Seminar 1908Objektorientierte

Programmiersprachen and Friends

Martin KlinkeMatrikelnr. 8033978FernUniversität HagenLehrgebiet Programmiersystemebetreut von Dr. Daniela KellerStudiengang M. Sc. Prakt. Inf.

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1Montag, 11. Februar 13

Inhalt

• Einleitung

• Programmiermodell

• Sprachelemente

• Weitere Konzepte

• Zusammenfassung und Bewertung

2Montag, 11. Februar 13

Inhalt

• Einleitung

• Programmiermodell

• Sprachelemente

• Weitere Konzepte

• Zusammenfassung und Bewertung

3Montag, 11. Februar 13

• Scala vereint objektorientierte und funktionale Konzepte

• Scala überzeugt durch kompakte Syntax, geringe Redundanz, hohe Ausdrucksstärke

• Stichwort Inferenz: Typinferenz, Semikoloninferenz

• Entwickelt von Martin Odersky und seinem Team seit 2001 an der EPFL in der Schweiz

• War Doktorand von Niklaus Wirth, dem Erfinder von Pascal

Einleitung

4Montag, 11. Februar 13

Inhalt

• Einleitung

• Programmiermodell

• Sprachelemente

• Weitere Konzepte

• Zusammenfassung und Bewertung

5Montag, 11. Februar 13

Programmiermodell

• Scala-Programme laufen in der JVM (auch unter .NET)

• Quellcode in Textdateien

• Java-Konventionen empfohlen, aber kein Muss

• Klassen in gleichnamigen Dateien

• Paketstruktur entspricht Verzeichnisstruktur

• zahlreiche Bibliotheken

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6Montag, 11. Februar 13

Programmiermodell - Tools

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7Montag, 11. Februar 13

Programmiermodell - HelloWorld

object HelloWorldAppWithArgs extends App { println("Hello World! args: " + (args mkString " "))}

object HelloWorldMain { def main(args: Array[String]) { println("Hello World!") }}

8Montag, 11. Februar 13

Inhalt

• Einleitung

• Programmiermodell

• Sprachelemente

• Weitere Konzepte

• Zusammenfassung und Bewertung

9Montag, 11. Februar 13

Klassen

class Square(var length: Int) { def printInfo() { println("Square with length " + length) } def area() = length * length def calc3DVolume(height: Int) : Int = { area * height }}

10Montag, 11. Februar 13

Objekte

• Objekte als Instanzen von Klassen

• Objekte als Singleton-/Companion-Objekte, vgl. static-Deklaration in Java

val s = new Square(2)s.printInfoprintln(s.length)

object Figure { var count: Int = 0

def printFiguresInfo() { println("Number of figures: " + count) }}

class Figure(name: String) { Figure.count += 1 println("New figure: " + name)}

11Montag, 11. Februar 13

Anweisungen

• Zwei Formen für Methodenaufrufe

• Arithmetische Operatoren sind als Methoden implementiert

• Präzedenz anhand des ersten Zeichens des Methodennamens, Tabelle

• Ausname: Methodenname endet mit =(z.B. +=, <=, >= etc.)

val a = 1val b = 2val c = a.+(b)val d = a + c

val x = this.test(c, d)val y = this test (a, b)

def test(a: Int, b: Int): Boolean = a > b

12Montag, 11. Februar 13

Kontrollstrukturen

• imperativ (Rückgabetyp Unit)

• while

• do-while

• funktional (Rückgabetyp nutzbar)

• if-else

• for

• try-catch-finally

• match-case

def whileLoop() { var count = 0 while (count < 10) { println(count) count += 1 }}

def doWhileLoop() { var count = 0 do { println(count) count += 1 } while (count < 10)}

13Montag, 11. Februar 13

Konstrollstrukturen - if-else

def divisors(n: Long, testDivisor: Long): List[Long] = { if (testDivisor * testDivisor > n) List(n) else if (n % testDivisor == 0) testDivisor :: divisors(n, testDivisor + 1) else divisors(n, testDivisor + 1)}

14Montag, 11. Februar 13

Kontrollstrukturen - for

for ( i <- 1 to 50 if i % 2 == 0; k <- divisors(i, 2) if k % 2 != 0; l = -k) { println("Odd divisor of even " + i + ": " + k + " (negative: " + l + ")")}

