Scala 模式匹配详解

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。这篇文章主要讲述Scala 模式匹配详解相关的知识，希望能为你提供帮助。

【Scala 模式匹配详解】Scala 中的模式匹配类似于 Java 中的 switch 语法

int i = 10
switch (i)
case 10 :
System.out.println("10");
break;
case 20 :
System.out.println("20");
break;
default :
System.out.println("other number");
break;

但是 scala 从语法中补充了更多的功能，所以更加强大。
1 基本语法

模式匹配语法中，采用 match 关键字声明
每个分支采用 case 关键字进行声明
当需要匹配时，会从第一个 case 分支开始
- 如果匹配成功，那么执行对应的逻辑代码
- 如果匹配不成功，继续执行下一个分支进行判断。
- 如果所有 case 都不匹配，那么会执行 case _分支，类似于 java 中 default 语句

val a = 25
val b = 13

def matchDualOp(op: Char): Int = op match
case + => a + b
case - => a - b
case * => a * b
case / => a / b
case % => a % b
case _ => -1

println(matchDualOp(+))
println(matchDualOp(/))
println(matchDualOp(\\\\))

说明：

（1）如果所有 case 都不匹配，那么会执行 case _ 分支，类似于 Java 中 default 语句，
若此时没有 case _ 分支，那么会抛出 MatchError。
（2）每个 case 中，不需要使用 break 语句，自动中断 case。
（3）match case 语句可以匹配任何类型，而不只是字面量。
（4）=> 后面的代码块，直到下一个 case 语句之前的代码是作为一个整体执行，
可以使用括起来，也可以不括。
2 模式守卫

说明

如果想要表达匹配某个范围的数据，就需要在模式匹配中增加条件守卫。

案例实操

def abs(num: Int): Int =
num match
case i if i > = 0 => i
case i if i < 0 => -i

println(abs(67))

3 模式匹配类型
3.1 匹配常量

def test(x: Any): String = x match
case 1 => "Int one"
case "hello" => "String hello"
case true => "Boolean true"
case + => "Char +"
case _ => ""

println(test("hello"))
println(test(+))
println(test(0.3))

String hello
Char +

3.2 匹配类型需要进行类型判断时，可以使用前文所学的 isInstanceOf[T]和 asInstanceOf[T]，也可使
用模式匹配实现同样的功能。

def test(x: Any): String = x match
case i: Int => "Int " + i
case s: String => "String " + s
//case list: List[String] => "List " + list
case array: Array[Int] => "Array[Int] " + array.mkString(",")
//泛型擦除
case m: List[_] => "List"+m
case a => "else: " + a

println(test(35))
println(test("hello"))
//泛型擦除
println(test(List("hi", "hello")))
//泛型擦除
println(test(List(2, 23)))
println(test(Array("hi", "hello")))
println(test(Array(2, 23)))

Int 35
String hello
List List(hi, hello)
List List(2, 23)
else: [Ljava.lang.String; @6e8dacdf
Array[Int] 2,23

3.3 匹配数组scala 模式匹配可以对集合进行精确的匹配，例如匹配只有两个元素的、且第一个元素
为 0 的数组。

for (arr < - List(
Array(0),
Array(1, 0),
Array(0, 1, 0),
Array(1, 1, 0),
Array(2, 3, 7, 15),
Array("hello", 1, 30)
))
val result = arr match
case Array(0) => "0"
case Array(1, 0) => "Array(1, 0)"
// 匹配两元素数组
case Array(x, y) => "Array: " + x + ", " + y
case Array(0, _*) => "以0开头的数组"
case Array(x, 1, z) => "中间为1的三元素数组"
case _ => "else"

println(result)

0
Array(1, 0)
以0开头的数组
中间为1的三元素数组
else
中间为1的三元素数组

3.4 匹配列表方式一：

for (list < - List(
List(0),
List(1, 0),
List(0, 0, 0),
List(1, 1, 0),
List(88),
List("hello")
))
val result = list match
case List(0) => "0"
case List(x, y) => "List(x, y): " + x + ", " + y
case List(0, _*) => "List(0, ...)"
case List(a) => "List(a): " + a
case _ => "else"

println(result)

