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E-Book

Grundkurs funktionale Programmierung mit Scala

Autor	Lothar Piepmeyer
Verlag	Carl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr	2010
Seitenanzahl	306 Seiten
ISBN	9783446424166
Format	PDF
Kopierschutz	Wasserzeichen/DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	23,99 EUR

FUNKTIONALE PROGRAMMIERUNG REVISITED
- Steigen Sie in die funktionale Programmierung auf der Basis Ihrer Java-Kenntnisse ein.
-Lernen Sie die Programmiersprache Scala und ihre Vorzüge kennen.
-Jedes Kapitel enthält Übungsaufgaben.
-Auf der Website zum Buch: Die Lösungen der Übungsaufgaben und ein Foliensatz für Dozenten

GRUNDKURS FUNKTIONALE PROGRAMMIERUNG MIT SCALA
Funktionale Programmierung erlebt eine Renaissance - viele Programmiersprachen nutzen inzwischen Ideen der funktionalen Programmierung, etwa zur Parallelisierung von Software. Und es gibt jetzt auch eine neue, moderne funktionale Programmiersprache: Scala. Sie ist mit Java kompatibel und genießt nicht zuletzt deshalb große Aufmerksamkeit. Ausreichend Gründe also, um sich mit den Grundlagen der funktionalen Programmierung auseinanderzusetzen.
Dieser Grundkurs führt Sie in die funktionale Programmierung ein. Sie lernen die Besonderheiten dieses Programmierparadigmas zunächst an Java kennen. Im nächsten Schritt steigen Sie auf die Sprache Scala um. Am Beispiel von Scala erklärt Ihnen der Autor die typischen Elemente funktionaler Sprachen und zeigt, wie Sie sie in der Praxis anwenden können.
"Das ist doch nur was für Spinner." Diese Meinung hat man lange Zeit explizit oder zwischen den Zeilen gehört, wenn man in Projekten den Einsatz funktionaler Programmierung vorgeschlagen hat. Die Zeiten ändern sich aber: Nach über 50 Jahren hat diese Art der Softwareentwicklung die Hörsäle verlassen und gewinnt im Alltag des Entwicklers zunehmend an Bedeutung. In diesem Buch werden Sie die funktionale Programmierung und die Sprache Scala kennenlernen. Freuen Sie sich auf das Abenteuer Lambda!
Lothar Piepmeyer

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Leseprobe

Kapitel 8 Die Scala-Entwicklungsumgebung (S. 97-98)

Um mit Scala arbeiten zu können, benötigen wir Werkzeuge wie einen Compiler. Die Website www.scala-lang.org ist das Eingangstor zur Scala-Welt. Hier finden wir Dokumentation, Beispiele, Artikel, Diskussionen und eine kostenlose Entwicklungsumgebung für Scala, die von Entwicklern auf der ganzen Welt gepflegt wird.

8.1 Ohne Java geht nichts

Obwohl die Programmiersprache Scala grundsätzlich an kein spezielles Betriebssystem und keine Laufzeitumgebung gebunden ist, erzeugen die Scala-Compiler seit der Version 2 ausschließlich Java-Bytecode. Zuvor gab es auch Entwicklungsumgebungen für die .Net- Plattform. Mag sein, dass neue Releases künftig wieder .Net unterstützen, zur Zeit ist die Verzahnung mit der Java-Plattform aber sehr eng. Da unsere übersetzten Scala-Programme also in Form von Java-Bytecode vorliegen, benötigen wir zur Ausführung eine Java-Umgebung. Im aktuellen Scala-Release 2.8 liegen auch die beiden Compiler scalac und fsc im Java-Bytecode vor, so dass wir Java benötigen, um überhaupt Scala-Programme übersetzen zu können. Dabei reicht eine Java-Runtime, die komplette Java-Entwicklungsumgebung in Form eines JDK brauchen wir nicht.

