大数据之Scala类和对象

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类和对象

一、初识类和对象

Scala 的类与 Java 的类具有非常多的相似性，示例如下：

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// 1. 在 scala 中，类不需要用 public 声明,所有的类都具有公共的可见性
class Person {

  // 2. 声明私有变量,用 var 修饰的变量默认拥有 getter/setter 属性
  private var age = 0

  // 3.如果声明的变量不需要进行初始赋值，此时 Scala 就无法进行类型推断，所以需要显式指明类型
  private var name: String = _


  // 4. 定义方法,应指明传参类型。返回值类型不是必须的，Scala 可以自动推断出来，但是为了方便调用者，建议指明
  def growUp(step: Int): Unit = {
    age += step
  }

  // 5.对于改值器方法 (即改变对象状态的方法),即使不需要传入参数,也建议在声明中包含 ()
  def growUpFix(): Unit = {
    age += 10
  }

  // 6.对于取值器方法 (即不会改变对象状态的方法),不必在声明中包含 ()
  def currentAge: Int = {
    age
  }

  /**
   * 7.不建议使用 return 关键字,默认方法中最后一行代码的计算结果为返回值
   *   如果方法很简短，甚至可以写在同一行中
   */
  def getName: String = name

}


// 伴生对象
object Person {

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    // 8.创建类的实例
    val counter = new Person()
    // 9.用 var 修饰的变量默认拥有 getter/setter 属性，可以直接对其进行赋值
    counter.age = 12
    counter.growUp(8)
    counter.growUpFix()
    // 10.用 var 修饰的变量默认拥有 getter/setter 属性，可以直接对其进行取值，输出: 30
    println(counter.age)
    // 输出: 30
    println(counter.currentAge)
    // 输出: null
    println(counter.getName)
  }

}


二、类

2.1 成员变量可见性

Scala 中成员变量的可见性默认都是 public，如果想要保证其不被外部干扰，可以声明为 private，并通过 getter 和 setter 方法进行访问。

2.2 getter和setter属性

getter 和 setter 属性与声明变量时使用的关键字有关：

  • 使用 var 关键字：变量同时拥有 getter 和 setter 属性；
  • 使用 val 关键字：变量只拥有 getter 属性；
  • 使用 private[this]：变量既没有 getter 属性、也没有 setter 属性，只能通过内部的方法访问；

需要特别说明的是：假设变量名为 age,则其对应的 get 和 set 的方法名分别叫做 age 和 age_=。

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class Person {

  private val name = "heibaiying"
  private var age = 12
  private[this] var birthday = "2019-08-08"
  // birthday 只能被内部方法所访问
  def getBirthday: String = birthday
}

object Person {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val person = new Person
    person.age = 30
    println(person.name)
    println(person.age)
    println(person.getBirthday)
  }
}

解释说明：

示例代码中 person.age=30 在执行时内部实际是调用了方法 person.age_=(30)，而 person.age 内部执行时实际是调用了 person.age() 方法。想要证明这一点，可以对代码进行反编译。同时为了说明成员变量可见性的问题，我们对下面这段代码进行反编译：

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> class Person {
> var name = ""
> private var age = ""
> }
>

依次执行下面编译命令：

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> > scalac Person.scala
> > javap -private Person
>

编译结果如下，从编译结果可以看到实际的 get 和 set 的方法名 (因为 JVM 不允许在方法名中出现＝，所以它被翻译成$eq)，同时也验证了成员变量默认的可见性为 public。

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> Compiled from "Person.scala"
> public class Person {
> private java.lang.String name;
> private java.lang.String age;
>  
> public java.lang.String name();
> public void name_$eq(java.lang.String);
>  
> private java.lang.String age();
> private void age_$eq(java.lang.String);
>  
> public Person();
> }
>

2.3 @BeanProperty

在上面的例子中可以看到我们是使用 . 来对成员变量进行访问的，如果想要额外生成和 Java 中一样的 getXXX 和 setXXX 方法，则需要使用@BeanProperty 进行注解。

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class Person {
  @BeanProperty var name = ""
}

object Person {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val person = new Person
    person.setName("heibaiying")
    println(person.getName)
  }
}

2.4 主构造器

和 Java 不同的是，Scala 类的主构造器直接写在类名后面，但注意以下两点：

  • 主构造器传入的参数默认就是 val 类型的，即不可变，你没有办法在内部改变传参；
  • 写在主构造器中的代码块会在类初始化的时候被执行，功能类似于 Java 的静态代码块 static{}
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class Person(val name: String, val age: Int) {

  println("功能类似于 Java 的静态代码块 static{}")

  def getDetail: String = {
    //name="heibai" 无法通过编译
    name + ":" + age
  }
}

object Person {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val person = new Person("heibaiying", 20)
    println(person.getDetail)
  }
}

