大数据Scala系列之模式匹配和样例类

1.样例类

在Scala中样例类是一中特殊的类，样例类是不可变的，

可以通过值进行比较，可用于模式匹配。

定义一个样例类：

构造器中每一个参数都是val,除非显示地声明为var

伴生对象提供apply ，让你不使用new关键字就能构造出相应的对象

case class Point(x: Int, y: Int)

创建样例类对象：

val point = Point(1, 2)
val anotherPoint = Point(1, 2)
val yetAnotherPoint = Point(2, 2)
//访问对象值
point.x
point.x =1 //不可以

通过值对样例类对象进行比较：

if (point == anotherPoint) {
  println(point + " and " + anotherPoint + " are the same.")
} else {
  println(point + " and " + anotherPoint + " are different.")
}
// Point(1,2) 和 Point(1,2)一样的.

if (point == yetAnotherPoint) {
  println(point + " and " + yetAnotherPoint + " are the same.")
} else {
  println(point + " and " + yetAnotherPoint + " are different.")
}
// Point(1,2)和Point(2,2)是不同的.

样例类的拷贝

You can create a (shallow) copy of an instance of a case class simply by using the copy method. You can optionally change the constructor arguments.

case class Message(sender: String, recipient: String, body: String)
val message4 = Message("[e-mail]", "[e-mail]", "Me zo o komz gant ma amezeg")
val message5 = message4.copy(sender = message4.recipient, recipient = "[e-mail]")
message5.sender  // [e-mail]
message5.recipient // [e-mail]
message5.body  // "Me zo o komz gant ma amezeg"

在模式匹配中使用样例类：

abstract class Amount
// 继承了普通类的两个样例类
case class Dollar(value: Double) extends Amount
case class Currency(value: Double, unit: String) extends Amount
case object Nothing extends Amount
object CaseClassDemo {

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val amt = new Dollar(10);
    patternMatch(amt)
  }
  def patternMatch(amt: Amount) {
    amt match {
      case Dollar(v) => println("$" + v)
      case Currency(_, u) => println("Oh noes, I got " + u)
      case Nothing => println("nothing") //样例对象没有()
    }
  }
}

声明样例类 ，以下几件事会自动发生：

提供unapply方法，让模式匹配可以工作

生成toString equals hashCode copy 方法，除非显示给出这些方法的定义。

2.模式匹配

1.更好的switch

Scala中类似Java的switch代码：

注意：

Scala的模式匹配只会匹配到一个分支，不需要使用break语句，因为它不会掉入到下一个分支。  match是表达式，与if表达式一样，是有值的：

object PatternDemo {

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    var sign = 0
    val ch: Char  = 'p'
    val valchar = 'p'
    var digit = 0

   //match 是表达式
    ch match {
      case '+' => sign = 1
      case '-' => sign = -1
      //使用|分割多个选项
      case '*' | 'x' => sign = 2
      //可以使用变量
      //如果case关键字后面跟着一个变量名，那么匹配的表达式会被赋值给那个变量。
      case valchar => sign = 3
      //case _ 类似Java中的default
      // 如果没有模式能匹配，会抛出MacthError
      //可以给模式添加守卫
      case _ if Character.isDigit(ch) => digit = Character.digit(ch, 10)
    }
    println("sign = "+ sign)
  }

}

1常量模式(constant patterns) 包含常量变量和常量字面量

scala> val site = "alibaba.com"
scala> site match { case "alibaba.com" => println("ok") }
scala> val ALIBABA="alibaba.com"
//注意这里常量必须以大写字母开头
scala> def foo(s:String) { s match { case ALIBABA => println("ok") } }

 常量模式和普通的 if 比较两个对象是否相等(equals) 没有区别，并没有感觉到什么威力

2 变量模式(variable patterns)

 确切的说单纯的变量模式没有匹配判断的过程，只是把传入的对象给起了一个新的变量名。

scala> site match { case whateverName => println(whateverName) }

 上面把要匹配的 site对象用 whateverName 变量名代替，所以它总会匹配成功。不过这里有个约定，对于变量，要求必须是以小写字母开头，否则会把它对待成一个常量变量，比如上面的whateverName 如果写成WhateverName就会去找这个WhateverName的变量，如果找到则比较相等性，找不到则出错。

 变量模式通常不会单独使用，而是在多种模式组合时使用，比如

List(1,2) match{ case List(x,2) => println(x) }

 里面的x就是对匹配到的第一个元素用变量x标记。

3 通配符模式(wildcard patterns)

 通配符用下划线表示："_" ，可以理解成一个特殊的变量或占位符。  单纯的通配符模式通常在模式匹配的最后一行出现，case _ => 它可以匹配任何对象，用于处理所有其它匹配不成功的情况。  通配符模式也常和其他模式组合使用：

scala> List(1,2,3) match{ case List(_,_,3) => println("ok") }

 上面的 List(_,_,3) 里用了2个通配符表示第一个和第二个元素，这2个元素可以是任意类型  通配符通常用于代表所不关心的部分，它不像变量模式可以后续的逻辑中使用这个变量。

