Java/Scala互操作实践 1：基础操作

2016-10-10

2020-09-03

本文将以Spring Boot为例，介绍下实际工作中的Java/Scala互操作。在提高个人效率、满足自我追求的情况下更多的照顾到团队不同人的实际。同时也是想说明，在同一个工程里混用Java和Scala语言是可能的。

本文源代码在：http://git.oschina.net/hualongdata/spring-starter

对于Scala不熟悉的Java程序员可以先看看：《写给Java程序员的Scala入门教程》
对于Spring不了解的Scala程序员可以先看看：《Scala开发者的Spring-Boot快速上手指南 01》和《Scala开发者的Spring-Boot快速上手指南 02：Scala惯用法》

Java Bean

Java Bean有个特点，就是对于可修改属性都会有对应的getter和setter方法（final属性将只有getter方法）。由Java定义的对象在Scala中可以直接使用，并无二样。而在Scala中定义Java Bean却有些不同。

其实在Scala中可以像Java一样来定义Java Bean：

// Scala中默认为public访问权限，包括属性和方法
class Person {
  // 下划线在这里是一个占位符，它代码相应属性对应类型的默认值
  private var id: Int = _ 
  private var name: String = _;
  def getId: Int = id;
  def setId(id: Int) {
    this.id = id
  }
  def getName: String = name;
  def setName(name: String) {
    this.name = name;
  }
}

这样写的话，除了语法上与Java有些差别，其实定义的方式是一样的。但其实Scala提供了注解来自动生成getter和setter函数：

import scala.beans.BeanProperty
class Person {
  @BeanProperty
  var id: Int = _
  @BeanProperty
  var name: String = _
  @BeanProperty
  val createdAt: LocalDateTime = _
}

除了使用传统的class，在Scala中还可以使用case class来定义POJO：

case class SignRequest(@BeanProperty
                       account: String = null,
                       @BeanProperty
                       password: String = null,
                       @BeanProperty
                       captcha: String = null,
                       @BeanProperty
                       var smsCode: String = null)

case class的主构造函数声明的参数将同时做为SignRequest的履性，且是val的（类似Java的public final）。在这里，account、password和captcha将只生成getter函数。而smsCode将生成getter和setter函数，因为它使用var来修饰。

这里有一个Java里没有的特性：参数默认值，像C++、Python、ES6+ 一样，Scala的参数是可以设置默认值的。因为Java Bean规范要求类必需有参数为空的默认构造函数，而当case class的主构造函数所有参数都设置默认值后，在实例化这个类时将相当于拥有一个空的默认构造函数。

在Java中调用case class可见：com/hualongdata/springstarter/data/repository/UserRepositoryImpl.java。

基于注解的依赖注入

在Spring开发中，依赖注入是很常用的一个特性。基于属性的注解注入在Java和Scala中都是一样的。但基于构造函数的依赖注入在Scala中有些特别，代码如下：

class SignController @Autowired()(userService: UserService,
                                  webUtils: WebUtils,
                                  hlTokenComponent: HlTokenComponent) {
  ......
}

在Scala中，单注解作用于构造函数上时需要类似方法调用的形式：@Autowired()。又因为Scala中，主构造函数必需定义在类名之后的小括号内，所以注解需要紧跟在类名之号，主构造函数左括号之前。

在Scala中使用主构造函数的注入组件是一个更好的实践，它同时拥有注入的组件为private final访问权限。相同效果的Java代码需要更多：

public SignController {
    private final UserService userService;
    private final WebUtils webUtils;
    private final HlTokenComponent hlTokenComponent;
    
    public SignController(UserService userService, WebUtils webUtils, HlTokenComponent hlTokenComponent) {
        this.userService = userService;
        this.webUtils = webUtils;
        this.hlTokenComponent = hlTokenComponent;
    }
}

可以看到，Scala的版本代码量更少，同时看起来更简洁。

注解参数

数组参数

@RestController
@RequestMapping(Array("/sign"))
class SignController @Autowired()(userService: UserService,
  ......

