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編程語(yǔ)言中的好理念可以延續(xù)并擴(kuò)展到其他語(yǔ)言，就像美酒一樣歷久彌香。因此，不足奇怪的是，Java 下一代語(yǔ)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(yǔ)言語(yǔ)法中功能清單的一致性。我從能夠重載操作符這個(gè)特性說(shuō)起 — 克服了Java 語(yǔ)言中長(zhǎng)期存在的一個(gè)缺點(diǎn)。

操作符重載

如果您改造過(guò) Java BigDecimal 類，可能看到過(guò)類似于清單 1 的代碼：

清單1.Java代碼中的LacklusterBigDecimal支持

     
     
     

      
      
      
BigDecimal op1 = new BigDecimal(1e12);
      
      
      
BigDecimal op2 = new BigDecimal(2.2e9);
      
      
      
// (op1 + (op2 * 2)) / (op1/(op1 + (op2 * 1.5e2))
      
      
      
BigDecimal lhs = op1.add(op2.multiply(BigDecimal.valueOf(2)));
      
      
      
BigDecimal rhs = op1.divide(
      
      
      
        op1.add(op2.multiply(BigDecimal.valueOf(1.5e2))),
      
      
      
            RoundingMode.HALF_UP);
      
      
      
BigDecimal result = lhs.divide(rhs);
      
      
      
System.out.println(String.format("%,.2f", result));
     
     
     

在 清單 1 中，我試圖實(shí)現(xiàn)注釋中的這個(gè)公式。在 Java 編程中，因無(wú)法重載數(shù)學(xué)操作符，使得我只能求助于方法調(diào)用。靜態(tài)導(dǎo)入可以解決問(wèn)題，但是對(duì)于所選擇的上下文，顯然需要適當(dāng)?shù)牟僮鞣剌d。最初的 Java 工程師故意從語(yǔ)言上忽略操作符重載，不過(guò)這感覺增加了太大的復(fù)雜性。但是經(jīng)驗(yàn)表明，因缺乏這一特性而強(qiáng)加給開發(fā)人員的復(fù)雜性更甚于潛在的濫用機(jī)會(huì)。

用稍微各不相同的方式，所有三種 Java 下一代語(yǔ)言都實(shí)現(xiàn)了操作符重載。

Scala的操作符

Scala 通過(guò)放棄操作符與方法之間的區(qū)別而允許操作符重載。操作符只不過(guò)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(gè)有效的方法名稱，這就是 Scala 使用下劃線 (_) 符號(hào)而不是 Java 星號(hào) (*) 符號(hào)來(lái)代表導(dǎo)入的原因之一。]

我使用復(fù)數(shù)來(lái)說(shuō)明重載。復(fù)數(shù)是一種數(shù)學(xué)表示，包括實(shí)部和虛部，例如通常寫作 3 + 4i 這樣的形式。復(fù)數(shù)在很多科學(xué)領(lǐng)域都很常見，包括工程學(xué)、物理學(xué)、電磁學(xué)以及其他理論。清單 2 顯示了復(fù)數(shù)的 Scala 實(shí)現(xiàn)：

清單2.Scala復(fù)數(shù)

     
     
     

      
      
      
final class Complex(val real:Int, val imaginary:Int) {
      
      
      
  require (real != 0 || imaginary != 0)
      
      
      

      
      
      
  def +(operand:Complex) =
      
      
      
      new Complex(real + operand.real, imaginary + operand.imaginary)
      
      
      

      
      
      
  def +(operand:Int) =
      
      
      
    new Complex(real + operand, imaginary)
      
      
      

      
      
      
  def -(operand:Complex) =
      
      
      
    new Complex(real - operand.real, imaginary - operand.imaginary)
      
      
      

      
      
      
  def -(operand:Int) =
      
      
      
    new Complex(real - operand, imaginary)
      
      
      

      
      
      
  def *(operand:Complex) =
      
      
      
      new Complex(real * operand.real - imaginary * operand.imaginary,
      
      
      
          real * operand.imaginary + imaginary * operand.real)
      
      
      

      
      
      
  override def toString() =
      
      
      
      real + (if (imaginary < 0) "" else "+") + imaginary + "i"
      
      
      

      
      
      
  override def equals(that:Any) = that match {
      
      
      
    case other :Complex => (real == other.real) && (imaginary == other.imaginary)
      
      
      
    case _ => false
      
      
      
  }
      
      
      

      
      
      
  override def hashCode():Int =
      
      
      
    41 * ((41 + real) + imaginary)
      
      
      
}
     
     
     

equals() 和 match 關(guān)鍵字

清單 2 中另一個(gè)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(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，但是類型匹配更為常見。that 參數(shù)被聲明為 Any — Scala 繼承層次的頂層。該方法的主體由 match 調(diào)用組成，在傳遞的類型匹配時(shí)，該調(diào)用檢查實(shí)部和虛部的值，否則默認(rèn)為 false。

Scala 通過(guò)折疊不必要的腳手架代碼，大大降低了 Java 語(yǔ)言的啰嗦程度。例如，在 清單 2 中，類中的構(gòu)造函數(shù)參數(shù)和字段與類定義一起出現(xiàn)。在本例中，類的主體充當(dāng)構(gòu)造函數(shù)，所以對(duì) require() 方法的調(diào)用在第一次實(shí)例化操作過(guò)程中驗(yàn)證值的存在。因?yàn)?Scala 自動(dòng)提供字段，所以類的其余部分包含方法定義。對(duì)于 +、- 和 * 操作符，我都聲明了接受 Complex 數(shù)作為參數(shù)的同名方法。復(fù)數(shù)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(shí)現(xiàn)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(yǔ)言之間的另外一個(gè)共同點(diǎn)：使用表達(dá)式而不是語(yǔ)句。在 toString() 方法中，虛部為正時(shí)我必須提供加號(hào) (+)，否則，虛部的隱式減號(hào)就足夠了。在 Scala 中，if 是一個(gè)表達(dá)式，而不是語(yǔ)句，不再需要 Java 三元操作符 (?:)。

