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EL LENGUAJE SCALA
Daniel Gallardo Alcalde
José Luis Martín Morales
Curso 08/09
Cuso 08/09
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El lenguaje Scala.
ÍNDICE Introducción – motivaciones. ¿Qué es Scala? Influencias de otros lenguajes. Características de Scala. Traits. Lenguajes de dominio específico (DSLs). Herramientas. ¿Quién lo usa? Conclusiones. Aplicación. Bibliografía. 2
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El lenguaje Scala.
Software de componentes - estado del arte
En principio, el software debería ser desarrollado a partir de partes reusable ("componentes").
En la práctica, el software se escribe a menudo desde cero, más como un arte que como una industria.
Los lenguajes de programación tienen parte de la culpa.
La mayoría de los lenguajes existentes ofrecen sólo un soporte limitado para los componentes.
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El lenguaje Scala.
¿Cómo hacerlo mejor?
Hipótesis 1: Los lenguajes para componentes necesitan ser escalables; los mismos conceptos deben ser válidos para describir sistemas pequeños y grandes.
Hipótesis 2: La escalabilidad puede ser lograda unificando y generalizando conceptos de la programación funcional y la orientada a objetos.
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El lenguaje Scala.
¿Por qué unificar PF y POO? Ambas tienen cualidades que se complementan
para la composición.Programación funcional: Hace fácil desarrollar
cosas interesantes desde partes sencillas, usando funciones de orden superior tipos algebraicos y pattern matching polimorfismo paramétrico
Programación orientada a objetos: Hace fácil adaptar y extender sistemas complejos, usando especialización (subclases) y herencia configuraciones dinámicas clases como abstracciones parciales
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El lenguaje Scala.
¿Qué es Scala? Scala es un lenguaje funcional y orientado a
objetos completamente interoperable con Java (la versión para .NET no está al día).
Elimina algunas de las construcciones más antiguas de estos entornos y a cambio añade: Un modelo de objetos uniforme. Pattern matching y funciones de orden superior. Nuevas formas para abstraer y componer
programas.
Su diseño comenzó en 2001en la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) por Martin Odersky.
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El lenguaje Scala.
Scala es un lenguaje funcional en el sentido de que cada función es un valor.
Las funciones pueden ser anónimas, anidadas, aplicadas parcialmente (currying).
Muchas funciones útiles de orden superior son implementadas como métodos de clases de Scala.
scala> val matrix = Array(Array(1, 0, 0), | Array(0, 1, 0), | Array(0, 0, 1))
matrix: Array[Array[Int]] = Array ([I@164da25,...
scala> matrix.exists(row => row.forall(0 ==))res13: Boolean = false
Scala es funcional
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El lenguaje Scala.
Scala es orientado a objetos Cada valor es un objeto. Cada operación es una llamada a un método. Las excepciones a estas reglas en Java (como
los tipos primitivos, statics) son eliminadas.
scala> (1).hashCoderes8: Int = 1
scala> (1).+(2)res10: Int = 3
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El lenguaje Scala.
Si las funciones son valores, y los valores son objetos, entonces las funciones son objetos.
La función de tipo S => T es equivalente a scala.Function1[S, T], donde Function1 se define como sigue:
trait Function1[-S, +T] {def apply(x: S): T
}
Así las funciones son interpretadas como objetos con métodos apply.
Por ejemplo, la función anónima sucesor
(x: Int) => x + 1
se expande a:
new Function1[Int, Int]{def apply(x: Int) =
x + 1}
Las funciones son objetos
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El lenguaje Scala.
Influencias de otros lenguajes
Influencias principales del diseño de Scala: Java, C# por su sintaxis, tipos básicos y bibliotecas.
Smalltalk por su modelo de objetos uniforme. Eiffel por su principio de acceso uniforme. Beta por la anidación sistemática. ML y Haskell por muchos de sus aspectos funcionales. OCaml, OHaskell, PLT-Scheme, como otras
combinaciones (aunque menos integradas) de PF y POO.
Pizza, Multi Java, Nice y otras extensiones de la plataforma Java con ideas funcionales.
Scala también parece influenciar otros nuevos diseños de lenguajes, como por ejemplo los cierres léxicos (closures) y la comprensión en LINQ/C# 3.0.
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El lenguaje Scala.
Características de Scala Tipificado estático Interoperabilidad Expresivo y ligero De alto nivel Conciso Orientado a objetos puro Perezoso Cierres léxicos (closures) Eficiente
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El lenguaje Scala.
Scala une PF y POO. Esto ha funcionado bien para otros lenguajes como Smalltalk, Python o Ruby pero, Scala va más allá unificando la PF y la POO en un lenguaje de tipos estáticos.
Scala produce la sensación de estar programando en un lenguaje de scripting moderno pero, sin renunciar a los tipos estáticos.