15Montag, 11. Februar 13

Lambda-Ausdrücke, Funktionen höherer Ordnung

println((1 to 5).filter(x => x % 2 == 0))//-> Vector(2, 4)

16Montag, 11. Februar 13

Immutable:import scala.collection.immutable.Map

object ImmutableDemo { val x = Map[Int, String]() x += (3 -> "three") //does not compile val i = 3 i = 4 //does not compile}

Immutable vs. Mutable

Mutable:import scala.collection.mutable.Map

class MutableDemo { val x = Map[Int, String]() x += (3 -> "three") //works! var i = 3 i = 4 //works!}

17Montag, 11. Februar 13

Typsystem

• Strenges Typsystem

• Typen werden durch Klassen und Traits definiert

• Implizite Typumwandlung

object ImplicitDemo extends App { implicit def string2mystring(string: String): MyString = new MyString(string)

class MyString(string: String) { def insertBlanks(): String = string.toList.mkString(" ") }

println("ABCDEFG".insertBlanks) //println(string2mystring("ABCDEFG").insertBlanks)}

18Montag, 11. Februar 13

Typsystem Scala-Typhierarchie

19Montag, 11. Februar 13

Parametrischer Polymorphismus

class UpperBound[T <: AnyRef]class LowerBound[T >: String]class NonVariant[T]class Covariant[+T]class ContraVariant[-T]

object ParametricPolymorphismDemo extends App { val upperBound = new UpperBound[String] val lowerBound = new LowerBound[AnyRef] val nonVar = new NonVariant[String] val coVar: Covariant[Object] = new Covariant[String] val contraVar: ContraVariant[String] = new ContraVariant[Object]}

20Montag, 11. Februar 13

Dynamische Komponente

def instanceOfVersion(someObject: Any): String = { (if (someObject.isInstanceOf[String]) someObject.asInstanceOf[String] else "no string") + " (instanceOf)"}

def matchVersion(someObject: Any): String = { (someObject match { case s: String => s case _: Any => "no string" }) + " (match)"}

21Montag, 11. Februar 13

Überladen von Methoden

• Überladen erfolgt durch Definitionen mit demselben Methodennamen und unterschiedlichen Parameterlisten

def getAsString(value: Double, maxDigits: Int) = { ... }

def getAsString(value: Int) = { ... }

22Montag, 11. Februar 13

Überschreiben, dynamisches Binden von Methoden

• Überschreiben erfolgt durch Schlüsselwort override

• Dynamisches Binden erfolgt beim Aufruf der Methode printLevel() auf dem Alias x vom Typ BaseClass, der auf eine Instanz vom Typ SubClass1 zeigt

• Ausgeführt wird die in SubClass1 definierte Methode, welche die Methode in BaseClass überschreibt

abstract class BaseClass { def printLevel() { println("Base") }}

class SubClass1 extends BaseClass { override def printLevel() { println("Sub") }}

object OverrideDemo extends App { val x: BaseClass = new SubClass1 x.printLevel //-> Sub}

23Montag, 11. Februar 13

Inhalt

• Einleitung

• Programmiermodell

• Sprachelemente

• Weitere Konzepte

• Zusammenfassung und Bewertung

24Montag, 11. Februar 13

Multi-Threadingobject ActorDemo extends App {

case object Start case object Request case object Response

val server = actor { loop { react { case Request => println( "srv: Req received") sender ! Response exit() } } }

val client = actor { loop { react { case Start => server ! Request case Response => println( "clnt: Resp received") exit() } } } client.start server.start

client ! Start}

25Montag, 11. Februar 13

Metaprogrammierung

• Angabe von Annotations durch @-Zeichen auf Klassen, Methoden, Feldern, Parametern

• Annotation => Konstruktoraufruf, ermöglicht Angabe von Parametern aus dem aktuellen Gültigkeitsbereich

• Beispiele: @serializable, @unchecked

• Reflection-API von Java muss zur Auswertung und Implementierung eigener Annotations genutzt werden

26Montag, 11. Februar 13

Traits

• Mächtiger als Java-Interfaces

• Ermöglichen die Wiederverwendung von Funktionalität ohne Vererbungszwang

• Mehrfachvererbung ohne die bekannten Nachteile

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27Montag, 11. Februar 13

Traits - Beispiel

class Logger { def log(string: String) { println(string) } }

trait InfoPrefix extends Logger { abstract override def log(string: String) { super.log("[Info] " + string) }}

object TraitDemo extends App { val infoLogger = new Logger with InfoPrefix infoLogger.log("This is info") //-> [Info] This is info}

