Scala 3 — Book

领域建模

Scala 同时支持函数式编程 (FP) 和面向对象编程 (OOP)，以及这两种范式的融合。本节简要概述了 OOP 和 FP 中的数据建模。

OOP 领域建模

以 OOP 风格编写代码时，用于数据封装的两个主要工具是 traits 和 classes。

Traits

Scala trait 可以用作简单的接口，但它们也可以包含抽象和具体的方法和字段，并且它们可以有参数，就像类一样。它们为您提供了一种将行为组织成小型模块化单元的好方法。稍后，当您想要创建属性和行为的具体实现时，类和对象可以扩展特征，根据需要混合尽可能多的特征以实现所需的行为。

作为如何将 traits 用作接口的示例，以下是三个 traits，它们为狗和猫等动物定义了结构良好并且模块化的行为：

trait Speaker {
  def speak(): String  // has no body, so it’s abstract
}

trait TailWagger {
  def startTail(): Unit = println("tail is wagging")
  def stopTail(): Unit = println("tail is stopped")
}

trait Runner {
  def startRunning(): Unit = println("I’m running")
  def stopRunning(): Unit = println("Stopped running")
}

trait Speaker:
  def speak(): String  // has no body, so it’s abstract

trait TailWagger:
  def startTail(): Unit = println("tail is wagging")
  def stopTail(): Unit = println("tail is stopped")

trait Runner:
  def startRunning(): Unit = println("I’m running")
  def stopRunning(): Unit = println("Stopped running")

鉴于这些特征，这里有一个 Dog 类，它扩展了所有这些特征，同时为抽象 speak 方法提供了一种行为：

class Dog(name: String) extends Speaker with TailWagger with Runner {
  def speak(): String = "Woof!"
}

class Dog(name: String) extends Speaker, TailWagger, Runner:
  def speak(): String = "Woof!"

请注意该类如何使用 extends 关键字扩展 traits。

类似地，这里有一个 Cat 类，它实现了这些相同的 traits，同时还覆盖了它继承的两个具体方法：

class Cat(name: String) extends Speaker with TailWagger with Runner {
  def speak(): String = "Meow"
  override def startRunning(): Unit = println("Yeah ... I don’t run")
  override def stopRunning(): Unit = println("No need to stop")
}

class Cat(name: String) extends Speaker, TailWagger, Runner:
  def speak(): String = "Meow"
  override def startRunning(): Unit = println("Yeah ... I don’t run")
  override def stopRunning(): Unit = println("No need to stop")

这些示例显示了如何使用这些类：

val d = new Dog("Rover")
println(d.speak())      // prints "Woof!"

val c = new Cat("Morris")
println(c.speak())      // "Meow"
c.startRunning()        // "Yeah ... I don’t run"
c.stopRunning()         // "No need to stop"

val d = Dog("Rover")
println(d.speak())      // prints "Woof!"

val c = Cat("Morris")
println(c.speak())      // "Meow"
c.startRunning()        // "Yeah ... I don’t run"
c.stopRunning()         // "No need to stop"

如果该代码有意义—太好了，您把 traits 作为接口感到舒服。如果没有，请不要担心，它们在 Domain Modeling 章节中有更详细的解释。

类

Scala classes 用于 OOP 风格的编程。这是一个模拟“人”的类的示例。在 OOP 中，字段通常是可变的，所以 firstName 和 lastName 都被声明为 var 参数：

class Person(var firstName: String, var lastName: String) {
  def printFullName() = println(s"$firstName $lastName")
}

val p = new Person("John", "Stephens")
println(p.firstName)   // "John"
p.lastName = "Legend"
p.printFullName()      // "John Legend"

class Person(var firstName: String, var lastName: String):
  def printFullName() = println(s"$firstName $lastName")

val p = Person("John", "Stephens")
println(p.firstName)   // "John"
p.lastName = "Legend"
p.printFullName()      // "John Legend"

请注意，类声明创建了一个构造函数：

// this code uses that constructor
val p = new Person("John", "Stephens")

// 此代码使用该构造函数
val p = Person("约翰", "斯蒂芬斯")