4.样例类匹配

//定义样例类
abstract class Notification
case class Email(sender: String, title: String, body: String) extends Notification
case class SMS(caller: String, message: String) extends Notification
case class VoiceRecording(contactName: String, link: String) extends Notification

//基于样例类的模式匹配
def showNotification(notification: Notification): String = {
  notification match {
    case Email(email, title, _) =>
      s"You got an email from $email with title: $title"
    case SMS(number, message) =>
      s"You got an SMS from $number! Message: $message"
    case VoiceRecording(name, link) =>
      s"you received a Voice Recording from $name! Click the link to hear it: $link"
  }
}
val someSms = SMS("12345", "Are you there?")
val someVoiceRecording = VoiceRecording("Tom", "voicerecording.org/id/123")
println(showNotification(someSms))  //结果：You got an SMS from 12345! Message: Are you there?
println(showNotification(someVoiceRecording))  //结果：you received a Voice Recording from Tom! Click the link to hear it: voicerecording.org/id/123

2.带守卫的模式

增加布尔表达式或者条件表达式使得匹配更具体。

def showImportantNotification(notification: Notification, importantPeopleInfo: Seq[String]): String = {
  notification match {
  //仅匹配email在importantPeople列表里的内容
    case Email(email, _, _) if importantPeopleInfo.contains(email) =>
      "You got an email from special someone!"
    case SMS(number, _) if importantPeopleInfo.contains(number) =>
      "You got an SMS from special someone!"
    case other =>
      showNotification(other) // nothing special, delegate to our original showNotification function
  }
}

val importantPeopleInfo = Seq("867-5309", "[e-mail]")

val someSms = SMS("867-5309", "Are you there?")
val someVoiceRecording = VoiceRecording("Tom", "voicerecording.org/id/123")
val importantEmail = Email("[e-mail]", "Drinks tonight?", "I'm free after 5!")
val importantSms = SMS("867-5309", "I'm here! Where are you?")

println(showImportantNotification(someSms, importantPeopleInfo))
println(showImportantNotification(someVoiceRecording, importantPeopleInfo))
println(showImportantNotification(importantEmail, importantPeopleInfo))
println(showImportantNotification(importantSms, importantPeopleInfo))

5.类型匹配

可以对表达式类型进行匹配：

    val arr = Array("hs", 1, 2.0, 'a')
    val obj = arr(Random.nextInt(4))
    println(obj)
    obj match {
      case x: Int => println(x)
      case s: String => println(s.toUpperCase)
      case _: Double => println(Int.MaxValue)
      case _ => 0
    }

注意： 当你在匹配类型的时候，必须给出一个变量名，否则你将会拿对象本身来进行匹配：

obj match {
  case _: BigInt => Int.MaxValue  // 匹配任何类型为BigInt的对象
  case BigInt => -1              // 匹配类型为Class的BigInt对象
}

 匹配发生在运行期，Java虚拟机中泛型的类型信息是被擦掉的。因此，你不能用类型来匹配特定的Map类型。

case m: Map[String, Int] => ...   // error
// 可以匹配一个通用的映射
case m: Map[_, _] => ...   // OK

// 但是数组作为特殊情况，它的类型信息是完好的，可以匹配到Array[Int]
case m: Array[Int] => ...   // OK

3.匹配数组、列表、元组

数组匹配

  val arr1 = Array(1,1)
  val res = arr1 match {
  case Array(0) => "0"
  //匹配包含0的数组
  case Array(x, y) => s"$x $y"
  // 匹配任何带有两个元素的数组，并将元素绑定到x和y
  case Array(0, _*) => "0..."
  //匹配任何以0开始的数组
  case _ => "something else"
}

列表匹配

val lst = List(1,2)
val res2 =  list match {
   case 0 :: Nil => "0"
   case x :: y :: Nil => x + " " + y
   case 0 :: tail => "0 ..."
   case _ => "something else"
 }

元组匹配

var pair = (1,2)
val res3 =  pair match {
  case (0, _)  => "0 ..."
  case (y, 0) => s"$y 0"
  case _ => "neither is 0"
}

4.Sealed 类(密封类，备选）

Scala中，Traits 和classes可以被关键字sealed修饰， 修饰，被该关键字修饰后，它所有的子类都必须在同一文件中被定义。

这样做的好处是：当你用样例类来做模式匹配时，你可以让编译器确保你已经列出了所有可能的选择，编译器可以检查模式语句的完整性。

sealed abstract class Furniture
case class Couch() extends Furniture
case class Chair() extends Furniture
//此时无需定义能匹配所有的类型了
def findPlaceToSit(piece: Furniture): String = piece match {
  case a: Couch => "Lie on the couch"
  case b: Chair => "Sit on the chair"
}