Scala (linguagem de programação)

Predefinição:Info/Linguagem de computador Scala (Scalable language) é uma linguagem de programação de propósito geral, diga-se multiparadigma, projetada para expressar padrões de programação comuns de uma forma concisa, elegante e type-safe (é a medida em que uma linguagem de programação desestimula ou impede erros de tipo). Ela incorpora recursos de linguagens orientadas a objetos e funcionais. Também é plenamente interoperável com Java. Scala é a sucessora de Funnel, uma linguagem baseada em join calculus. Scala é software de código aberto. Requer JDK versão 1.4 ou superior. Scala é uma linguagem de programação relativamente nova. Mesmo assim, nos últimos anos, conquistou empresas gigantes como o Twitter e o Foursquare. Uma das primeiras diferenças entre Scala e uma linguagem como Java, é que Scala também suporta o paradigma funcional.

História

Scala foi desenvolvida em 2001 por Martin Odersky e pelo grupo dele na École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausana na Suíça.

Anteriormente, (1986-1989) Martin trabalhou como um estudante Ph.D. com Niklaus Wirth em ETH Zuerich como um estudante Ph.D. em Modula-2 e Oberon. Depois disso, ele trabalhou nos fundamentos da linguagem de programação e programação funcional.

Em 1995 ele se juntou com Philip Wadler para escrever uma linguagem de programação funcional que compila Java bytecode. Este trabalho no Pizza levou, eventualmente , para GJ, o novo compilador javac, e Java generics.

Em 1999, depois de se unir a EPFL, este trabalho mudou um pouco. A meta ainda era combinar programação orientada a objetos e programação funcional, mas sem as restrições impostas pela linguagem Java. O primeiro passo para este caminho era o Funnel, uma linguagem minimalista de busca baseada em redes funcionais, uma variante orientada a objetos de join calculus. Funnel era pura do ponto de vista de design de linguagem, com poucas características de linguagem primitiva. Quase tudo, incluindo classes e padrões correspondentes, seria feito por bibliotecas e codificações.

No entanto, foi descoberto que linguagem não era agradável para o uso na prática. Minimalismo era ótimo para desenvolvedores, mas não para usuários. Usuários não experientes não sabiam como fazer a codificação necessária, e usuários experientes ficavam entediados por ter as codificações repetitivamente. Também, se tornou claro que qualquer nova linguagem tem melhor chance de ser aceita com um amplo conjunto de bibliotecas padrões.

O segundo, e atual, é o Scala, que trouxe algumas das ideias do Funnel e colocou dentro de uma linguagem mais pragmática com foco especial no funcionamento com plataformas padrões. Scala não é uma extensão de Java, mas é completamente interoperável com ele. Scala traduz para Java bytecodes, e a eficiência de ele compilara programas normalmente iguais aos do Java. Uma segunda implementação de Scala compila .NET. O design do Scala começou em 2001. Um primeiro lançamento ao público foi em 2003. Em 2006, uma segunda, versão remodelada foi lançada como Scala v 2.0. Desde então a linguagem tem ganhado popularidade.

Em Janeiro de 2011, uma bolsa de pesquisa de cinco anos foi concedida ao grupo Scala, pelo Conselho Europeu de Investigação (CEI) com o valor total de €2,3 milhões. Já em Maio do mesmo ano, Odersky e seus colaboradores lançaram uma empresa, a Typesafe Inc. (posteriormente viria a ser chamada de Lightbend Inc.), a qual tinha como intuito fornecer à Scala suporte comercial, treinamento e serviços diversos. Isso só foi possível em decorrência do investimento que a Typesafe recebeu da Greylock Partners, no valor de $3 milhões.

Plataforma

Scala é similar a linguagem de programação Java, e roda na Java Virtual Machine, é compatível com programas java existentes. Uma implementação alternativa existe para a plataforma .NET, mas a plataforma base é mesmo para Java Scala é primariamente desenvolvida para a JVM e incorpora algumas de suas características. De qualquer forma, o suporte a .NET foi criado para deixá-la tão portátil entre duas plataformas o quanto possível. Scala ainda pode ser executada no Java Platform, Micro Edition Connected Limited Device Configuration.

A implementação em Scala é muito similar a usada em Java ou C. São utilizados os mesmos operadores e controles de estruturas bem similares.

Principais diferenças sintáticas:

• Definições começam com uma palavra reservada.
• Quando é preciso definir uma função começa-se com 'def', para definir uma variável é utilizado 'var' e para definir valores (variáveis apenas de leitura) começa-se com ‘val’.
• O tipo do símbolo é declarado depois do símbolo e dois pontos. O tipo declarado pode ser omitido em alguns casos, porque o compilador pode identificá-lo pelo contexto.
• O tipo Array é escrito como Array[T] em vez de T[], e o acesso aos elementos do array é feito, por exemplo, a(i) em vez de a[i].
• Funções podem ser aninhadas dentro de outras funções. Funções aninhadas podem acessar parâmetros e variáveis locais anexando funções.

A linguagem Scala importa por padrão todas as classes do pacote java.lang, enquanto que todas as outras podem ser importadas explicitamente. A biblioteca de classes Java define um amplo conjunto de classes utilitárias, como Date e DateFormat. Como Scala interage diretamente com Java, não existem classes equivalentes na biblioteca de classes Scala, então os pacotes são importados do Java.

Exemplo:

import java.util.{Date, Locale}
import java.text.DateFormat
import java.text.DateFormat._

object FrenchDate {
   def main(args: Array[String]) {
      val now = new Date
      val df = getDateInstance(LONG, Locale.FRANCE)
      println(df format now)
  }
}

Orientação a objetos

Scala é puramente orientada-a-objetos no sentido de todo o valor ser um Objeto. Tipos e comportamento dos objetos são descritos pelas classes e traços. Abstrações de classes são estendidas por "subclassing" e um flexível mecanismo de "mixin-based composition" como uma forma "limpa" de substituição a heranças múltiplas.

Classes em Scala são templates estáticos que podem ser instanciados como vários objetos em tempo de execução.

Um exemplo de definição de uma classe Ponto:

class Ponto(var x: Int, var y: Int) {
  def move(dx: Int, dy: Int): Unit = {
    x = x + dx
    y = y + dy
  }
}

Podemos criar um objeto do tipo Ponto utilizando a palavra reservada new:

object Main {
  def main(args: Array[String]) {
    val ponto = new Ponto(3, 5)
    println("(" + ponto.x + ", " + ponto.y + ")")
    
    ponto.move(10, 10)
    println("(" + ponto.x + ", " + ponto.y + ")")
  }
}

A saída gerada pelo programa é esta:

(3, 5)
(13, 15)

Programação funcional

Scala é também uma linguagem funcional, no sentido de cada função ser um valor. Scala fornece uma sintaxe "leve" para definição de funções anônimas, ela suporta higher-order functions, ela permite que funções sejam aninhadas (funções são passadas como parâmetros dentro de outras funções, são tratadas como objetos), e suporta currying. Classes Scala e seu suporte interno para pattern matching modela tipos algébricos usados em muitas linguagens de programação funcionais. Além disso, sua noção de "pattern matching" natural é estendida para o processamento de arquivos XML com a ajuda de expressões regulares. Neste contexto, a linguagem se torna de grande valia para o processamento de sintaxes futuras. Estas características, fazem com que o Scala seja ideal para o desenvolvimento de aplicações como web services. Segue abaixo uma implementação do while loop que deve ser uma função que utiliza dois parâmetros: uma condição, de tipo booleano, e um comando , de tipo Unit. Ambas precisam ser passadas por nome, então elas são avaliadas repetidamente no loop de iteração:

def whileLoop(condition: => Boolean)(command: => Unit) {
  if (condition) {
    command; whileLoop(condition)(command)
  } else ()
}

Tipagem estática

O Scala é equipado com um sistema de tipos expressivo, que reforça estaticamente que abstrações sejam usadas de maneira segura e coerente. Em particular, o sistema de tipos suporta:

• programação genérica,
• anotações de variância,,
• superior e inferior tipo acoplado
• classes e enumeração (tipo de dado)
• tipo composto
• auto referencia
• métodos polimórficos.

Extensibilidade

O design do Scala, reconhece o fato de, na prática, o desenvolvimento de aplicações de domínio-específico requerem extensões a linguagens de domínio-específico. O Scala fornece uma combinação única de mecanismos de linguagem, que possibilitam a adição de construções na forma de bibliotecas, e com boa facilidade:

• qualquer método pode ser usado como um operador prefixo ou sufixo
• Clausuras são construídas automaticamente dependendo do tipo esperado (target typing).

A junção das duas características, facilita a definição de novos "statements" sem estender a sintaxe e sem usar a mágica da metaprogramação.

Independência de plataforma

Scala foi projetado para interoperar bem com ambientes de programação populares, tais como Java 2 Runtime Environment (JRE) e .NET CLR. Em particular, a interação com linguagens orientadas-a-objeto, Java e C# por exemplo, é a mais robusta quanto possível. Em outras palavras, Scala pode fazer uso de todas as bibliotecas disponíveis para Java/C#, endereçando o comum inconveniente de usar avançadas linguagens funcionais, em sua maioria centrada academicamente, frequentemente não oferecendo bibliotecas de muita qualidade, para uso prático, acesso a bancos de dados relacionais, processamento XML, expressões regulares, por exemplo. Scala pode realizar estas tarefas de uma maneira muito similar a qual é feita em Java ou C#. Scala tem o mesmo modelo de compilação (compilação separada, carregamento dinâmico de classe) de Java e C#.

Exemplos de sintaxe

Programa olá mundo

Ver artigo principal: Programa Olá Mundo

Aqui está o programa "Olá Mundo" escrito em Scala:

object OlaMundo {
  def main(args: Array[String]) {
    println("Olá, Mundo!")
  }
}

ou

object OlaMundo extends Application {
  println("Olá, Mundo!")
}

Note como ele é bem similar com a sintaxe Java. A diferença mais notável é que não declaramos nada como static ou void; a palavra-chave object nos dá o objeto Singleton, nos livrando da necessidade de invocar qualquer outro construtor.

A linha seguinte invoca o compilador, assumindo que foi salvo como OlaMundo.scala:

> scalac OlaMundo.scala

E executa desta maneira:

> scala -classpath . OlaMundo

A compilação e execução deste modelo é idêntica ao Java, fazendo com que as ferramentas de automação (build) sejam compatíveis, como o Ant.

Exemplo de IF

A condição IF sempre em ternários:

val x = 30
val y = 15
val maximo = if (x > y) x else y

maximo: Int = 30

Exemplo de FOR

O FOR pode retornar valor:

val lista = lista(1, 2, 3, 4)
val par = for {
  i <- lista
  if (i % 2 == 0)
} yield i

par: lista[Int] = lista(2, 4)

Para realizar testes

Formas para teste de códigos Scala:

• A própria scala-library fornece SUnit, um xUnit como framework usando Assertions.
• No site Rehersal encontra-se o projeto que fornece um framework mais extensivo usando Expectations e linguagem natural para testar nomes. Ele também é integrado com o Apache Ant.
• No eclipse.org [1] encontra-se o compilador Eclipse onde pode ser feito um download, no menu ferramentas "HELP" do eclipse instale novos softwares digitando o endereço [Scala Update Site - http://www.scala-lang.org/scala-eclipse-plugin], e assim fazer os testes de programas em Scala.
• Outra forma de teste é o site ideone[2] que permite que sejam compilados códigos em Scala e outras linguagens online.

Outro exemplo para estudo, números perfeitos:

object Numeros_Perfeitos {
  def main(args: Array[String]) = {
    println("------NÚMEROS PERFEITOS------")
    println("\nUm número se diz perfeito se eh igual a soma de seus divisores próprios." )
    println("Divisores próprios de um número positivo N são todos os divisores inteiros")
    println("positivos de N exceto o próprio N. ")
    println("Por exemplo, o número 6, seus divisores próprios são 1, 2 e 3, cuja soma = 6. ")
    println("--> 1 + 2 + 3 = 6 ")
    println("Outro exemplo é o numero 28, cujos divisores próprios são 1, 2, 4, 7 e 14,")
    println("e a soma dos seus divisores próprios é 28. ")
    println("--> 1 + 2 + 4 + 7 + 14 = 28  ")

    var cont, x, soma, t: Int=0
    var n = 4 // n = ao número de números perfeitos que irão ser achados

    println("\n\nPrograma mostra os 4 primeiros números perfeitos\n")
    while (cont != n) {
      x += 1
      soma = 0
      for (i <- 1 to x - 1) {
        t = x % i
        if(t == 0) {
          soma += i
        }
      }
      if (soma == x) {
        println(x)
        cont += 1
      }
    }
  }
}

Frameworks

Akka

Akka é uma estrutura moderna middleware orientado a eventos, para a construção de alto desempenho e confiabilidade de aplicações distribuídas em Java e Scala. A lógica de negócios do Akka desacopla de baixo nível de mecanismos como threads e locks. A lógica de seu programa Scala ou Java vive em objetos ator leves que enviam e recebem mensagens. Com Akka, você pode facilmente configurar como os atores são criados, destruídos, programados e reiniciados após a falha.

Play framework!

Surgiu como um framework Java, que fornecia suporte a linguagem Scala. Mas reconhecendo o poder e produtividade da linguagem Scala, a versão 2.0 do framework foi totalmente re-escrita em Scala. Atualmente, o Play Framework! 2.0 é um framework Scala, com suporte a Java.

Uma das principais características desse framework é que ele foca no desenvolvimento de um "server-side stateless". Isso facilita a escalabilidade das aplicações desenvolvidas neste framework.

Mixins

Assim como Interface em Java, existe em Scala um equivalente conhecido como mixin. Mixin é um mecanismo que incentiva o reuso de código e evita problemas causados pela herança múltipla.

Quando uma classe inclui um mixin, a classe implementa a interface e inclui, em vez de heranças, todos os atributos e métodos. Eles se tornam parte de uma classe durante a compilação . Mixins não precisam de uma interface implementada. A vantagem de implementar uma interface é que em linguagens estaticamente tipadas, instancias da classe podem ser passadas como parâmetros para métodos que necessitam daquela interface.

Outras linguagens que utilizam mixin:

• ActionScript com bibliotecas Adobe Flex
• Ada
• C#
• Ceylon
• Cobra
• ColdFusion
• Curl
• D
• Dart
• Factor
• Fantom
• Groovy
• Ioke
• JavaFX Script
• JavaScript
• Magik
• Newspeak
• Object REXX
• OpenLaszlo
• Perl
• Perl 6
• PHP's "traits"
• Python
• Racket
• Ruby
• Smalltalk
• Symbian C++
• Strongtalk
• Vala
• Visual Dataflex
• XOTcl/TclOO
• Self

Bibliografia

• ODERSKY, Martin; SPOON, Lex; VENNERS, Bill (2008). Programming in Scala. Mountain View: Artima. 736 páginas. ISBN 0-9815316-0-1  !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)

Ver também

• Groovy é uma linguagem orientada a objetos, alternativa dentro da plataforma Java.
• Jython - Implementação em Java da linguagem Python.

Ligações externas

• Sítio oficial (em inglês)
• «Scala Wiki» (em English) 
• «Scala Presentation From The Googleplex (video)» (em English) 
• «Podcast Interview with Martin Odersky on Scala» (em English) 
• «Uma introdução à linguagem Scala» (em português) 
• «Curso online de Scala» (em português) 
• «API Scala» (em English) 
• «Akka framework» (em English) 
• «Play framework» (em English) 
• «Tutorial de Linguagem Scala em Português» (em português) 
• «Documentação oficial da linguagem Scala» (em English) 
• «Linha do tempo sobre a história da linguagem» (em português)