Domain Modeling 章节中介绍了构造函数和其他与类相关的主题。

FP 领域建模

以 FP 风格编写代码时，您将使用以下结构：

代数数据类型（ADT）来定义数据
Traits 来定义数据上的功能

枚举和 Sum Types

Sum types 是在 Scala 中给代数数据类型（ADT）建模的一种方法。

enum 构造是在 Scala 3 中对代数数据类型 (ADT) 进行建模的好方法。

例如，披萨具有三个主要属性：

面饼大小
面饼类型
馅料

这些是用枚举简洁地建模的，它们是只包含单例值的 sum types：

在 Scala 2 中，用 sealed 类和 case object 组合在一起来定义枚举:

sealed abstract class CrustSize
object CrustSize {
  case object Small extends CrustSize
  case object Medium extends CrustSize
  case object Large extends CrustSize
}

sealed abstract class CrustType
object CrustType {
  case object Thin extends CrustType
  case object Thick extends CrustType
  case object Regular extends CrustType
}

sealed abstract class Topping
object Topping {
  case object Cheese extends Topping
  case object Pepperoni extends Topping
  case object BlackOlives extends Topping
  case object GreenOlives extends Topping
  case object Onions extends Topping
}

Scala 3 提供了 enum 结构来定义枚举：

enum CrustSize:
  case Small, Medium, Large

enum CrustType:
  case Thin, Thick, Regular

enum Topping:
  case Cheese, Pepperoni, BlackOlives, GreenOlives, Onions

一旦你有了一个枚举，你就可以按照你通常使用特征、类或对象的所有方式来使用枚举：

import CrustSize._
val currentCrustSize = Small

// enums in a `match` expression
currentCrustSize match {
  case Small => println("Small crust size")
  case Medium => println("Medium crust size")
  case Large => println("Large crust size")
}

// enums in an `if` statement
if (currentCrustSize == Small) println("Small crust size")

import CrustSize.*
val currentCrustSize = Small

// enums in a `match` expression
currentCrustSize match
  case Small => println("Small crust size")
  case Medium => println("Medium crust size")
  case Large => println("Large crust size")

// enums in an `if` statement
if currentCrustSize == Small then println("Small crust size")

下面是另一个如何在 Scala 中创建 sum type 的示例，它不能被叫作枚举，因为 succ 样例类有参数：的示例：

sealed abstract class Nat
object Nat {
  case object Zero extends Nat
  case class Succ(pred: Nat) extends Nat
}

Sum Types 在本书的领域建模部分有详细的介绍。

enum Nat:
  case Zero
  case Succ(pred: Nat)

枚举在本书的领域建模部分和参考文档中有详细介绍。

Product Types

product type 是代数数据类型（ADT），它只含有一个形状，例如一个单例对象，在Scala 中用 case 对象来代表；或者是一个可以获取字段的不可变结构，用 case 类来代表。

case 类具有 class 的所有功能，还包含其他功能，使它们对函数式编程很有用。当编译器在 class 前面看到 case 关键字时，它具有以下效果和好处：

样例类构造函数参数默认为 public val 字段，因此字段是不可变的，并且为每个参数生成访问器方法。
生成一个 unapply 方法，它允许您在 match 表达式中以更多方式使用样例类。
在类中生成一个 copy 方法。这提供了一种在不更改原始对象的情况下创建对象的更新副本的方法。
生成 equals 和 hashCode 方法来实现结构相等等式。
生成一个默认的 toString 方法，有助于调试。

您_可以_自己手动将所有这些方法添加到一个类中，但是由于这些功能在函数式编程中非常常用，因此使用“case”类要方便得多。

这段代码演示了几个 case 类的特性：

// define a case class
case class Person(
  name: String,
  vocation: String
)

// create an instance of the case class
val p = Person("Reginald Kenneth Dwight", "Singer")

// a good default toString method
p                // : Person = Person(Reginald Kenneth Dwight,Singer)

// can access its fields, which are immutable
p.name           // "Reginald Kenneth Dwight"
p.name = "Joe"   // error: can’t reassign a val field

// when you need to make a change, use the `copy` method
// to “update as you copy”
val p2 = p.copy(name = "Elton John")
p2               // : Person = Person(Elton John,Singer)

有关 case 类的更多详细信息，请参阅领域建模部分。

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