Scala的虛無與飄渺

本文名字與內容無關。

很多人抱怨Scala相比于Java過于復雜了：大部分使用過Scala的程序員都沒有能深刻理解它的類型系統和Scala的函數式編程。Scala的類型系統跟Java和C++很不一樣，Scala想把面向對象純粹化（學院派的作風？），不能有破壞面向對象的一切因素出現。null、NULL、int、...這些都是不和諧的東西，應該割掉。Scala又給了太多了空間給程序員，你可以使用傳統的命令式編程風格，也可以使用函數式風格，一個語言寫出了不同的代碼。這個漢語有很多方言，極為相似。太多的自由會浪費Scala的一片好心。一個思路是在封裝完Java的功能后，盡量使用Scala推薦的函數式風格來寫面向對象的程序。

進入Scala，你就進入了虛無縹緲的太虛境地。在何為有？何為無？的問題上？Scala的設計走得很遠。Scala的有即Any，Scala的無是Null，null，Nil，Nothing，None，Unit。Scala的無太讓人手足無措，今天就討論Scala的無。

要想在正確的地方使用正確的無，就要先理解它們分別表示的含義。

Null&null

很多人一輩子都沒有走出這個無。Null是一個Trait，你不能創建她的實例。但是Scala在語言層面上存在一個Null的實例，那就是null。Java中的null意味著引用并沒有指向任何對象。但存在一個悖論，一切都是對象，那沒有對象是不是也是對象呢？Scala定義了一個類似于對象語義的Null，和一個值語義的null。這樣面向對象在空引用的情況下完備了。如果你寫了一個帶有Null作為參數的對象，那么你傳入的參數只能是null，或者指向Null的引用。

scala> tryit("hey")
<console>:6: error: type mismatch;
 found   : java.lang.String("hey")
 required: Null
       tryit("hey")
             ^

scala> val someRef: String = null
someRef: String = null

scala> tryit(someRef)
<console>:7: error: type mismatch;
 found   : String
 required: Null
       tryit(someRef)
             ^

scala> tryit(null)
That worked!

scala> val nullRef: Null = null
nullRef: Null = null

scala> tryit(nullRef)
That worked!

第四行我們試圖傳入一個String，自然不能工作。第14行我們傳入一個null引用，但是任然不能工作，為什么呢？因為null引用指向的是String類型。它可能在運行時是null，但是在編譯時類型檢查卻不認同，編譯器認為他是個String。

Nil

Nil是一個繼承List[Nothing]的對象，我們隨后討論Nothing。它就是一個空的列表，下面是一些使用實例：

scala> Nil
res4: Nil.type = List()

scala> Nil.length
res5: Int = 0

scala> Nil + "ABC"
res6: List[java.lang.String] = List(ABC)

scala> Nil + Nil
res7: List[object Nil] = List(List())

可以看出，Nil就是一個可以封裝任何東西的空容器。它的長度為0。它并不是一無所有，它是一個容器，一個列表，只是沒有存放內容而已。

Nothing

Nothing可能比較難理解。Nothing也是一個Trait，它繼承自Any，而Any是整個Scala類型系統的根。Nothing是沒有實例的，但它時任何對象的子類，他是List的子類，是String的子類，是Int的子類，是任何用戶自定義類型的子類。

前面提到Nil是一個空的List[Nothing]。由于Nothing是任何類型的子類，那么Nil就可以當做是一個空的String List，空的Int List，甚至使Any List。Nothing比較適合用來定義基類容器。

scala> val emptyStringList: List[String] = List[Nothing]()
emptyStringList: List[String] = List()

scala> val emptyIntList: List[Int] = List[Nothing]()
emptyIntList: List[Int] = List()

scala> val emptyStringList: List[String] = List[Nothing]("abc")
<console>:4: error: type mismatch;
 found   : java.lang.String("abc")
 required: Nothing
       val emptyStringList: List[String] = List[Nothing]("abc")

第一行，我們將一個List[Nothing]賦值給一個List[String]。一個Nothing是一個String，因此是正確的。第四行，我們將一個List[Nothing]賦值給一個List[Int]。一個Nothing是一個Int，因此是正確的。Nothing是任何類型的子類，但是上面的List[Nothing]都不包含任何成員。當我們創建一個包含一個String的List[Nothing]的List，并把它賦值給List[String]，會出現什么情況？它會失敗，因為Nothing并不是任何類型的父類，并且也不存在Nothing的實例。任何Nothing的容器必然是空的，是Nil。

另一種Nothing的用法是作為不返回函數的返回值。因為Nothing沒有任何實例，而函數的返回值必定是一個值，是一個對象，這樣定義為Nothing為返回值的函數實際上不可能返回。

None

寫Java程序的時候，經常會碰到沒有有意義的東西可以返回，我們返回null。但返回null有一些問題，調用方必須檢查返回值，不然會有NullPointerException的異常。這逼迫我們去check函數的返回值。還有一種解決辦法是使用異常，但增加try/catch塊，并不是明智的選擇。

Scala內置一種解決辦法。如果你想返回一個String，但可能有的時候得不到有意義的返回值，我們可以讓函數返回Option[String]。

scala> def getAStringMaybe(num: Int): Option[String] = {
     |   if ( num >= 0 ) Some("A positive number!")
     |   else None // A number less than 0?  Impossible!
     | }

getAStringMaybe: (Int)Option[String]

scala> def printResult(num: Int) = {
     |   getAStringMaybe(num) match {
     |     case Some(str) => println(str)
     |     case None => println("No string!")
     |   }
     | }
printResult: (Int)Unit

scala> printResult(100)
A positive number!

scala> printResult(-50)
No string!

函數getAStringMaybe返回Option[String]。Option是一個抽象類，它有兩個子類：Some和None。因此，初始化一個Option有兩種方法。getAStringMaybe返回的只可能是Some[String]或None。Some和None又是Case Class，可以直接用來做模式匹配，很容易用來處理返回值。

類似地，Option[T]作為返回值，意味著調用者可能會收到Some[T]或None。

其實Option作為返回值，并沒有比返回null好多少。代碼里面充滿了Option和模式匹配的代碼，也不優雅，所以對待Option還是慎重。

Unit

Unit跟java的void一樣，表示函數沒有返回值。

scala> def doThreeTimes(fn: (Int) => Unit) = {
     |   fn(1); fn(2); fn(3);
     | }
doThreeTimes: ((Int) => Unit)Unit

scala> doThreeTimes(println)
1
2
3

scala> def specialPrint(num: Int) = {
     |    println(">>>" + num + "<<<")
     | }
specialPrint: (Int)Unit

scala> doThreeTimes(specialPrint)
>>>1<<<
>>>2<<<
>>>3<<<

這個不解釋。

總的來看，Scala定義如此多的無，主要目的是為了保證它的類型系統的完整性，同時細化概念。到底好不好呢？下一個十年再下定論。

上述就是所有的Scala表征無的方式。如果你是Scala的簇擁，談談你的想法。

http://oldfashionedsoftware.com/2008/08/20/a-post-about-nothing/