在Scala中，对于注解的数组参数当只设置一个元素时是不能像Java一样贱一个字符串的，必需显示的定义一个数组。

参数值必需为常量

在Scala中，当为注解的某个参数贱值时必需使用常量，像：@RequestMapping(Array(Constants.API_BASE + "/sign"))这样的形式都是非法的。只能像这样贱值：@RequestMapping(Array("/aip/sign"))

变长参数

在Scala中变长参数通过星号(*)来定义，代码如下：

1	def log(format: String, value: String*)

但是这样定义出来的变参在Java中是不能访问的，因为Scala默认实现中value的类型为: Seq[Any]，而Java中的变参类型实际上是一个数组（String[]）。要解决这个问题非常简单，在函数定义前加上scala.annotation.varargs注解就可以强制Scala使用Java的实现来实现变长参数。

集合库

Scala有自己的一套集合库实现：scala.collection，分为不可变集合scala.collection.immutable和可变集合scala.collection.mutable。两者都实现了很多高阶函数，可以简化日常编程，同时Scala中推荐使用不可变集合。

Java集合到Scala集合

Scala提供了scala.collection.JavaConverters来转换Java集合到Scala集合：

import scala.collection.JavaConverters._

  /**
    * 根据sheet名获取sheet所有单元格
    *
    * @param workbook  Excel [[Workbook]]对象
    * @param sheetName sheet 名
    * @return 返回所有有效单元格可迭代二维列表
    */
  def getSheetCells(workbook: Workbook, sheetName: String): Iterable[Iterable[RichCell]] = {
      workbook.getSheet(sheetName)
        .asScala
        .map(row => row.asScala.map(cell => new RichCell(cell)))
  }

workbook.getSheet方法返回的Sheet类型是实现了java.lang.Iterable接口的可迭代类型。为了使用Scala集合上提供的map高阶函数，我们需要把Java集合转换成Scala集合。可以通过在Java集合上调用.asScala函数来将其转换成Scala集合，这里运用了Scala里的隐式转换特性来实现。

Scala集合到Java集合

接下来我们看另外一个函数：

@varargs
def getSheets(workbook: Workbook, sheetNames: String*): java.util.List[Sheet] = {
  sheets(workbook, sheetNames: _ *).asJava
}

这个函数实现的功能是根据传入的一个或多个Sheet名字从Excel里获取Sheet列表。sheets函数返回的是一个Scala集合：Seq[Sheet]，通过getSheets代理函数将其转换成Java集合，通过在Seq[Sheet]上调用.asJava方法来实现自动转换。同样的，这里也运用了Scala的隐式转换特性。

Java代码中做集合转换

之前的例子都是在Scala代码中实现的，通过隐式转换这一特性我们发现做Java/Scala集合的相互转换是非常方便的。但在Java代码中做两者的转换就不那么直观了，因为Java没有隐式转换这一特性，我们需要显示的调用代码来先生成包装类，再调用.asScala或.asJava方法来转换集合类型：

import scala.collection.JavaConverters$;
import scala.collection.mutable.Buffer;

    public static void demo() {
        List<String> list = Arrays.asList("dd", "dd");
        // Java List 到 Scala Buffer
        Buffer<String> scalaBuffer = JavaConverters$.MODULE$.asScalaBufferConverter(list).asScala();
        // Scala Buffer 到 Java List
        List<String> javaList = JavaConverters$.MODULE$.bufferAsJavaListConverter(scalaBuffer).asJava();
    }

为Java和Scala同时提供API

当在项目中混用Java和Scala语言时，有个问题不得不重视。提供的API是用Java还是Scala来实现？实现的API是优先考虑兼容Java还是Scala？

对于API的实现，用Java或Scala均可。若使用Java实现，在Scala中调用是基本无压力的。而使用Scala实现时，为了兼容Java你可能不得不作一些折中。一个常用的方式是：使用Scala或Java来实现API，而再用Java或Scala来实现一个封装层（代理）作兼容。比如：Spark、Akka……，它们使用Scala来实现API，但提供了包装的Java API层。

一个好的实践是把Scala API放到scalaapi包路径（或者反之把Java API放到javaapi包路径）。

若我们只提供一个API，那就要尽量同时支持Java和Scala方便的调用。比如使用@varargs注解来修饰变长参数。

对于参数需要集合类型，或返回值为集合类型的函数。我们除了使用上一节提供的JavaConverters来做自动/手动转换以外，也可以通过装饰器形式来提供Java或Scala专有的API。这里，我推荐Scala API函数名直接使用代表操作的名词/动词实现，而Java API在之前加上：get、set、create等前缀进行修饰。

def sheets(workbook: Workbook, sheetNames: String*): Seq[Sheet] = {
  sheetNames.map(sheetName => workbook.getSheet(sheetName))
}

@varargs
def getSheets(workbook: Workbook, sheetNames: String*): java.util.List[Sheet] = {
  sheets(workbook, sheetNames: _ *).asJava
}

这里sheets和getSheets实现相同的功能，区别是第一个是Scala API，第二个是Java API。

结语

本文较详细的介绍了Java/Scala的互操作性，以上示例都来自作者及团队的实际工作。

这篇文章简单介绍了一些基础的Java/Scala互操作方法，接下来的文章将介绍些高级的互操作：Future、Optional/Option、lamdba函数、类与接口等。