28Montag, 11. Februar 13

Traits - Linearisierung

• Beispiel aus dem Buch von Martin Odersky zeigt das Prinzip zur Vermeidung der Mehrdeutigkeit vererbter Methoden („Diamond Problem“)

• super-Aufrufe werden dynamisch gebunden, statt statisch wie bei „normaler“ Vererbung

class Animal trait Furry extends Animaltrait HasLegs extends Animaltrait FourLegged extends HasLegsclass Cat extends Animal with Furry with FourLegged

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29Montag, 11. Februar 13

apply()-Methode

class Formula(f: (Int => Int)) { def apply(x: Int) = f(x)}

object Formula { def apply(f: (Int => Int)) = new Formula(f)}

val formula = Formula(x => x * x)println(formula(2))

30Montag, 11. Februar 13

Inhalt

• Einleitung

• Programmiermodell

• Sprachelemente

• Weitere Konzepte

• Zusammenfassung und Bewertung

31Montag, 11. Februar 13

Zusammenfassung

• Typ-/Semikolon-Inferenz

• implizite Typ-Umwandlungen

• Mixins durch Traits

• funktionale Konzepte

• Lambda-Ausdrücke

• Pattern Matching

32Montag, 11. Februar 13

Bewertung

• kompakter als Java

• Lösungen sehen häufig aus, als wären sie Bestandteil des Sprachumfangs, dabei "nur" Bibliotheken

• saubere Programme durch "immutable" Konzept, Parallelität möglich

• Konsistenz des Sprachentwurfs

• leicht zu erlernen, wenn objektorientierte und funktionale Grundkonzepte bekannt sind

• sehr angenehme Sprache

Bewertung:1-

(Tool-Unterstützung noch nichtauf dem Niveau von Java)

33Montag, 11. Februar 13

Grafikquellen - 1

• 1) Scala-Logo: http://www.scala-lang.org/sites/default/files/newsflash_logo.png

• 2) Titelbild: http://www.scala-lang.org/sites/default/files/slideshow/1158741_87567140_t.jpg

• 3) Java-Logo: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Java_logo.svg

• 4) Microsoft .NET-Logo: http://i.microsoft.com/net/images/chrome/net_logo.jpg

• 5) Java Duke: http://duke.kenai.com/wave/Wave.png

34Montag, 11. Februar 13

Grafikquellen - 2

• 6) Scala-IDE for Eclipse: http://scala-ide.org/resources/images/logo.png

• 7) Netbeans-Logo: http://netbeans.org/

• 8) IntelliJIDEA-Logo: http://www.jetbrains.com/idea/

• 9) Scala-Typhierarchie: http://www.scala-lang.org/node/71?size=_original#

• 10) Diamond Inheritance: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Diamond_inheritance.svg

• 11) Trait Linearization: http://www.artima.com/pins1ed/images/linearization.jpg

35Montag, 11. Februar 13

Literaturverzeichnis[Gar12] Garcia, Miguel: Scala.Net Compiler. http://lampwww.epfl.ch/~magarcia/ScalaNET/. Version: March 2012, Abruf: 25.12.2012

[IDE12] IDE and Editor plugins. http://www.scala-lang.org/node/91.Version: April 2012, Abruf: 25.12.2012

[Mar08] Martin Odersky. http://www.scala-lang.org/node/241. Version: August2008, Abruf: 16.12.2012

[Ode08] Odersky, Martin: Scala’s Prehistory. http://www.scala-lang.org/node/239. Version: August 2008, Abruf: 16.12.2012

[OSV10] Odersky, Martin ; Spoon, Lex ; Venners, Bill: Programming in Scala. SecondEdition. Artima Press, 2010

[Sca12a] Frequently Asked Questions - Deployment. http://www.scala-lang.org/faq/2. Version: 2012, Abruf: 26.12.2012

[Sca12b] Scala 2.10.0 RC5. http://www.scala-lang.org/node/25942.Version: December 2012, Abruf: 01.01.2013

36Montag, 11. Februar 13

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

37Montag, 11. Februar 13