實(shí)際上，增加的 +、- 和 * 方法都跟標(biāo)準(zhǔn)的操作符沒什么區(qū)別，如清單 3 中的單元測(cè)試所示：

清單3.練習(xí)Scala復(fù)數(shù)

     
     
     

      
      
      
class ComplexTest extends FunSuite {
      
      
      
  test("addition") {
      
      
      
    val c1 = new Complex(1, 3)
      
      
      
    val c2 = new Complex(4, 5)
      
      
      
    assert(c1 + c2 === new Complex(1+4, 3+5))
      
      
      
  }
      
      
      

      
      
      
  test("subtraction") {
      
      
      
    val c1 = new Complex(1, 3)
      
      
      
    val c2 = new Complex(4, 5)
      
      
      
    assert(c1 - c2 === new Complex(1-4, 3-5))
      
      
      
  }
      
      
      

      
      
      
  test("multiplication") {
      
      
      
    val c1 = new Complex(1, 3)
      
      
      
    val c2 = new Complex(4, 5)
      
      
      
    assert(c1 * c2 === new Complex(
      
      
      
        c1.real * c2.real - c1.imaginary * c2.imaginary,
      
      
      
        c1.real * c2.imaginary + c1.imaginary * c2.real))
      
      
      
  }
      
      
      
}  
     
     
     

清單3中的測(cè)試失敗，揭示了一個(gè)有趣的不一致性。后面討論關(guān)聯(lián)性 時(shí)，我指出并解決了這個(gè)問(wèn)題。但是，現(xiàn)在簡(jiǎn)單介紹一下 Groovy 和 Clojure 中的重載。

#p#

Groovy的映射

通過(guò)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(shù)設(shè)計(jì)模式，第 3 部分”，即我函數(shù)式思維系列（探討函數(shù)語(yǔ)言中的可擴(kuò)展性）中的一期文章，我用同一個(gè)復(fù)數(shù)例子詳細(xì)介紹了 Groovy 的操作符重載。

在 Groovy 中，您無(wú)法創(chuàng)建新的操作符（盡管可以創(chuàng)建新方法）。一些框架（比如 Spock 測(cè)試框架；參見參考資料）重載難以理解卻實(shí)際存在的操作符，比如 >>>。Scala 和 Clojure 都更加一致地對(duì)待操作符和方法，盡管方式有所不同。

Groovy 也引入了幾個(gè)方便的新操作符，比如 ?. 和 Elvis 操作符 (?:)，—前者是安全導(dǎo)航 操作符，它確保所有調(diào)用者都不為空，后者是 Java 三元操作符的簡(jiǎn)寫形式，對(duì)于輕松提供默認(rèn)值非常有用。Groovy 對(duì)新操作符沒有擴(kuò)展方法，防止了開發(fā)人員重載它們。至于開發(fā)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(gè)基本原因在于，以前的操作符使用經(jīng)驗(yàn)可以增加代碼的可讀性。您不可能在 Groovy 外面培養(yǎng)這些操作符的使用經(jīng)驗(yàn)。如果您為方便性使用操作符時(shí)破壞了代碼可讀性，那么操作符重載將變成危險(xiǎn)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(hào)名稱的方法。因此，比如說(shuō)您可以隨便為自己的定制類型創(chuàng)建一個(gè) + 方法。然而，要在 Clojure 中正確重寫操作符，您必須理解協(xié)議 和一種用于從公共內(nèi)核生成一組方法的技術(shù)。我將在下一期文章中討論這一內(nèi)容。

關(guān)聯(lián)性

操作符關(guān)聯(lián)性 是指操作符是等式左側(cè)還是右側(cè)的方法。Scala 對(duì)空格的使用不同于大多數(shù)其他語(yǔ)言，因?yàn)榛旧先魏?Scala 方法都可以充當(dāng)操作符。例如，表達(dá)式 x + y 實(shí)際上就是方法調(diào)用 x.+(y)，如清單 4 中 Scala REPL（解釋器）會(huì)話中所示：

清單4.Scala中的空格化

      
      
      

       
       
       
scala> val sum1 = x.+(y)
       
       
       
sum1:Int = 22
       
       
       

       
       
       
scala> val sum2 = (12).+(10)
       
       
       
sum2:Int = 22
      
      
      

      
      
      

       
       
       
test("mixed addition from Complex") {
       
       
       
  val c1 = new Complex(1, 3)
       
       
       
  assert(new Complex(7, 3) == c1 + 6)
       
       
       
}
       
       
       

       
       
       
test("mixed subtraction from Complex") {
       
       
       
  val c1 = new Complex(10, 3)
       
       
       
  assert(new Complex(5, 3) == c1 - 5)
       
       
       
}
      
      
      

      
      
      

       
       
       
test("mixed subtraction from Int") {
       
       
       
  val c1 = new Complex(10, 3)
       
       
       
  assert(new Complex(15, 3) == 5 + c1)
       
       
       
}  
      
      
      

      
      
      

       
       
       
test("mixed addition from Complex") {
       
       
       
  val c1 = new Complex(1, 3)
       
       
       
  assert(new Complex(7, 3) == c1 + 6)
       
       
       
}