理解Scala中的Extractor

引言

最近抱着《Programming in Scala》（英文第二版）在死啃Scala。在阅读第26章Extractor时，偶然在Stack Overflow上搜到一个帖子《Scala pattern matching variable binding》。其中Daniel C. Sobral的回答，让我产生了一系列的思考，深感其一语道破天机、顿觉醍醐灌顶，故得此文。

问题

Zapadlo问道：为什么这样会在第一行case出错：IsUpperCase错误的参数数量?

object IsUpperCase {
  def unapply(s: String): Option[String] = {
    if (s.toUpperCase() == s) {
      Some(s)
    } else {
      None
    }
  }
}

val s = "DuDu@qwadasd.ru"
s match {
  case u @ IsUpperCase() => println("gotcha!")
  case _ =>
}

而换成这样却又可以？

case IsUpperCase(u) => println("gotcha!")

答案

Daniel回答道：

A pattern match works the opposite of a function call. Where X(a, b) pass parameter "a" and "b" to "X" outside a pattern match, in a pattern match "a" and "b" are returned from "X".

意思指：

运用模式匹配的过程，其实是函数调用的逆过程。函数调用的过程，是给定参数a和b，然后得到x；而模式匹配，则是根据x，逆向得到a和b的过程。

并由此给出修改意见：在使用变量绑定方式进行模式匹配时，给IsUpperCase() 一个占位符用作其参数

case u @ IsUpperCase(_) => println("gotcha!")

思考

回想书中关于Extractor中apply()与unapply()的关系：『前者是注入器，利用给定参数得到某个设定集合里的一个元素；后者则是把给定的元素分解为若干个组成部分。』于是，将Daniel答复中的function call换成apply，将pattern match用unapply代替之，也是可行的。

那么，apply的输入参数将是unapply的输出，反之亦然。Extractor的实质，就是利用unapply去还原可能的apply的参数。所以在模式匹配时，我们需要用变量名或者占位符_去绑定解析的结果，为匹配结果留出相应的坑。

反观上例，unapply()的输出是Option[String]，那说明对应的必定是apply(s:String)，所以在模式匹配时，我们需要给IsUpperCase()一个变量来接收匹配的结果。这就是为什么Zapadlo采取第二种方式可行的原因。

再来想想为什么采用『变量绑定』的方式时，需要使用占位符_？这是因为变量绑定，可以说是Scala为模式匹配中标准的变量匹配模式提供的一个语法糖。u @ IsUpperCase(_)这样的写法，相当于先匹配@后面的部分，然后把匹配的结果赋值给变量u。而从前面的分析得出，IsUpperCase需要至少一个参数，所以我们用占位符代替了这个参数。

最后，再想想为什么把Extractor中unapply的返回值改为Boolean后又可以了呢？这是因为，这时候apply是纯粹多余的、没有意义的，Extractor并不需要承担构造的任务，不需要绑定到某个或者某些变量上，它只是做个简单的判断。所以，在书中的第636页专门描述了这种情形，这也是Scala语言规范的一部分：

It’s also possible that an extractor pattern does not bind any variables. In that case the corresponding unapply method returns a boolean—true for success and false for failure.

这种情况下，类似这样的Extractor是没有办法象下面这个Email一样，利用匹配进行对象还原的。从另一个角度，其实我们也想得通，IsUpperCase.apply(true)能得到某个特定的字符串吗？

Email.unapply(obj) match {
  case Some(user, domain) => Email.apply(user, domain)
}

理解了这些，理解Extractor多个变量时就会感觉容易多了，不外乎解析得到类似列表或者String*这样未知参数个数的结果了。

结语

Scala是一门夹杂了函数式编程的面向对象编程语言。在学习的过程中，val、equals与==、eq与ne，还有著名的akka框架等等等等，无一不让我心潮澎湃，让我隐约感受到了应用Scala实践DDD时将获得的那种顺畅感。希望能尽早完成基础语法的学习，再小试牛刀，哈哈。