No es necesario especificar el tipo de cada expresión porque Scala posee inferencia de tipos.
object InferenceTest1 extends Application { val x = 1 + 2 * 3 // el tipo de x es Int
val y = x.toString() // el tipo de y es String
}
Tipificado estático
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El lenguaje Scala.
Interoperabilidad Scala encaja sin fisuras en un entorno Java.
Puede invocar métodos Java, seleccionar campos Java, heredar de clases Java, implementar interfaces Java, etc.
Nada de esto requiere código puente o descripción de interfaces.
El código Java también puede usar fácilmente código Scala.
El código Scala es traducido a casi el mismo código de bytes que Java.
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El lenguaje Scala.
Debido a la eficacia del lenguaje Scala, el programador puede desarrollar código más expresivo que en otros lenguajes orientado a objetos; gracias a la forma de trabajar con los objetos. Lo que produce como resultado un código más ligero y entendible.
val telefonos = Map(“Luis” -> “123456”,
“Sara” -> “654321”)telefonos += (“Carmen” -> “987654”)println(telefonos(“Luis”))
Expresivo y ligero
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El lenguaje Scala.
La eficacia del lenguaje produce también una funcionalidad de alto nivel mayor que en otros lenguajes. Según Java:
boolean hasUpperCase = false;
for (int i = 0; i < nom.length(); i++){if
(Character.isUpperCase(nom.charAt(i))) {hasUpperCase = true;break;
}}
Según Scala:val hasUpperCase = nom.exists(_.isUpperCase)
Alto nivel
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El lenguaje Scala.
Conciso// Javapublic class Persona {
private String nombre; private int edad;public Persona(String nombre, int edad) {this.nombre = nombre;this.edad = edad;}public String getNombre() {return nombre;}public int getEdad() {return edad;}public void setNombre(String nombre) {this.nombre = nombre;}public void setEdad(int edad) {this.edad = edad;}
}
// Scalaclass Persona (
var nombre: String,var edad: int)
La reducción media de líneas de código es ≥ 2 debido a la sintaxis concisa y a mejores capacidades de abstracción.
Scala es un Java más limpio.
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El lenguaje Scala.
Valores perezosos Secuencia de Fibonacci:
scala> lazy val fib: Stream[Int] = Stream.cons(0, | Stream.cons(1, fib.zip(fib.tail).map(p => p._1 + p._2)))
fib: Stream[Int]= Stream(0,?)
Se definen manualmente los dos primeros valores de la secuencia, entonces recursivamente se define un stream infinito de los restantes términos. fib es la secuencia de Fibonacci empezando en cero (0, 1, 1, 2, 3, ...). fib.tail es la secuencia empezando en uno (1, 1, 2, 3, 5, ...).fib.zip.(fib.tail) es la secuencia de pares ((0, 1), (1, 1), (1, 2), (2, 3), ...).Entonces usamos map para los elementos de cada par (._1, ._2) y completar la definición recursiva del resto de fib.
scala> fib.take(13).print 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, Stream.empty
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El lenguaje Scala.
Eficiencia Scala se compila a código de bytes
(bytecode) muy próximo al Java nativo. Es tan eficiente como Java, a veces es incluso
más rápido cuando hace uso de la recursión de cola o en aplicaciones de código concurrente.
El único inconveniente es que la JVM puede tardar más en cargar la aplicación debido a que el compilador de Scala genera un gran número de clases. Aunque esto va mejorando con cada nueva versión del compilador (scalac).
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El lenguaje Scala.
Eficiencia Los resultados obtenidos comparando el
Factorial en Java como en Scala usando recursión de cola son:
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El lenguaje Scala.
Traits: Unidades componibles de comportamiento Los traits son sencillos pero potentes mecanismos de
composición. Un trait es esencialmente un conjunto de métodos
parametrizados. En Scala las clases aún están organizadas en una jerarquía
de herencia simple, pero con los traits podemos definir un comportamiento adicional respecto a sus superclases.
trait Padre { private var hijos: List[Hijos] = Nil
def añadirHijo(hijo: Hijo) =
hijos = hijo :: hijos
def obtenerHijos = hijos.clone
}
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El lenguaje Scala.
Traits: Unidades componibles de comportamiento Clase base:
class Hombre(val nombre: String) extends SerHumano
Composición con mixins estática y uso:
class Hombre(val nombre: String) extends SerHumano with Padre
val juan = new Hombre("Juan")
juan.añadirHijo(new Hijo("Jose"))
Composición con mixins dinámica y uso:
val juan = new Hombre("Juan") with Padre
juan.añadirHijo(new Hijo("Jose"))
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El lenguaje Scala.
Traits: Unidades componibles de comportamiento Los traits nos permiten simular la herencia
múltiple:
val orden = new Orden(cliente)
with Entidad
with InventarioCjtoItems
with LimiteDeCompre
with NotificaciónPorCorreo
with ACL
with Transaccion
El orden en que se añaden los traits es importante.
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El lenguaje Scala.
