ภาษาการเขียนโปรแกรม Scala

ภาพรวม

Scala เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมระดับสูงที่รวมแนวทางการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันและเชิงวัตถุเข้าด้วยกัน มันถูกพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองต่อข้อบกพร่องของ Java โดยการให้ไวยากรณ์ที่กระชับ อับสแตรกชันที่ทรงพลัง และชุดฟีเจอร์ที่หลากหลายซึ่งทำให้เหมาะสมกับการพัฒนาซอฟต์แวร์สมัยใหม่ Scala ทำงานบน Java Virtual Machine (JVM) และสามารถทำงานร่วมกับ Java ได้ ซึ่งช่วยให้นักพัฒนาสามารถใช้ไลบรารี Java ที่มีอยู่ได้ในขณะที่เพลิดเพลินกับประโยชน์ของไวยากรณ์ที่แสดงออกได้และฟีเจอร์ขั้นสูงของ Scala

ด้านประวัติศาสตร์

การสร้างและปีแรก

Scala ถูกสร้างขึ้นโดย Martin Odersky ที่ EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ การออกแบบได้รับอิทธิพลจากความต้องการภาษาที่รวมเอาแง่มุมที่ดีที่สุดของการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุและเชิงฟังก์ชัน ซึ่งนำไปสู่การเปิดตัวในปี 2003 ชื่อ "Scala" ย่อมาจาก "scalable language" ซึ่งสะท้อนถึงความสามารถในการเติบโตตามความต้องการของนักพัฒนา

การพัฒนาและการพัฒนาอีโคซิสเต็ม

Scala ได้รับความนิยมโดยเฉพาะหลังจากการเปิดตัว Play Framework ในปี 2009 ซึ่งเป็นเฟรมเวิร์กสำหรับการพัฒนาเว็บแอปพลิเคชันที่ทำให้การพัฒนาแอปพลิเคชันด้วย Scala ง่ายขึ้น การเปิดตัว Apache Spark ซึ่งเป็นเฟรมเวิร์กการประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ที่เขียนด้วย Scala ยังช่วยเพิ่มความโดดเด่นในอุตสาหกรรมซอฟต์แวร์อีกด้วย ตลอดหลายปีที่ผ่านมา Scala ได้พัฒนาอย่างมาก โดยการรวมฟีเจอร์จากภาษาการเขียนโปรแกรมอื่น ๆ และสร้างชุมชนที่มีชีวิตชีวารอบ ๆ มัน

การพัฒนาล่าสุด

ในปีที่ผ่านมา Scala ยังคงปรับตัว โดยการเปิดตัว Scala 3 (หรือที่เรียกว่า Dotty) ในเดือนพฤษภาคม 2021 ซึ่งรวมถึงการปรับปรุงภาษาที่สำคัญ เช่น ระบบประเภทใหม่และความสามารถในการทำเมตาโปรแกรมที่ดีขึ้น อีโคซิสเต็มของ Scala ขณะนี้มีไลบรารีและเฟรมเวิร์กที่หลากหลายซึ่งเพิ่มความสามารถในการใช้งานในหลายโดเมน รวมถึงการวิเคราะห์ข้อมูล การพัฒนาเว็บ และไมโครเซอร์วิส

ฟีเจอร์ไวยากรณ์

การพิมพ์แบบสถิตที่เข้มงวด

Scala มีระบบประเภทที่เข้มงวด ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจจับข้อผิดพลาดได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ และให้การอนุมานประเภทที่ช่วยลดโค้ดที่ซ้ำซ้อน ตัวอย่างเช่น:

val greeting: String = "Hello, Scala!"