Die Scala- Bibliotheken und Werkzeuge setzen die Version 5 von Java voraus, falls auf unserem System nur die Java-Version 1.4 verfügbar ist, muss eine spezielle Scala-Distribution heruntergeladen werden. Auf der Scala Website finden wir nicht nur Entwicklungsumgebungen für Windows und Unix, sondern auch Plugins für Eclipse oder NetBeans. Die zunehmend beliebte Plattform OSGi, die eine komponentenorientierte Softwareentwicklung auf der Java-Plattform ermöglicht, wird ebenfalls unterstützt: Die Scala Bibliotheken sind als OSGi-Bundles verfügbar

8.2 Installation und erste Schritte

Die Entwicklungsumgebung umfasst unter anderem ein Werkzeug zum Ausführen unserer Scala-Programme und zwei Scala-Compiler. Um die Werkzeuge bequem und ohne lange Pfadangaben handhaben zu können, empfiehlt es sich, das bin-Verzeichnis der Scala- Distribution in die Umgebungsvariable PATH des Betriebssystems einzufügen. Nachdem wir die Installation erfolgreich durchgeführt haben, probieren wir die Werkzeuge gleich aus. Im bin-Verzeichnis der Scala-Installation finden wir für jedes Kommando eine Datei mit der Erweiterung bat für Microsoft-Plattformen und eines ohne Erweiterung für Unix-Plattformen.

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis	8
Vorwort	16
I Abenteuer Lambda	18
1 Mehr denken, weniger tippen	20
1.1 Sag, was du willst!	20
1.2 Der alte Weg	21
1.3 Abstraktion der Hardware	22
1.4 Was ist funktionale Programmierung?	23
1.5 Funktionen – Unsere Bausteine	23
1.5.1 Was ist eine Funktion?	23
1.5.2 Was steckt in einer Funktion?	24
1.5.3 Eigenschaften von Funktionen	25
1.6 Die referentielle Transparenz	28
1.7 Das wirkliche Leben	29
2 Ein Hauch von Babylon	32
2.1 Lisp – Die Mutter aller funktionalen Sprachen	32
2.1.1 Listen – Der Stoff, aus dem Lisp gemacht ist	33
2.1.2 Operatoren in Lisp	34
2.1.3 Lambda-Ausdrücke	35
2.1.4 Mythos Lisp	37
2.2 ML – Der Pionier	38
2.2.1 Typableitung – Der Compiler erkennt den Typ	39
2.2.2 Muster und Ausdrücke	39
2.2.3 Generische Funktionen und Datentypen	41
2.3 Haskell – Funktionale Programmierung in Reinform	42
2.3.1 Haskell – Ein fauler Hund	43
2.4 Wann ist eine Sprache funktional?	45
2.5 Und die Performance?	45
2.6 Welche Sprache darf's denn sein?	46
2.6.1 Java	46
2.6.2 Scala	47
2.7 Aufgaben	48
II Die funktionale Seite von Java	50
3 Rekursion	52
3.1 Eine Schleife – was ist das eigentlich?	52
3.2 Die Rekursion – das unbekannte Wesen	53
3.3 Ist Rekursion praxistauglich?	54
3.4 Wie werden rekursive Funktionen verarbeitet?	55
3.5 Endrekursion, die schnelle Rekursion	57
3.6 Eine einfache Formel und ihre schwerwiegenden Folgen	60
3.7 Aufgaben	63
4 Alles bleibt, wie es ist	66
4.1 Konsistenz	66
4.2 Nichts ist beständiger als der Wandel	67
4.3 Versteckte Daten sind gute Daten	68
4.4 Invarianten – darauf ist Verlass	69
4.5 Ein Beispiel	71
4.6 Die Methode equals	72
4.7 Sichere Ergebnisse mit defensiven Kopien	72
4.8 Konkurrierende Zugriffe	74
4.9 Geänderte Hash-Codes	75
4.10 Unveränderbare Klassen	76
4.11 Performance	77
4.12 Unveränderbare Klassen in der Java-API	78
4.13 Aufgaben	79
5 Funktionen höherer Ordnung	80
5.1 Arrays sortieren leicht gemacht	80
5.2 Eine flexiblere Lösung	82
5.3 Funktionen als Ergebnisse von Funktionen	85
5.4 Aufgaben	88
6 Unveränderbare Listen	90
6.1 Arrays raus!	90
6.2 Verkettete Listen – Vom Nobody zum Star	91
6.3 Nützliche Methoden für die Arbeit mit Listen	93
6.4 Das schwer erreichbare Listenende	94
6.5 Die Faltung – eine universelle Funktion	95
6.6 Eine Leihgabe aus der imperativen Programmierung	98
6.7 Aufgaben	100
7 Anfragen an Listen	102
7.1 Auswahlen aus Listen	103
7.2 Listenelemente abbilden	104
7.3 Quicksort	105
7.4 Primzahlen	107
7.5 Verknüpfungen von Listen	108
7.6 Aufgaben	110
III Scala	112
8 Die Scala-Entwicklungsumgebung	114
8.1 Ohne Java geht nichts	114
8.2 Installation und erste Schritte	115
8.3 Scala-Skripts	115
8.4 Eigene Typen mit Scala-Klassen	116
8.5 Noch ein Compiler	117
8.6 Der Scala-Bazar	118
8.7 Aufgaben	119
9 Ausdrücke in Scala	122
9.1 Erste Eindrücke mit einfachen Ausdrücken	122
9.2 Konstante	123
9.3 Variable	125
9.4 Alle kennen Predef	125
9.5 Kontrollstrukturen	126
9.6 Importe	127
9.7 Aufgaben	127
10 Scala-Typsystem	130
10.1 In Scala gibt es keine primitiven Typen	130
10.2 Alles ist ein Objekt	131
10.3 Objekte vergleichen	132
10.4 Werte- und Referenztypen	133
10.5 Literale und Typumwandlungen	133
10.6 Der Typ Unit	134
10.7 Der Typ Null	134
10.8 Der Typ Nothing	135
10.9 Aufgaben	136
11 Methoden in Scala	138
11.1 Jede Methode hat einen Typ	138
11.2 Generische Methoden	139
11.3 Konstante als Grenzfall von Methoden	139
11.4 Was steht in einer Methode?	140
11.5 Methoden ohne Rückgabewert	142
11.6 Methoden in Methoden	142
11.7 Methoden für beliebig viele Argumente	143
11.8 Endrekursion	144
11.9 Aufgaben	146
12 Funktionen in Scala	148
12.1 Die Definition einer Funktion	148
12.2 Funktionen sind auch Objekte	150
12.3 Die partielle Anwendung einer Funktion	151
12.4 Eine scharfe Sache: Das Curry-Prinzip	153
12.5 Funktionen höherer Ordnung	155
12.6 Aufgaben	157
13 Tupel	160
13.1 Eigenschaften von Tupeln	161
13.2 Die Tupel-Klassen	162
13.3 Mustererkennung für Tupel	163
13.4 Aufgaben	164
14 Klassen und Vererbung in Scala	166
14.1 Klassendefinitionen in Scala	166
14.1.1 Ein alter Bekannter zum Einstieg	166
14.1.2 Konstruktoren	167
14.1.3 Attribute und parameterfreie Methoden	169
14.1.4 Mehrere Fliegen mit einer Klappe schlagen	170
14.1.5 Was bedeutet „rechtsassoziativ“?	171
14.2 Vererbung	171
14.2.1 Methoden überschreiben	171
14.2.2 Konstruktorverkettung	173
14.2.3 Polymorphie	174
14.2.4 Abstrakte Klassen	175
14.3 Aufgaben	176
15 Singletons: Objekte können einsam sein	178
15.1 Es kann nur einen geben	179
15.2 Statische Mitglieder waren gestern	180
15.3 Begleiter	180
15.4 Singletons zur Objektverwaltung	182
15.5 Singletons importieren	182
15.6 Aufgaben	183
16 Mustererkennung	184
16.1 Muster in Java	185
16.2 Einfache Muster in Scala	186
16.3 Muster für Tupel	187
16.4 Welche Muster gibt es?	188
16.5 Muster für Typen	189
16.6 Muster in Funktionen	191
16.7 Partielle Funktionen	191
16.8 Exceptions und Mustererkennung	192
16.9 Aufgaben	193
17 Extraktoren und Case-Typen	194
17.1 Besser als null: Der Typ Option	195
17.2 Extraktormuster	195
17.3 Optionale Attribute	196
17.4 Extraktoren sind universelle Inspektoren	197
17.5 Lesbarer Code mit apply	199
17.6 Variable Extraktoren	200
17.7 Alles frei Haus mit Case-Typen	200
17.8 Aufgaben	204
18 Listen	206
18.1 Die leere Liste	206
18.2 Listen erzeugen	207
18.3 Einfache Methoden für Listen	207
18.4 Listenmuster	208
18.5 Weitere einfache Methoden	209
18.6 Mengenoperationen	211
18.7 Das Begleitobjekt	212
18.8 Methoden höherer Ordnung für Listen	213
18.8.1 Beispiel: Quicksort	214
18.8.2 Die Faltung	215
18.9 Das Springerproblem	217
18.10 Aufgaben	219
19 Scala kann auch faul sein	220
19.1 Die Initialisierung kann warten	220
19.2 Faule Parameter mit Call-By-Name	222
19.3 Streams: Daten bei Bedarf	223
19.4 Unendliche Streams	225
19.5 Aufgaben	226
20 Es müssen nicht immer Listen sein	228
20.1 Mengen	228
20.2 Der Typ Set	230
20.3 Der Typ Map	231
20.4 Collections in anderen Geschmacksrichtungen	235
20.5 Aufgaben	236
21 Fast wie zu Hause: for-Ausdrücke	238
21.1 Eine nicht ganz so funktionale Methode höherer Ordnung	238
21.2 Komplexere for-Ausdrücke	239
21.3 for-Ausdrücke mit filter und map	239
21.4 Mehr Übersicht mit flatMap	240
21.5 for-Ausdrücke sind keine Schleifen	241
21.6 for-Ausdrücke für eigene Typen	242
21.7 Aufgaben	243
IV Scala kann mehr	244
22 Veränderbare Daten	246
22.1 Variable	246
22.2 Veränderbare Attribute	247
22.3 Die Rückkehr der Arrays	249
22.4 Aufgaben	250
23 Traits	252
23.1 Traits und Java-Interfaces	253
23.2 Konkrete Methoden	253
23.3 Mehrfachvererbung	255
23.4 Aufgaben	256
24 Varianz	258
24.1 Kovarianz von Java-Arrays	258
24.2 Kovarianz von generischen Java-Typen	259
24.3 Mehr Kovarianz in Java	260
24.4 Kontravarianz in Java	261
24.5 Varianz in Scala	261
25 Pakete und Sichtbarkeit	266
25.1 Pakete in Scala	266
25.2 Sichtbarkeit in Scala	267
25.3 Privater als privat	269
26 Typumwandlung	272
26.1 Implizite Methoden für implizite Casts	272
26.2 Wozu noch explizite Casts?	274
26.3 Angereicherte Typen	274
26.4 Pimp Your Library!	275
26.5 Sprachfeatures mit impliziten Casts umsetzen	276
26.6 Aufgaben	276
27 Parallele Programmierung mit Aktoren	278
27.1 Viele Köche verderben den Brei	279
27.2 Parallele Programmierung mal anders	279
27.3 Erste Versuche mit Aktoren	281
27.4 Der Typ Actor	282
27.5 Die Actor-Fabrik	283
27.6 Einfache Standardprobleme und ihre Lösung	284
27.7 Aktoren können antworten	285
27.8 Producer-Consumer-Probleme	286
27.9 Blockierende Stacks	288
27.10 Deadlocks – Nichts geht mehr	289
27.11 Aufgaben	293
Literaturverzeichnis	293
Stichwortverzeichnis	296

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