnyRef
複製代碼

正因如此，fun3 的返回值類型纔是 Any，由於 Any 纔是 AnyVal 和 AnyRef 公共的超類。

總結

本文以面向對象爲引子，找到了一個 Java 和 Scala 共有的知識節點，從而引出 Scala 的通用類型系統。那麼在下一篇文章中，咱們由此展開進一步思考，到底什麼是所謂的「類型」，以及 Scala 在類型方面存在哪些與 Java 不一樣的有趣的地方。

Scala 類型的類型（一）。