0
List(x, y): 1, 0
List(0, ...)
else
List(a): 88
List(a): hello

方式二：

val list = List(1, 2, 5, 7, 24)
//val list = List(24)

list match
case first :: second :: rest =>
println(s"first: $first, second: $second, rest: $rest")
case _ => println("else")

first: 1, second: 2, rest: List(5, 7, 24)

3.5 匹配元组

for (tuple < - List(
(0, 1),
(0, 0),
(0, 1, 0),
(0, 1, 1),
(1, 23, 56),
("hello", true, 0.5)
))
val result = tuple match
case (a, b) => "" + a + ", " + b
//是第一个元素是 0 的元组
case (0, _) => "(0, _)"
//是第二个元素是 1 的元组
case (a, 1, _) => "(a, 1, _) " + a
case (x, y, z) => "(x, y, z) " + x + " " + y + " " + z
case _ => "else"

println(result)

a 12
b 35
c 27
a 13
a: 12
b: 35
c: 27
a: 13

3.6 匹配对象

object test
def main(args: Array[String]): Unit =
val student = Student("法外狂徒，张三", 18)

// 针对对象实例的内容进行匹配
val result = student match
case Student("法外狂徒，张三", 18) => "法外狂徒，张三, 18"
case _ => "Else"

println(result)

// 定义类
class Student(val name: String, val age: Int)

// 定义伴生对象
object Student
def apply(name: String, age: Int): Student = new Student(name, age)
// 必须实现一个unapply方法，用来对对象属性进行拆解
def unapply(student: Student): Option[(String, Int)] =
if (student == null)
None
else
Some((student.name, student.age))

??val student = Student("法外狂徒，张三",11)??，该语句在执行时，实际调用的是 Student 伴生对象中的apply 方法，因此不用 new 关键字就能构造出相应的对象。
当将 ??Student("法外狂徒，张三", 11)??写在 case 后时??[case Student("法外狂徒，张三", 11) => "法外狂徒，张三, 18"]??，会默认调用 unapply 方法(对象提取器)，Student 作为 unapply 方法的参数，unapply 方法将 Student 对象的 name 和 age 属性提取出来，与 ??Student("法外狂徒，张三", 11)??中的属性值进行匹配
case 中对象的 unapply 方法(提取器)返回 Some，且所有属性均一致，才算匹配成功,属性不一致，或返回 None，则匹配失败。
若只提取对象的一个属性，则提取器为 ??unapply(obj:Obj):Option[T]??
若提取对象的多个属性，则提取器为 ??unapply(obj:Obj):Option[(T1,T2,T3…)]??
若提取对象的可变个属性，则提取器为 ??unapplySeq(obj:Obj):Option[Seq[T]]??

3.7 样例类

object test
def main(args: Array[String]): Unit =
val user = User("zhangsan", 18)

// 针对对象实例的内容进行匹配
val result = user match
case User("zhangsan", 18) => "zhangsan, 18"
case _ => "Else"

println(result)

// 定义样例类
case class User(name: String, age: Int)

样例类仍然是类，和普通类相比，只是其自动生成了伴生对象，并且伴生对象中自动提供了一些常用的方法，如：apply、unapply、toString、equals、hashCode 和 copy。
样例类是为模式匹配而优化的类，因为其默认提供了 unapply 方法，因此，样例类可以直接使用模式匹配，而无需自己实现 unapply 方法。
构造器中的每一个参数都成为 val，除非它被显式地声明为 var（不建议这样做）

查看字节码文件：
User$：

package com.duo;

import scala.None.;
import scala.Option;
import scala.Serializable;
import scala.Some;
import scala.Tuple2;
import scala.runtime.AbstractFunction2;
import scala.runtime.BoxesRunTime;

public final class User$ extends AbstractFunction2< String, Object, User>
implements Serializable

public static finalMODULE$;

static

new ();

public final String toString()

return "User";
public User apply(String name, int age)return new User(name, age);
public Option< Tuple2< String, Object> > unapply(User x$0)return x$0 == null ? None..MODULE$ : new Some(new Tuple2(x$0.name(), BoxesRunTime.boxToInteger(x$0.age())));
private Object readResolve()return MODULE$;
private User$()MODULE$ = this;

