Java下一代:Groovy、Scala和Clojure共性,第1部分
編程語言中的好理念可以延續并擴展到其他語言,就像美酒一樣歷久彌香。因此,不足奇怪的是,Java 下一代語言 — Groovy、Scala 和 Clojure — 具有很多共同的特性。在本期和下一期 Java 下一代文章中,我將探討每種語言語法中功能清單的一致性。我從能夠重載操作符這個特性說起 — 克服了Java 語言中長期存在的一個缺點。
操作符重載
如果您改造過 Java BigDecimal
類,可能看到過類似于清單 1 的代碼:
清單1.Java代碼中的LacklusterBigDecimal支持
|
在 清單 1 中,我試圖實現注釋中的這個公式。在 Java 編程中,因無法重載數學操作符,使得我只能求助于方法調用。靜態導入可以解決問題,但是對于所選擇的上下文,顯然需要適當的操作符重載。最初的 Java 工程師故意從語言上忽略操作符重載,不過這感覺增加了太大的復雜性。但是經驗表明,因缺乏這一特性而強加給開發人員的復雜性更甚于潛在的濫用機會。
用稍微各不相同的方式,所有三種 Java 下一代語言都實現了操作符重載。
Scala的操作符
Scala 通過放棄操作符與方法之間的區別而允許操作符重載。操作符只不過是具有特殊名稱的方法。例如,要重寫乘法操作符,可以重寫 *
方法。[*
是一個有效的方法名稱,這就是 Scala 使用下劃線 (_
) 符號而不是 Java 星號 (*
) 符號來代表導入的原因之一。]
我使用復數來說明重載。復數是一種數學表示,包括實部和虛部,例如通常寫作 3 + 4i
這樣的形式。復數在很多科學領域都很常見,包括工程學、物理學、電磁學以及其他理論。清單 2 顯示了復數的 Scala 實現:
清單2.Scala復數
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equals() 和 match 關鍵字
清單 2 中另一個有趣的特性是在 equals()
方法中使用了模式匹配。盡管 Scala 中支持強制類型轉換,但是類型匹配更為常見。that
參數被聲明為 Any
— Scala 繼承層次的頂層。該方法的主體由 match
調用組成,在傳遞的類型匹配時,該調用檢查實部和虛部的值,否則默認為 false
。
Scala 通過折疊不必要的腳手架代碼,大大降低了 Java 語言的啰嗦程度。例如,在 清單 2 中,類中的構造函數參數和字段與類定義一起出現。在本例中,類的主體充當構造函數,所以對 require()
方法的調用在第一次實例化操作過程中驗證值的存在。因為 Scala 自動提供字段,所以類的其余部分包含方法定義。對于 +
、-
和 *
操作符,我都聲明了接受 Complex
數作為參數的同名方法。復數的乘法不及加法和減法那么直觀。清單 2 中已重載的 *
方法實現公式:
(x + yi)(u + vi) = (xu - yv) + (xv + yu)i |
清單 2 中的 toString()
方法例示了 Java 下一代語言之間的另外一個共同點:使用表達式而不是語句。在 toString()
方法中,虛部為正時我必須提供加號 (+
),否則,虛部的隱式減號就足夠了。在 Scala 中,if
是一個表達式,而不是語句,不再需要 Java 三元操作符 (?:
)。
實際上,增加的 +
、-
和 *
方法都跟標準的操作符沒什么區別,如清單 3 中的單元測試所示:
清單3.練習Scala復數
|
清單3中的測試失敗,揭示了一個有趣的不一致性。后面討論關聯性 時,我指出并解決了這個問題。但是,現在簡單介紹一下 Groovy 和 Clojure 中的重載。
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Groovy的映射
通過提供您可以重寫的映射方法,Groovy 重載任何 Java 操作符。(例如,要重寫 +
操作符,您可在 Integer
類重寫 plus()
方法。)在 “函數設計模式,第 3 部分”,即我函數式思維系列(探討函數語言中的可擴展性)中的一期文章,我用同一個復數例子詳細介紹了 Groovy 的操作符重載。
在 Groovy 中,您無法創建新的操作符(盡管可以創建新方法)。一些框架(比如 Spock 測試框架;參見參考資料)重載難以理解卻實際存在的操作符,比如 >>>
。Scala 和 Clojure 都更加一致地對待操作符和方法,盡管方式有所不同。
Groovy 也引入了幾個方便的新操作符,比如 ?.