输出：
功能类似于 Java 的静态代码块 static{}
heibaiying:20

2.5 辅助构造器

辅助构造器有两点硬性要求：

  • 辅助构造器的名称必须为 this；
  • 每个辅助构造器必须以主构造器或其他的辅助构造器的调用开始。
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class Person(val name: String, val age: Int) {

  private var birthday = ""

  // 1.辅助构造器的名称必须为 this
  def this(name: String, age: Int, birthday: String) {
    // 2.每个辅助构造器必须以主构造器或其他的辅助构造器的调用开始
    this(name, age)
    this.birthday = birthday
  }

  // 3.重写 toString 方法
  override def toString: String = name + ":" + age + ":" + birthday
}

object Person {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    println(new Person("heibaiying", 20, "2019-02-21"))
  }
}

2.6 方法传参不可变

在 Scala 中，方法传参默认是 val 类型，即不可变，这意味着你在方法体内部不能改变传入的参数。这和 Scala 的设计理念有关，Scala 遵循函数式编程理念，强调方法不应该有副作用。

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class Person() {

  def low(word: String): String = {
    word="word" // 编译无法通过
    word.toLowerCase
  }
}


三、对象

Scala 中的 object(对象) 主要有以下几个作用：

  • 因为 object 中的变量和方法都是静态的，所以可以用于存放工具类；
  • 可以作为单例对象的容器；
  • 可以作为类的伴生对象；
  • 可以拓展类或特质；
  • 可以拓展 Enumeration 来实现枚举。

3.1 工具类&单例&全局静态常量&拓展特质

这里我们创建一个对象 Utils,代码如下：

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object Utils {

  /*
   *1. 相当于 Java 中的静态代码块 static,会在对象初始化时候被执行
   *   这种方式实现的单例模式是饿汉式单例,即无论你的单例对象是否被用到，
   *   都在一开始被初始化完成
   */
  val person = new Person
  
  // 2. 全局固定常量 等价于 Java 的 public static final 
  val CONSTANT = "固定常量"

  // 3. 全局静态方法
  def low(word: String): String = {
    word.toLowerCase
  }
}

其中 Person 类代码如下：

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class Person() {
  println("Person 默认构造器被调用")
}

新建测试类：

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// 1.ScalaApp 对象扩展自 trait App
object ScalaApp extends App {

  // 2.验证单例
  println(Utils.person == Utils.person)

  // 3.获取全局常量
  println(Utils.CONSTANT)

  // 4.调用工具类
  println(Utils.low("ABCDEFG"))
  
}

// 输出如下：
Person 默认构造器被调用
true
固定常量
abcdefg

3.2 伴生对象

在 Java 中，你通常会用到既有实例方法又有静态方法的类，在 Scala 中，可以通过类和与类同名的伴生对象来实现。类和伴生对象必须存在与同一个文件中。

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class Person() {

  private val name = "HEIBAIYING"

  def getName: String = {
    // 调用伴生对象的方法和属性
    Person.toLow(Person.PREFIX + name)
  }
}

// 伴生对象
object Person {

  val PREFIX = "prefix-"

  def toLow(word: String): String = {
    word.toLowerCase
  }

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val person = new Person
    // 输出 prefix-heibaiying  
    println(person.getName)
  }

}

3.3 实现枚举类

Scala 中没有直接提供枚举类，需要通过扩展 Enumeration，并调用其中的 Value 方法对所有枚举值进行初始化来实现。

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object Color extends Enumeration {

  // 1.类型别名,建议声明,在 import 时有用
  type Color = Value

  // 2.调用 Value 方法
  val GREEN = Value
  // 3.只传入 id
  val RED = Value(3)
  // 4.只传入值
  val BULE = Value("blue")
  // 5.传入 id 和值
  val YELLOW = Value(5, "yellow")
  // 6. 不传入 id 时,id 为上一个声明变量的 id+1,值默认和变量名相同
  val PINK = Value
 
}

使用枚举类：

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// 1.使用类型别名导入枚举类
import com.heibaiying.Color.Color

object ScalaApp extends App {

  // 2.使用枚举类型,这种情况下需要导入枚举类
  def printColor(color: Color): Unit = {
    println(color.toString)
  }

  // 3.判断传入值和枚举值是否相等
  println(Color.YELLOW.toString == "yellow")
  // 4.遍历枚举类和值
  for (c <- Color.values) println(c.id + ":" + c.toString)
}

//输出
true
0:GREEN
3:RED
4:blue
5:yellow
6:PINK


参考资料

  1. Martin Odersky . Scala 编程 (第 3 版)[M] . 电子工业出版社 . 2018-1-1
  2. 凯.S.霍斯特曼 . 快学 Scala(第 2 版)[M] . 电子工业出版社 . 2017-7
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