ฟังก์ชันระดับหนึ่ง

ฟังก์ชันใน Scala เป็นพลเมืองระดับหนึ่ง ซึ่งช่วยให้สามารถเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันได้ คุณสามารถส่งฟังก์ชันเป็นพารามิเตอร์หรือคืนฟังก์ชันจากฟังก์ชันอื่น:

def add(x: Int, y: Int): Int = x + y
val sum = (a: Int, b: Int) => add(a, b)

คลาสเคส

คลาสเคสใน Scala ให้วิธีการที่กระชับในการสร้างโครงสร้างข้อมูลที่ไม่เปลี่ยนแปลงและทำการใช้งานเมธอดเช่น equals() และ hashCode() โดยอัตโนมัติ:

case class Person(name: String, age: Int)
val p = Person("Alice", 30)

การจับคู่รูปแบบ

Scala รองรับการจับคู่รูปแบบที่ทรงพลัง ซึ่งช่วยให้สามารถแยกโครงสร้างข้อมูลและทำให้การควบคุมการไหลง่ายขึ้น:

def describe(x: Any): String = x match {
  case 0 => "zero"
  case _: Int => "integer"
  case _: String => "string"
  case _ => "unknown"
}

Trait

Trait ใน Scala คล้ายกับอินเทอร์เฟซใน Java แต่สามารถรวมการใช้งานเมธอดได้ พวกเขาช่วยให้การสืบทอดหลายแบบเป็นไปได้:

trait Greeter {
  def greet(): Unit = println("Hello!")
}

class EnglishGreeter extends Greeter

ประเภท Option

Scala มีการสนับสนุนประเภท Option ที่สร้างขึ้นซึ่งแสดงถึงค่าที่อาจมีอยู่หรือไม่มีอยู่ ช่วยหลีกเลี่ยงข้อยกเว้น null pointer:

def findPerson(name: String): Option[Person] = ...

ไลบรารีคอลเลกชัน

Scala มีไลบรารีคอลเลกชันที่หลากหลายซึ่งรวมถึงคอลเลกชันที่เปลี่ยนแปลงได้และไม่เปลี่ยนแปลง ทำให้การจัดการข้อมูลเป็นเรื่องง่าย:

val numbers = List(1, 2, 3, 4)
val doubled = numbers.map(_ * 2)

Implicits

Implicits ช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการเรียกฟังก์ชันโดยการให้พารามิเตอร์โดยอัตโนมัติเมื่อจำเป็น:

implicit val defaultGreeting: String = "Hello!"
def greet(implicit greeting: String) = println(greeting)

For Comprehensions

For comprehensions ใน Scala ทำให้การทำงานกับคอลเลกชันและโมนัด เช่น Option ง่ายขึ้น โดยมีไวยากรณ์ที่สวยงามสำหรับการเชื่อมโยงการดำเนินการ:

for {
  x <- Option(1)
  y <- Option(2)
} yield x + y

SBT สำหรับการจัดการการสร้าง

SBT (Simple Build Tool) เป็นเครื่องมือการสร้างที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับ Scala ช่วยให้การจัดการโปรเจกต์ การแก้ไขปัญหาการพึ่งพา และการทดสอบทำได้ง่าย:

name := "MyScalaProject"
version := "0.1"
scalaVersion := "2.13.6"
libraryDependencies += "org.scala-lang" % "scala-library" % "2.13.6"

เครื่องมือและรันไทม์สำหรับนักพัฒนา

รันไทม์

Scala ทำงานบน JVM ซึ่งหมายความว่ามันสามารถใช้ประโยชน์จากอีโคซิสเต็ม Java ที่กว้างขวางและสามารถโฮสต์บนแพลตฟอร์มใด ๆ ที่สนับสนุน Java

IDE ที่นิยม

IDE ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการพัฒนา Scala ได้แก่ IntelliJ IDEA (พร้อมปลั๊กอิน Scala) และ Eclipse ที่มีปลั๊กอิน Scala IDE ทั้งสอง IDE มีฟีเจอร์เช่นการเติมโค้ด การดีบัก และการสนับสนุน SBT ที่รวมเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มประสบการณ์การพัฒนา

คอมไพเลอร์และระบบการสร้าง

Scala มีคอมไพเลอร์ของตัวเองซึ่งสามารถคอมไพล์โค้ดทั้ง Scala และ Java วิธีการทั่วไปในการสร้างโปรเจกต์ Scala ใช้ SBT ซึ่งช่วยให้การคอมไพล์แบบเพิ่มขึ้นและการจัดการการพึ่งพา นี่คือวิธีการสร้างโปรเจกต์:

  1. ติดตั้ง SBT
  2. สร้างไดเรกทอรีใหม่สำหรับโปรเจกต์ของคุณ
  3. ภายในไดเรกทอรีนั้น สร้างไฟล์ชื่อ build.sbt
  4. กำหนดการตั้งค่าโปรเจกต์ของคุณใน build.sbt
  5. เขียนโค้ด Scala ของคุณในไดเรกทอรี src/main/scala

การใช้งาน Scala

Scala ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างแอปพลิเคชันต่าง ๆ รวมถึงแอปพลิเคชันเว็บ เฟรมเวิร์กการประมวลผลข้อมูล (เช่น Apache Spark) และระบบกระจาย ความผสมผสานระหว่างฟีเจอร์เชิงฟังก์ชันและเชิงวัตถุทำให้มันเหมาะสมโดยเฉพาะสำหรับโปรเจกต์ที่ต้องการโซลูชันที่สามารถทำงานพร้อมกันและขยายได้ เช่น สถาปัตยกรรมไมโครเซอร์วิส

การเปรียบเทียบกับภาษาอื่น ๆ

Scala สามารถเปรียบเทียบกับภาษาต่าง ๆ ตามฟีเจอร์และแนวทางเฉพาะ:

เทียบกับ Java

Scala รวมแนวคิดการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันที่ไม่มีใน Java เช่น ฟังก์ชันระดับหนึ่ง การจับคู่รูปแบบ และคลาสเคส นอกจากนี้ ไวยากรณ์ที่กระชับของ Scala มักนำไปสู่จำนวนบรรทัดของโค้ดที่น้อยกว่าที่เขียนใน Java

เทียบกับ Python

การพิมพ์แบบไดนามิกของ Python ตรงข้ามกับการพิมพ์แบบสถิตของ Scala ซึ่งนำไปสู่กลยุทธ์การจัดการข้อผิดพลาดที่แตกต่างกัน ประสิทธิภาพของ Scala บน JVM มักจะมีประโยชน์มากกว่าความสะดวกในการใช้งานของ Python ในสถานการณ์การเขียนสคริปต์อย่างรวดเร็ว

เทียบกับ Kotlin

Kotlin เช่นเดียวกับ Scala ทำงานบน JVM และออกแบบมาเพื่อปรับปรุง Java Kotlin มุ่งเน้นไปที่การทำงานร่วมกับ Java และไวยากรณ์ที่เรียบง่ายมากขึ้น ในขณะที่ Scala ใช้แนวทางเชิงฟังก์ชันที่ครอบคลุมมากขึ้น

เทียบกับ Go

ทั้ง Scala และ Go สนับสนุนการทำงานพร้อมกัน แต่ทำในลักษณะที่แตกต่างกัน Go ใช้ goroutines และ channels ในขณะที่ Scala ใช้โมเดล Actor ผ่านไลบรารีเช่น Akka ธรรมชาติของ Scala ที่มีหลายแนวทางเสนอความยืดหยุ่นมากขึ้นในด้านรูปแบบการเขียนโปรแกรม

เคล็ดลับการแปลจากแหล่งที่มาไปยังแหล่งที่มา

เมื่อแปลโค้ด Scala ไปยังภาษาอื่น ควรให้ความสำคัญกับการระบุโครงสร้างที่เทียบเท่าในภาษาที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น พิจารณาว่าประเภท Option ของ Scala แปลเป็นประเภทที่สามารถเป็น null ในภาษาต่าง ๆ เช่น Kotlin หรือ TypeScript ได้อย่างไร

เครื่องมือการแปลจากแหล่งที่มาไปยังแหล่งที่มา

มีเครื่องมือและไลบรารีหลายตัวที่พัฒนาขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการแปลจากแหล่งที่มาไปยังแหล่งที่มา เช่น: