Scala教程

专注Scala

Null->null
Nothing
Nil->List[Nothing]
None->Option
Unit
很多人抱怨Scala相比于Java过于复杂了：大部分使用过Scala的程序员都没有能深刻理解它的类型系统和Scala的函数式编程。Scala的类型系统跟Java和C++很不一样，Scala想把面向对象纯粹化（学院派的作风？），不能有破坏面向对象的一切因素出现。null、NULL、int、…这些都是不和谐的东西，应该割掉。Scala又给了太多了空间给程序员，你可以使用传统的命令式编程风格，也可以使用函数式风格，一个语言写出了不同的代码。这个跟汉语有很多方言，极为相似。太多的自由会浪费Scala的一片好心。一个思路是在封装完Java的功能后，尽量使用Scala推荐的函数式风格来写面向对象的程序。
进入Scala，你就进入了虚无缥缈的太虚境地。在何为有？何为无？的问题上？Scala的设计走得很远。Scala的有即Any，Scala的无是Null，null，Nil，Nothing，None，Unit。Scala的无太让人手足无措，今天就讨论Scala的无。
要想在正确的地方使用正确的无，就要先理解它们分别表示的含义。

Null&null

很多人一辈子都没有走出这个无。Null是一个Trait，你不能创建她它的实例。但是Scala在语言层面上存在一个Null的实例，那就是null。Java中的null意味着引用并没有指向任何对象。但存在一个悖论，一切都是对象，那没有对象是不是也是对象呢？Scala定义了一个类似于对象语义的Null，和一个值语义的null。这样面向对象在空引用的情况下完备了。如果你写了一个带有Null作为参数的对象，那么你传入的参数只能是null，或者指向Null的引用。

scala> def tryit(value: Null) {}
tryit: (value: Null)Unit

scala> tryit("hey")
<console>:12: error: type mismatch;
 found   : String("hey")
 required: Null
       tryit("hey")
	     ^

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

scala> tryit(someRef)
<console>:13: error: type mismatch;
 found   : String
 required: Null
       tryit(someRef)
	     ^

scala> tryit(null)

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

scala> tryit(nullRef)

第四行我们试图传入一个String，自然不能工作。第14行我们传入一个null引用，但是仍然不能工作，为什么呢？因为null引用指向的是String类型。它可能在运行时是null，但是在编译时类型检查却不认同，编译器认为他是个String。

Nil

Nil是一个继承List[Nothing]的对象。它就是一个空的列表，下面是一些使用实例：
scala> Nil res16: scala.collection.immutable.Nil.type = List()

scala> Nil.length
res17: Int = 0

scala> "ABC":: Nil
res18: List[String] = List(ABC)

scala> Nil :: Nil
res19: List[scala.collection.immutable.Nil.type] = List(List())

可以看出，Nil长度为0。它并不是一无所有，它是一个容器，一个列表，只是没有存放内容而已。

Nothing

Nothing可能比较难理解。Nothing也是一个Trait，它继承自Any，而Any是整个Scala类型系统的根。Nothing是没有实例的，但它是任何对象的子类，他是List的子类，是String的子类，是Int的子类，是任何用户自定义类型的子类。
前面提到Nil是一个空的List[Nothing]。由于Nothing是任何类型的子类，那么Nil就可以当做是一个空的String List，空的Int List，甚至使Any List。Nothing比较适合用来定义基类容器。

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>:10: error: type mismatch;
 found   : String("abc")
 required: Nothing
       val emptyStringList: List[String] = List[Nothing]("abc")

第一行，我们将一个List[Nothing]赋值给一个List[String]。一个Nothing是一个String，因此是正确的。第四行，我们将一个List[Nothing]赋值给一个List[Int]。一个Nothing是一个Int，因此是正确的。Nothing是任何类型的子类，但是上面的List[Nothing]都不包含任何成员。当我们创建一个包含一个String的List[Nothing]的List，并把它赋值给List[String]，会出现什么情况？它会失败，因为Nothing并不是任何类型的父类，并且也不存在Nothing的实例。任何Nothing的容器必然是空的，是Nil。
另一种Nothing的用法是作为不返回函数的返回值。因为Nothing没有任何实例，而函数的返回值必定是一个值，是一个对象，这样定义为Nothing为返回值的函数实际上不可能返回。

scala> def test():Nothing = { throw new IllegalArgumentException }
test: ()Nothing

scala> test
java.lang.IllegalArgumentException
  at .test(<console>:10)
  ... 33 elided

None

写Java程序的时候，经常会碰到没有有意义的东西可以返回，我们返回null。但返回null有一些问题，调用方必须检查返回值，不然会有NullPointerException的异常。这逼迫我们去check函数的返回值。还有一种解决办法是使用异常，但增加try/catch块，并不是明智的选择。
Scala内置一种解决办法。如果你想返回一个String，但可能有的时候得不到有意义的返回值，我们可以让函数返回Option[String]。

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

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

scala> printResult(100)
A positive number!

scala> printResult(-50)
No string!

函数getAStringMaybe返回Option[String]。Option是一个抽象类，它有两个子类：Some和None。因此，初始化一个Option有两种方法。getAStringMaybe返回的只可能是Some[String]或None。Some和None又是Case Class，可以直接用来做模式匹配，很容易用来处理返回值。
类似地，Option[T]作为返回值，意味着调用者可能会收到Some[T]或None。
其实Option作为返回值，并没有比返回null好多少。代码里面充满了Option和模式匹配的代码，也不优雅，所以对待Option还是慎重。

Unit

Unit跟java的void一样，表示函数没有返回值。

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

scala> doThreeTimes(println)
1
2
3

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

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

总的来看，Scala定义如此多的无，主要目的是为了保证它的类型系统的完整性，同时细化概念。到底好不好呢？下一个十年再下定论。

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