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Scala 闭包　匿名函数

2012-04-21 17:11 183 查看
函数语言的名称源于这样一种概念：程序行为应该像数学函数一样；换句话说，给定一组输入，函数应始终返回相同的输出。这不仅意味着每个函数必须返回一个值，还意味着从一个调用到下一个调用，函数本质上不得具有内蕴状态（intrinsic state）。这种无状态的内蕴概念（在函数/对象领域中，默认情况下指的是永远不变的对象），是函数语言被认为是并发领域伟大的 “救世主” 的主要原因。
闭包函数作为一级概念的一个含义是，它们必须被识别为单独的结构，也称为闭包，这是 Java 社区最近一直热烈争论的话题。在 Scala 中，这很容易完成。考虑清单 3 中的程序，此程序定义了一个函数，该函数每隔一秒调用一次另一个函数：

清单 3. Timer1.scala
object Timer
{
def oncePerSecond(): unit =
{
while (true)
{
System.out.println("Time flies when you're having fun(ctionally)...")
Thread.sleep(1000)
}
}

def main(args: Array[String]): unit =
{
oncePerSecond
}
}

不幸的是，这个特殊的代码并没有什么功能 …… 或者甚至没任何用处。例如，如果想要更改显示的消息，则必须修改oncePerSecond 方法的主体。传统的 Java 程序员将通过为 oncePerSecond 定义 String 参数来包含要显示的消息。但甚至这样也是极端受限的：其他任何周期任务（比如 ping 远程服务器）将需要各自版本的 oncePerSecond，这很明显违反了
“不要重复自己” 的规则。我认为我可以做得更好。
清单 4. Timer2.scala
object Timer
{
def oncePerSecond(callback: () => unit): unit =
{
while (true)
{
callback()
Thread.sleep(1000)
}
}

def timeFlies(): unit =
{ Console.println("Time flies when you're having fun(ctionally)..."); }

def main(args: Array[String]): unit =
{
oncePerSecond(timeFlies)
}
}

现在，事情开始变得有趣了。在清单 4 中，函数 oncePerSecond 接受一个参数，但其类型很陌生。形式上，名为 callback 的参数接受一个函数作为参数。只要传入的函数不接受任何参数（以 () 指示）且无返回（由 => 指示）值（由函数值 unit 指示），就可以使用此函数。然后请注意，在循环体中，我使用 callback 来调用传递的参数函数对象。
幸运的是，我在程序的其他地方已经有了这样一个函数，名为 timeFlies。所以，我从 main 中将其传递给 oncePerSecond 函数。（您还会注意到，timeFlies 使用了一个 Scala 引入的类 Console，它的用途与 System.out 或新的 java.io.Console 类相同。这纯粹是一个审美问题；System.out 或 Con
匿名函数，您的函数是什么？
现在，这个 timeFlies 函数似乎有点浪费 — 毕竟，它除了传递给 oncePerSecond 函数外毫无用处。所以，我根本不会正式定义它，如清单 5 所示：
清单 5. Timer3.scala
object Timer
{
def oncePerSecond(callback: () => unit): unit =
{
while (true)
{
callback()
Thread.sleep(1000)
}
}

def main(args: Array[String]): unit =
{
oncePerSecond(() =>
Console.println("Time flies... oh, you get the idea."))
}
}
在清单 5 中，主函数将一块任意代码作为参数传递给 oncePerSecond，看起来像来自 Lisp 或 Scheme 的 lambda 表达式，事实上，这是另一种闭包。这个匿名函数 再次展示了将函数当作一级公民处理的强大功能，它允许您在继承性以外对代码进行全新地泛化。（Strategy 模式的粉丝们可能已经开始唾沫横飞了。）
事实上，oncePerSecond 仍然太特殊了：它具有不切实际的限制，即回调将在每秒被调用。我可以通过接受第二个参数指明调用传递的函数的频率，来将其泛化，如清单 6 所示：
清单 6. Timer4.scala
object Timer
{
def periodicCall(seconds: int, callback: () => unit): unit =
{
while (true)
{
callback()
Thread.sleep(seconds * 1000)
}
}

def main(args: Array[String]): unit =
{
periodicCall(1, () =>
Console.println("Time flies... oh, you get the idea."))
}
}


这是函数语言中的公共主题：创建一个只做一件事情的高级抽象函数，让它接受一个代码块（匿名函数）作为参数，并从这个高级函数中调用这个代码块。例如，遍历一个对象集合。无需在 for 循环内部使用传统的 Java 迭代器对象，而是使用一个函数库在集合类上定义一个函数 — 通常叫做 “iter” 或 “map” — 接受一个带单个参数（要迭代的对象）的函数。例如，上述的 Array 类具有一个函数filter，此函数在清单
7 中定义：
清单 7. Array.scala 的部分清单
class Array[A]
{
// ...
def filter (p : (A) => Boolean)) : Array[A] = ... // not shown
}

清单 7 声明 p 是一个接受由 A 指定的泛型参数的函数，然后返回一个布尔值。Scala 文档表明 filter “返回一个由满足谓词 p 的数组的所有元素组成的数组”。这意味着如果我想返回我的 Hello World 程序，查找所有以字母 G 开头的命令行参数，则可以编写像清单 8 一样简单的代码：
清单 8. Hello, G-men!
object HelloWorld
{
def main(args: Array[String]): unit = {
args.filter( (arg:String) => arg.startsWith("G") )
.foreach( (arg:String) => Console.println("Found " + arg) )
}
}

此处，filter 接受谓词，这是一个隐式返回布尔值（startsWith() 调用的结果）的匿名函数，并使用 args 中的每个元素来调用谓词。如果谓词返回 true，则它将此值添加到结果数组中。遍历了整个数组之后，它接受结果数组并将其返回，然后此数组立即用作 “foreach”
调用的来源，此调用执行的操作就像它名字的含义一样：foreach 接受另一个函数，并将此函数应用于数组中的每个元素（在本例中，仅显示每个元素）。
不难想象等同于上述 HelloG.scala 的 Java 是什么样的，而且也不难发现 Scala 版本非常简短，也非常清晰。
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