Scala入门到精通——第十五节 Case Class与模式匹配（二）

本节主要内容

1. 模式匹配的类型
2. for控制结构中的模式匹配
3. option类型模式匹配

1. 模式的类型

1 常量模式

object ConstantPattern{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //注意，下面定义的是一个函数
    //函数的返回值利用的是模式匹配后的结果作为其返回值
    //还需要注意的是函数定义在main方法中
    //也即scala语言可以在一个函数中定义另外一个函数
    def patternShow(x:Any)=x match {
      case 5 => "five"
      case true=>"true"
      case "test"=>"String"
      case null=>"null"
      case Nil=>"empty list"
      case _  =>"Other constant"
    }
    println(patternShow(5))
  }
}

2 变量模式

object VariablePattern{
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    def patternShow(x:Any)=x match {
      case 5 => "five"
      //所有不是值为5的都会匹配变量y
      //例如"xxx"，则函数的返回结果就是"xxx"
      case y => y
    }
    println(patternShow("xxx"))
  }
}

3 构造器模式

//构造器模式必须将类定义为case class
case class Person(name:String,age:Int)
object ConstructorPattern {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
      val p=new Person("摇摆少年梦",27)
      def constructorPattern(p:Person)=p match {
        case Person(name,age) => "Person"
        case _ => "Other"
      }
  }
}

4 序列（Sequence)模式

序列模式指的是像Array、List这样的序列集合进行模式匹配

object SequencePattern {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
      val p=List("spark","hive","SparkSQL")
      def sequencePattern(p:List[String])=p match {
        //只需要匹配第二个元素
        case List(_,second,_*) => second
        case _ => "Other"
      }
      println(sequencePattern(p))
  }
}

5 元组模式

//匹配某个元组内容
object TuplePattern {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
      val t=("spark","hive","SparkSQL")
      def tuplePattern(t:Any)=t match {
        case (one,_,_) => one
        case _ => "Other"
      }
      println(tuplePattern(t))
  }
}

6 类型模式

//匹配传入参数的类型
object TypePattern {
  def main(args: Array[String]): Unit = {

      def tuplePattern(t:Any)=t match {
        case t:String=> "String"
        case t:Int => "Integer"
        case t:Double=>"Double"
      }
      println(tuplePattern(5.0))
  }
}

上述代码如果不用模式匹配的话，要实现相同的功能，可以通过下列代码实现：

def tuplePattern2(t:Any)={
        if(t.isInstanceOf[String]) "String"
        else if(t.isInstanceOf[Int]) "Int"
        else if(t.isInstanceOf[Double]) "Double"
        else if(t.isInstanceOf[Map[_,_]]) "MAP"
      }

7 变量绑定模式

object VariableBindingPattern {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
       var t=List(List(1,2,3),List(2,3,4))
       def variableBindingPattern(t:Any)= t match {
         //变量绑定，采用变量名（这里是e)
         //与@符号，如果后面的模式匹配成功，则将
         //整体匹配结果作为返回
         case List(_,[email protected]List(_,_,_)) => e
         case _ => Nil
       }

       println(variableBindingPattern(t))
  }
}
//编译执行后的输出结果为  List(2, 3, 4)

2. for控制结构中的模式匹配

object PatternInForLoop {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val m=Map("china"->"beijing","dwarf japan"->"tokyo","Aerican"->"DC Washington")
    //利用for循环对Map进行模式匹配输出，
    for((nation,capital)<-m)
      println(nation+": " +capital)
  }
}

正则表达式中的模式匹配：

object RegexMatch {
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val ipRegex="(\\d+)\\.(\\d+)\\.(\\d+)\\.(\\d+)".r
    for(ipRegex(one,two,three,four) <- ipRegex.findAllIn("192.168.1.1"))
    {
      println("IP子段1:"+one)
      println("IP子段2:"+two)
      println("IP子段3:"+three)
      println("IP子段4:"+four)
    }
  }
}

3. Option类型模式匹配

在前面的课程内容中，我们曾经提到过Option类型，Option类型有两个子类，分别是Some和None（单例对象），本小节将从模式匹配的角度对Option类进行重新思考。

下面给出的是Option类在scala语言中的类层次结构：

Option类其实是一个sealed class

//Option类的部分源码
sealed abstract class Option[+A] extends Product with Serializable {
  self =>

  /** Returns true if the option is $none, false otherwise.
   */
  def isEmpty: Boolean

  /** Returns true if the option is an instance of $some, false otherwise.
   */
  def isDefined: Boolean = !isEmpty

下面给出的分别是Some及None的源码：

/** Class `Some[A]` represents existing values of type
 *  `A`.
 *
 *  @author  Martin Odersky
 *  @version 1.0, 16/07/2003
 */
final case class Some[+A](x: A) extends Option[A] {
  def isEmpty = false
  def get = x
}

/** This case object represents non-existent values.
 *
 *  @author  Martin Odersky
 *  @version 1.0, 16/07/2003
 */
case object None extends Option[Nothing] {
  def isEmpty = true
  def get = throw new NoSuchElementException("None.get")
}

