【Scala笔记——道】Scala 循环遍历 for详解

Scala for循环

基本使用

增强型for循环

scala基本for循环如下，代码将names遍历并打印包含的名字。

val names = Seq("Kitty", "Tom", "Luke", "Kit")


for (name <- names) {

  println(name)
}

相较Java，语法层面来看只是将 :换成<-。实际上由于Scala已经将:用于类型定义，这里使用:会造成二义性，scala这里使用<-用于循环语义。

生成器表达式

在Java中循环经常会用到数值递增/递减，例如for(int i = 0, i < 10, i++)

scala中不提供类似的语法结构，与之对应的是提供了 生成器表达式(Generator Expression)，之所以叫这个名字,是因为该表达式会基于集合生成单独的数值。左箭头操作符(<-) 用于对像列表这样的集合进行遍历。

for (i <- 1 to 10) println(i)

不同于Java循环中数值操作，Scala取而代之的是提供了Range类型
持 Range 的 类 型 包 括 Int 、 Long 、 Float 、 Double 、 Char 、BigInt和 BigDecimal

具体示例如下

1 to 10                   // Int类型的Range,包括区间上限,步长为1 (从1到10)
1 until 10                // Int类型的Range,不包括区间上限,步长为1 (从1到9)
1 to 10 by 3              // Int类型的Range,包括区间上限,步长为3
10 to 1 by -3             // Int类型的递减Range,包括区间下限,步长为-3
1.1f to 10.3f by 3.1f     // Float类型的Range,步长可以不等于1

保护式

如何在遍历中更细粒度控制遍历呢，scala提供了保护式(Guard)，具体实现如下

val names = Seq("Kitty", "Tom", "Luke", "Kit")

for (name <- names
     if name.startsWith("K")    //以K开头
     if name.endsWith("t")      //以t结尾
) {
    println(name)
}

输出如下:

Kit

原理探寻

java中jdk1.5版本以后通过　迭代器实现了增强型for循环

java中对于增强型for循环必须实现java.util.Iterable接口，事实上常用的Java集合类都已经实现了Iterable接口。

public interface Iterable {
    Iterator iterator();
}


public interface Iterator {

    boolean hasNext();

    E next();

    void remove()
}

实际上java中增强型for循环是通过Iterable接口，拿到具体的迭代器(Iterator)进行遍历，相当于迭代器while循环的语法糖

Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
  T t = it.next();
  ...
}

scala中的集合类并没有通过接口去实现一个迭代器，而scala不可能凭空探测集合类的具体实现，那么在scala中对于容器的for循环遍历是怎么实现的呢？
首先我们自己实现一个容器类，通过调用for循环看一下结果

class AbleForLoopA(name: String)
val s1 = new AbleForLoopA("a")
        for (s <- s1) println

实际运行会出现以下错误

Error:(9, 19) value foreach is not a member of loop.LoopTest.AbleForLoopA
        for (s <- s1) println

错误提示我们，需要一个foreach成员，参考集合类的foreach方法，实现代码如下

class AbleForLoopB(name: String) {

    def foreach[U](f: String => U) = if (!name.isEmpty) f(name)

}


val s2 = new AbleForLoopB("b")

for (s <- s2) println(s)

这时可以正确执行并打印结果，所以实际上scala只类型中包含foreach方法，就可以通过for循环进行调用。更进一步来看，上述代码实际上相当于

s2.foreach(println)

我们对上述代码反编译结果如下

public void main(java.lang.String[]);
   descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
   flags: ACC_PUBLIC
   Code:
     stack=3, locals=3, args_size=2
        0: new           #12                 // class loop/LoopTest$AbleForLoopB
        3: dup
        4: ldc           #27                 // String b
        6: invokespecial #30                 // Method loop/LoopTest$AbleForLoopB."":(Ljava/lang/String;)V
        9: astore_2
       10: aload_2
       11: invokedynamic #53,  0             // InvokeDynamic #0:apply:()Lscala/Function1;
       16: invokevirtual #57                 // Method loop/LoopTest$AbleForLoopB.foreach:(Lscala/Function1;)Ljava/lang/Object;
       19: pop
       20: return


       public static final void $anonfun$main$1(java.lang.String);
         descriptor: (Ljava/lang/String;)V
         flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_FINAL, ACC_SYNTHETIC
         Code:
           stack=2, locals=1, args_size=1
              0: getstatic     #68                 // Field scala/Predef$.MODULE$:Lscala/Predef$;
              3: aload_0
              4: invokevirtual #72                 // Method scala/Predef$.println:(Ljava/lang/Object;)V
              7: return

反编译结果也证实了我们的猜想，实际上scala中的for循环实际上是对于foreach的语法糖。scala没有通过接口进行统一约束foreach，而是通过动态代理直接调用foreach方法。
从本质上来看for(li: list) 和 list.foreach　两种形式的for循环并无本质上的不同。而由于前者通过动态代理实现，因此实际上直接使用foreach能有更好的效率。
实际上scala更推荐使用 list.foreach形式的for循环。

再谈应用

事实上，scala通过filter以及一些其他的条件循环语句来实现循环控制。例如需要对循环进行筛选。

val names = Seq("Kitty", "Tom", "Luke", "Kit")

//Method 1
for (name <- names
     if name.startsWith("K")      //允许在这里增加判断语句，此处括号可以省略
     //if name.endWith("t")  　　　//允许你添加多个判断
) {
    println(name)
}

//Method 2
names.filter(_.startsWith("K")).foreach(println)　 //通过fileter过滤


//Method1 和　Method2 执行结果是一样的，结果如下
Kitty
Kit

scala　for循环中并未提供 break、continue这种形式的控制语句。那么scala中的循环是通过什么实现循环控制呢？

val names = Seq("Kitty", "Tom", "Luke", "Kit")
println("----------------------")
names.takeWhile(!_.startsWith("L")).foreach(println)    //返回一个迭代器，指代从it开始到第一个不满足条件p的元素为止的片段。
//执行结果
//Kitty
//Tom

println("----------------------")
names.dropWhile(_.startsWith("K")).foreach(println)     //返回一个新的迭代器，指向it所指元素中第一个不满足条件p的元素开始直至终点的所有元素。

//执行结果
//Tom
//Luke
//Kit

实际上还可以对这种结果进行复合，例如

names.takeWhile(!_.startsWith("L")).filter(_.startsWith("K")).foreach(println)
//执行结果
//Kitty

在大多时候，我们不会使用foreach，因为foreach没有返回值意味着副作用。实际上我们更多时候是使用map、flatMap。从函数式编程来说，输入参数经过函数运算变为另外一种值，并且这个运算是可替代的。

大多数情况下map，flatMap已经可以满足我们的需求，map和flatMap所进行的函数运算是栈封闭的运算，也就是说循环的前者并不会和后者的计算有关系。例如，需要将一个序列的数字进行求和，此时如果在map中引入外部变量，则破坏map的栈封闭从而破坏线程安全。如果需要有上下文影响的循环，此时就需要使用到 foldLeft、　foldRight。如需了解，请看
【Scala笔记——道】Scala List 遍历 foldLeft / foldRight详解