和 Elvis 操作符 (?:
),—前者是安全導航 操作符,它確保所有調用者都不為空,后者是 Java 三元操作符的簡寫形式,對于輕松提供默認值非常有用。Groovy 對新操作符沒有擴展方法,防止了開發人員重載它們。至于開發人員為什么想要重載它們,原因不是很清楚:操作符重載的一個基本原因在于,以前的操作符使用經驗可以增加代碼的可讀性。您不可能在 Groovy 外面培養這些操作符的使用經驗。如果您為方便性使用操作符時破壞了代碼可讀性,那么操作符重載將變成危險的事情。
Clojure的操作符
跟 Scala 中一樣,Clojure 中的操作符也只是帶有符號名稱的方法。因此,比如說您可以隨便為自己的定制類型創建一個
+
方法。然而,要在 Clojure 中正確重寫操作符,您必須理解協議 和一種用于從公共內核生成一組方法的技術。我將在下一期文章中討論這一內容。
關聯性 操作符關聯性 是指操作符是等式左側還是右側的方法。Scala 對空格的使用不同于大多數其他語言,因為基本上任何 Scala 方法都可以充當操作符。例如,表達式 清單4.Scala中的空格化 清單4中可以看到,空格轉化也適用于常量。愿意的話,您可以將 Scala 中的所有方法都看作操作符。例如, Groovy 遵循 Java 關聯性約定,所以特定操作符的規則由語言定義。Clojure 根本不關注關聯性;它的 Lisp 語法不依賴于關聯性,因為所有語句都是意義明確的。 由于 Scala 的目標之一就是允許開發人員可以將任何東西都用作操作符,所以它不能依賴于任何關聯性規則。該語言如何才能允許特殊的操作符卻仍然建立規則?Scala 以一種支持開發人員最大自由度的創新方式解決了這個問題 — 使用操作符命名約定。默認情況下,Scala 中操作符是左關聯的:表達式分解為一個對左操作數的方法調用,例如,這意味著表達式 關聯性解釋了為什么 清單3中的測試無法得到正確的結果。清單2中的 Scala 清單5.混合類型的測試 清單5中的兩個測試都能通過,沒有問題 — 操作符方法的 兩個測試之間的細微差別就在于關聯性上。記住,在本例中,Scala 調用左操作符的方法,這意味著它試圖開始一個為 為了解決這個問題,我在 該定義包含單個方法,此方法接受一個 優先級 操作符優先級(或者操作順序)是指規定潛在存在歧義的情況下操作發生順序的語言規則。對于公共操作符,Groovy 依賴于 Java 優先級規則;對于自己的定制操作符,它定義自己的規則。Clojure 不具有或不需要優先級規則;因為所有代碼都以括號形式編寫,不再會出現中綴表示法中固有的歧義性。 Scala 使用操作符名稱的第一個字符來確定操作順序,優先層次是: 以較高級別字符開始的操作符具有較高的優先級。例如,表達式 結束語 Java 下一代語言的一個共同目標是,簡化那些影響著 Java 語言的繁瑣限制。操作符重載是每種語言解決這個問題的一個重要途徑。所有三種語言都允許操作符重載,只是實現的方式有所不同。處理關聯性和優先級這類問題的方式的細微差別表明了,各個語言部分是如何緊密聯系的。Clojure 的有趣方面之一是它的語法 — 因為每個表達式都是括號形式的 — 消除了優先級和關聯性中的歧義。 在下一期文章中,我將探究 “一切都是對象” 這一說法在 Java 下一代語言中的深層含義。
x + y
實際上就是方法調用 x.+(y)
,如清單 4 中 Scala REPL(解釋器)會話中所示:
String
類具有一個 indexOf()
方法,它返回被作為參數傳遞的字符串中的索引位置。在 Scala 中,您可以用傳統方式通過 s.indexOf('a')
調用過它,或者作為操作符 — 像 s indexOf 'a'
中一樣。(這個具體的方法很有趣,因為它有一個已重載的版本,接受一個額外的參數來指定搜索開始處的索引位置。您仍然可以使用操作符表示法調用它,但是必須將參數放置在括號中,就像 s indexOf('a', 3)
中一樣。)x + y
分解為 x.+(y)
。然而,如果方法名稱以 :
結尾,則操作符是右關聯的。例如,i +: j
調用轉化成 j.+:(i)
。Complex
定義中,我實現了 +
和 -
操作符的版本,它們既接受 Complex
,也接受 Int
參數類型。這種類型的靈活性允許復數與一般整數(即實部為零的復數)相互操作。清單5說明了單元測試中的互操作性:
Int
版本開始了。然而,如果我嘗試以下測試,它則會失?。?/p>
Int
定義的方法(它知道如何處理復數)。Int
和 Complex
之間定義了一個隱式強制類型轉換。有多種方式展示這種轉換,我將在以后幾期文章中更加詳細地介紹。在本例中,我創建了一個伴生對象,即 Complex
,這是一個用于放置 Java 語言中聲明為 static
的方法的地方:
Int
并將之返回為 Complex
。將這個聲明作為 Complex
類放置在相同的源文件中,然后我通過 import nealford.javaNext.complexnumbers.Complex.intToComplex
命令在我的測試案例中導入該方法,可以支持隱式轉換。有了轉換之后,測試案例成功通過,因為測試知道如何處理通過操作符發出的方法調用。
* / %
+ -
:
= !
< >
&
^
|
x *** y ||| z
將分解為 (x.***(y)).|||(z)
。該規則惟一的例外是分配語句,或者任何以等號 (=
) 結尾的操作符,它們自動具有最低優先級。
原文鏈接:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jn2/index.html