下面的代码演示了其如何应用到模式匹配中:

object OptionDemo extends App{
  val m=Map("hive"->2,"spark"->3,"Spark MLlib"->4)

  def mapPattern(t:String)=m.get(t) match {
    case Some(x) => println(x);x
    case None => println("None");-1
  }

  println(mapPattern("Hive"))
}
//输出结果为：
//None
//-1

前面我们看到：None是一个case object，它同Some一样都extends Option类，只不过Some是case class，对于case class我们已经很熟悉了，那case object它又是怎么样的呢？假设我们定义了以下类：

//下面的类主要用于模拟Option,Some,None三个类或对象之间的关系
sealed abstract class A
case class B(name:String,age:Int) extends A
case object CaseObject extends A{

}

上述代码编译后，生成的字节码文件如下：

 D:\ScalaWorkspace\ScalaChapter15\bin\cn\scala\xtwy 的目录

2015/08/01  21:26    <DIR>          .
2015/08/01  21:26    <DIR>          ..
2015/08/01  21:26               515 A.class
2015/08/01  21:26             1,809 B$.class
2015/08/01  21:26             4,320 B.class
2015/08/01  21:26             1,722 CaseObject$.class
2015/08/01  21:26             1,490 CaseObject.class

单从编译后生成的类来看，它们之间似乎实现方式都一样，那到底是什么样的呢？

class A的反编译后的代码如下：

D:\ScalaWorkspace\ScalaChapter15\bin\cn\scala\xtwy>javap -private A.class
Compiled from "CaseObject.scala"
public abstract class cn.scala.xtwy.A {
  public cn.scala.xtwy.A();
}

case class B对应的字节码文件反编译后如下：

D:\ScalaWorkspace\ScalaChapter15\bin\cn\scala\xtwy>javap -private B.class
Compiled from "CaseObject.scala"
public class cn.scala.xtwy.B extends cn.scala.xtwy.A implements scala.Product,sc
ala.Serializable {
  private final java.lang.String name;
  private final int age;
  public static scala.Function1<scala.Tuple2<java.lang.String, java.lang.Object>
, cn.scala.xtwy.B> tupled();
  public static scala.Function1<java.lang.String, scala.Function1<java.lang.Obje
ct, cn.scala.xtwy.B>> curried();
  public java.lang.String name();
  public int age();
  public cn.scala.xtwy.B copy(java.lang.String, int);
  public java.lang.String copy$default$1();
  public int copy$default$2();
  public java.lang.String productPrefix();
  public int productArity();
  public java.lang.Object productElement(int);
  public scala.collection.Iterator<java.lang.Object> productIterator();
  public boolean canEqual(java.lang.Object);
  public int hashCode();
  public java.lang.String toString();
  public boolean equals(java.lang.Object);
  public cn.scala.xtwy.B(java.lang.String, int);
}

//自动生成的伴生对像类
public final class cn.scala.xtwy.B$ extends scala.runtime.AbstractFunction2<java
.lang.String, java.lang.Object, cn.scala.xtwy.B> implements scala.Serializable {

  public static final cn.scala.xtwy.B$ MODULE$;
  public static {};
  public final java.lang.String toString();
  public cn.scala.xtwy.B apply(java.lang.String, int);
  public scala.Option<scala.Tuple2<java.lang.String, java.lang.Object>> unapply(
cn.scala.xtwy.B);
  private java.lang.Object readResolve();
  public java.lang.Object apply(java.lang.Object, java.lang.Object);
  private cn.scala.xtwy.B$();
}

case object CaseObject对应的反编译后的内容：

D:\ScalaWorkspace\ScalaChapter15\bin\cn\scala\xtwy>javap -private CaseObject.cla
ss
Compiled from "CaseObject.scala"
public final class cn.scala.xtwy.CaseObject {
  public static java.lang.String toString();
  public static int hashCode();
  public static boolean canEqual(java.lang.Object);
  public static scala.collection.Iterator<java.lang.Object> productIterator();
  public static java.lang.Object productElement(int);
  public static int productArity();
  public static java.lang.String productPrefix();
}

D:\ScalaWorkspace\ScalaChapter15\bin\cn\scala\xtwy>javap -private CaseObject$.cl
ass
Compiled from "CaseObject.scala"
public final class cn.scala.xtwy.CaseObject$ extends cn.scala.xtwy.A implements
scala.Product,scala.Serializable {
  public static final cn.scala.xtwy.CaseObject$ MODULE$;
  public static {};
  public java.lang.String productPrefix();
  public int productArity();
  public java.lang.Object productElement(int);
  public scala.collection.Iterator<java.lang.Object> productIterator();
  public boolean canEqual(java.lang.Object);
  public int hashCode();
  public java.lang.String toString();
  private java.lang.Object readResolve();
  private cn.scala.xtwy.CaseObject$();
}

对比上述代码不难看出，case object与case class所不同的是，case object对应反编译后的CaseObject$.cl

ass中不存在apply、unapply方法，这是因为None不需要创建对象及进行内容提取，从这个角度讲，它被定义为case object是十分合理的。

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