Lenguajes de dominio específico (DSLs) Las características de Scala lo hacen ideal para el diseño de
lenguajes de dominio específico. Ya se ha creado alguno como Apache Camel. Este DSL permite
integrar sistemas heterogéneos haciendo uso de ficheros XML. Scala soporta XML a nivel de lenguaje y no de biblioteca.
class Entrada(var titulo:String, val enlace:String, val id:String, var fecha:Date,
var sumario: String) { def toAtom =
<entry> <link href ={enlace}/>
<id>{id}</id> <updated>{fecha}</updated> <summary>{sumario}</summary>
</entry> }
Estos ficheros son muy sencillos de manipular gracias al pattern matching.
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El lenguaje Scala.
Herramientas El conjunto de herramientas para el desarrollo en
Scala es muy completo. Compilador e intérprete: scalac y scala. Plugins para los IDEs más usados:
Eclispe IntelliJ Netbeans
Modo para Emacs. Frameworks para tests: Specs, ScalaCheck, ScalaTest,
SUnit... Framework web: Lift (similar a Ruby on Rails). Otros frameworks: Sweet, Slinky y Pinky. Building: Maven, Ant, SBT (Simple Build Tool).
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El lenguaje Scala.
¿Quién lo usa? Compañías:
Twitter: Backend (cola de mensajes) Sony Pictures: Middleware (capa de
conversión/traducción) Nature.com SAP community Reaktor Innovations Mimesis Republic: juegos multijugador online EDF Trading: inversiones bursátiles
Proyectos Open Source: Lift: Framework de aplicaciones web similar a Ruby on
Rails. NetLogo: Lenguaje de programación multiagente. Isabelle: Demostrador de teoremas - Intefaz de usuario
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¿Quién lo usa? Universidades:
Programming Methods Group - Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), Suiza.
Program Structures and Data Organization Institute (IPD) - Universidad de Karlsruhe, Alemania.
Tesis: Object-Oriented Pattern Matching. Burak Emir. EPFL Oct-
2007. An Object-Oriented Programming Model for Event-Based
Actors. Philipp Haller. EPFL May-2006. A Typed Intermediate Language and Algorithms for
Compiling Scala by Successive Rewritings. Philippe Altherr. EPFL Mar-2006.
Foundations for Scala: Semantics and Proof of Virtual Types. Vincent Cremet. EPFL May-2006.
Compiling Scala for the Java Virtual Machine. Michel Schinz. EPFL Sep-2005.
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ConclusionesScala le permite:
Crear código altamente escalable. Aprovecha la arquitecturas paralelas de hardware
(como CPUs multi-core). Creación de Lenguaje de Dominio Específico (DSL).
Factores que trabajan a favor del programador: Scala compila a bytecode de Java, se ejecuta en la JVM. Se basa en principios funcionales de Haskell y Meta
Lenguaje. Hace uso intensivo de inferencia de tipos.
El compilador analiza el código profundamente para determinar de que tipo es un valor en particular, sin intervención del programador.
Scala no fue desarrollado por capricho, y no será abandonado de la misma manera.
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El lenguaje Scala.
Java vs Scala.
Nuestra conclusión es que Scala es un mejor Java.
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Aplicación
Productor/Consumidorcon actores
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El lenguaje Scala.
Bibliografía Página principal del lenguaje.
Disponible online www.scala-lang.org Martin Odersky. Scala By Example. Mayo 2009.
Disponible online www.scala-lang.org/docu/files/ScalaByExample.pdf
Michel Schinz, Philipp Haller. A Scala Tutorial for Java programmers v1.3. Marzo 2009. Disponible online http://www.scala-lang.org/docu/files/ScalaTutorial.pdf
M. Odersky, P. Altherr, V. Cremet, I. Dragos, G. Dubochet, B. Emir, S. McDirmid, S. Micheloud, N. Mihaylov, M. Schinz, E. Stenman, L. Spoon, M. Zenger. An Overview of the Scala Programming Language. Second Edition. 2006. Disponible online http://www.scala-lang.org/node/197
Martin Odersky. The Scala Language Specification v2.7. Marzo 2009. Disponible online www.scala-lang.org/docu/files/ScalaReference.pdf
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El lenguaje Scala.
Bibliografía Artículos, charlas y tesis sobre Scala.
Disponible online www.scala-lang.org/node/143 Descarga de la plataforma Scala.
Disponible online www.scala-lang.org/downloads Herramientas para el desarrollo con Scala.
Disponible online www.scala-lang.org/node/91 A Conversation with Steve Jenson, Alex Payne, and Robey
Pointer by Bill Venners Twitter on Scala. Abril 2009. Disponible online ww.artima.com/scalazine/articles/twitter_on_scala.html
Jonas Bonér. Pragmatic Real-World Scala. 2009. Disponible online www.slideshare.net/jboner/pragmatic-real-world-scala-45-min-presentation
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El lenguaje Scala.
¿PREGUNTAS?
GRACIAS
