Scala与Java代码的区别(2)

用Null还是不用，这是个问题

习以为常的null

我们对null和NullPointerException已经习以为常
因为我们在Java/Ruby/Python/JavaScript/… 都会面对它
无论你怎么努力，都不敢保证你的代码一定不会抛出NullPointerException
它的存在似乎是理所当然
我们不能想像：居然有一些语言不允许null ?!

价值千万的错误

Tony Hoare introduced Null references in ALGOL W back in 1965 “simply because it was so easy to implement”, says Mr. Hoare. He talks about that decision considering it “my billion-dollar mistake”.

http://www.infoq.com/presentations/Null-References-The-Billion-Dollar-Mistake-Tony-Hoare

它的存在基于一些看似合理的假设

面向对象的代码中，由于状态是可变的，用于操作这些状态的方法，多数会有一定的依赖关系（理想的顺序）
我们的代码中，虽然有一些变量可能为null，但是为null的时间比较短暂（仅在初始化之前）
虽然有一些方法的返回值可能为null，但是我们只要注意调用时机，就可以避免
某些情况下我们用null表示没有找到或不存在（如map.get），已经形成了一种共识或者pattern
剩下的情况，只需要在使用前判断一下!=null即可

如果我们接受了这种设定，类型系统似乎也可以变得简单

用一种类型String表示两种情况：它的确是个String，或者是个null，使用前请自行判断
否则，需要用新类型来表达：Option[String], String a => Maybe a, String?

总之

我们在尝试以“通过自己小心谨慎的努力避免出错”来换取“代码的简单”

一段Java代码

class Team {
    private List<String> members = null;

    public Team(List<String> members) {
        this.members = members;
    }

    public int getTeamSize() {
        return members.size();
    }

    public String getFirstMember() {
        return members.get(0);
    }
}

如何不抛NullPointerException

List<String> members = new ArrayList<String>();
members.add("Juan");
members.add("Chen");
members.add("...");

Team team = new Team(members);

System.out.println(team.getTeamSize());
System.out.println(team.getFirstMember());

如果我们的代码可以保证，构造这个Team对象时，一定传入一个非空的列表，则不会抛异常。

不可靠的保证

如果你自己忘了
如果别人不知道
如果别人向你的方法中传入了一个team对象，而你不知道它拥有的members到底是什么样的

所以我们在使用这些允许null的语言写代码时，每次使用一个变量或者一个方法的返回值时，都会在心里纠结一下：

它到底会不会是null?

Workarounds

NullObject pattern
编辑器的提示 (Idea)
@NotNull Annotation (Idea)
语法层面：a?.b?.c (Groovy)
小幅改进的类型系统：var name: String? = null，使用前要if(name!=null)，否则编译不过 (Kotlin)

完善彻底的解决方案

Scala: Option[T], Some[T], None

对于所有可能为null的变量，或者返回值为null的方法/函数，都要声明为Option

当一个类型声明不是Option，我们可以放心的认为它不会为null

(Haskell: Maybe a, Just a, Nothing)

再强调一遍

对于所有可能为null的变量，或者返回值为null的方法/函数，都要声明为Option

如果一个类型不是Option，我们可以放心的认为它不会为null

这不是由编译器保证的，只能靠我们自己在写代码时注意。

（由于Scala需要跟Java互通，所以还要兼容null，Haskell里没有null）

Scala版

class Team(members: List[String]) {
    def getTeamSize: Int = members.size()

    def getFirstMember: Option[String] = members.get(0)
}

为什么：

members的类型不是Option[List[String]]，而是List[String]?
getTeamSize的返回类型是Int，不是Option[Int]?
getFirstMember的返回类型是Option[String]，而不是String?

Option的简化定义

sealed trait Option[+T]
case class Some[T](t:T) extends Option[T]
case object None extends Option[Nothing]

如何判断一个Option是Some还是None

(1) 命令式风格（通常不推荐）：

val name: Option[String] = getNameFromSomeWhere()
if(name.isDefined) {
    println("The name is: " + name.get()) 
}
if(name.isEmpty) {
    println("The name is None")
}

因为其中的name.get()有可能抛出Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: None.get，需要小心检查在它之前是否确保它肯定是Some，在函数式风格的代码中，我们不应该这么做

(2) 使用Patten match

这是一种比较推荐的方式，特别是需要针对不同的情况进行不同的处理的时候：

val name: Option[String] = getNameFromSomeWhere()
name match {
    case Some(n) => // do something with `n`
    case None =>  // do some other things
}

不方便之处，在于有点长。如果我们仅仅需要取值的话，这么写太累了：

name match {
    case Some(n) => n + "!!!"
    case None => "<empty name>"
}

如果只会这两种方式，你可能会痛恨Option

val name: Option[String] = getNameWhichShouldBeSome()

name match {
    case Some(n) => doSomethingWith(n)
    case None => shouldNotHappen()
}

哪怕我已经确定name的类型是Option[String]，但为了得到其真实的值，我还要写三行代码！哪怕有两行我都不需要！

虽然我也可以使用option.get()直接获取值，写成doSomethingWith(name.get())，但前面说了，我们应该尽量避免使用它。

这是让人非常纠结的一件事。好痛恨Option。

(3) 善用Option提供的方法

不要老想着先把东西从option里取出来再用，而要善用它提供的方法，在一个安全的环境中使用它里面的值：

val name: Option[String] = getNameFromSomeWhere()

name.map(_ + "!!!").getOrElse("<empty name>")

name.filter(_.length>10).getOrElse("<a short name>")

name.foreach(println)

name orElse Some("another name")

你不需要判断，不需要取值，只需要在合适的方法中，就可以安全而方便的使用它的值。

Option在整个scala库中都大量使用

list.headOption
list.lastOption
list.find
map.get
...

for语法的支持

因为Option中有map，所以我们可以用for yield

val name: Option[String] = getNameFromSomeWhere()

val newName: Option[String]= for {
    n <- name
} yield n + "!!!"

因为Option中有foreach，所以可以用for

for {
    n <- name
} println(n + "!!!")

但是如果Option太多。。。

就算我们使用上面的技巧，还是要写很长的代码：

class User(name: Option[String], age: Option[Int], phone: Option[String]) {
    def getProfile(): Option[String] = {
        for {
            n <- name
            a <- age
            p <- phone
        } yield n + " " + a + " " + p
    }
    def getProfile2(): String = (name, age, phone) match {
        case (Some(n), Some(a), Some(p)) => n + " " + a + " " + p
        case _ => "some information is missing"
    }
}