User：

import scala.Function1;
import scala.Option;
import scala.Product;
import scala.Product.class;
import scala.Serializable;
import scala.Tuple2;
import scala.collection.Iterator;
import scala.reflect.ScalaSignature;
import scala.runtime.BoxesRunTime;
import scala.runtime.ScalaRunTime.;
import scala.runtime.Statics;

@ScalaSignature(bytes="\\006\\001\\005....")
public class User
implements Product, Serializable

private final String name;
private final int age;

public static Option< Tuple2< String, Object> > unapply(User paramUser)

return User..MODULE$.unapply(paramUser);

public static User apply(String paramString, int paramInt)

return User..MODULE$.apply(paramString, paramInt);

public static Function1< Tuple2< String, Object> , User> tupled()

return User..MODULE$.tupled();

public static Function1< String, Function1< Object, User> > curried()

return User..MODULE$.curried();

public String name()

return this.name;

public int age()return this.age;

public User copy(String name, int age)return new User(name, age);

public String copy$default$1()return name();
public int copy$default$2()return age();

public String productPrefix()return "User";

public int productArity()
return 2;

public Object productElement(int x$1)
int i = x$1;
switch(i)
default:
throw new IndexOutOfBoundsException(BoxesRunTime.boxToInteger(x$1).toString());
case 1:
break;
case 0:

return name();

public Iterator < Object > productIterator ()
return ScalaRunTime..MODULE$.typedProductIterator(this);

public boolean canEqual(Object x$1)
return x$1 instanceof User;

public int hashCode()
int i = -889275714; i = Statics.mix(i, Statics.anyHash(name())); i = Statics.mix(i, age()); return Statics.finalizeHash(i, 2);

public String toString()
return ScalaRunTime..MODULE$._toString(this);

public boolean equals(Object x$1)
if (this != x$1)
Object localObject = x$1;
int i;
if ((localObject instanceof User)) i = 1; else i = 0;
if (i == 0) break label96;
User localUser = (User) x$1;
str = localUser.name();
String tmp42_32 = name();
if (tmp42_32 == null)
tmp42_32; if (str == null) break label63; tmpTernaryOp = tmp42_32; break label88;

public User (String name, int age)
Product
.class.$init$(this);

4 变量声明中的模式匹配

val (x, y) = (10, "hello")
println(s"x: $x, y: $y")

val List(first, second, _*) = List(23, 15, 9, 78)
println(s"first: $first, second: $second")

val fir :: sec :: rest = List(23, 15 , 9, 78)
println(s"first: $fir, second: $sec, rest: $rest")

5 for推导式中进行模式匹配

val list: List[(String, Int)] = List(("a", 12), ("b", 35), ("c", 27), ("a", 13))

// 1 原本的遍历方式
for (elem < - list)
println(elem._1 + " " + elem._2)

// 2 将List的元素直接定义为元组，对变量赋值
for ((word, count) < - list )
println(word + ": " + count)

// 3 可以不考虑某个位置的变量，只遍历key或者value
for ((word, _) < - list)
println(word)

// 4 可以指定某个位置的值必须是多少
for (("a", count) < - list)
println(count)

// 5 循环守卫
for ((k, v) < - map if v > = 1)
println(k + " ---> " + v)

6 偏函数中的模式匹配
偏函数也是函数的一种，通过偏函数我们可以方便的对输入参数做更精确的检查。例如
该偏函数的输入类型为 List[Int]，而我们需要的是第一个元素是 0 的集合，这就是通过模式
匹配实现的
（1）偏函数定义

val second: PartialFunction[List[Int], Option[Int]] =
case x :: y :: _ => Some(y)

（2）偏函数原理
上述代码会被 scala 编译器翻译成以下代码，与普通函数相比，只是多了一个用于参数
检查的函数——isDefinedAt，其返回值类型为 Boolean。

val second = new PartialFunction[List[Int], Option[Int]]
//检查输入参数是否合格
override def isDefinedAt(list: List[Int]): Boolean = list match

case x :: y :: _ => true
case _ => false

//执行函数逻辑
override def apply(list: List[Int]): Option[Int] = list match

case x :: y :: _ => Some(y)

（3）偏函数使用
偏函数不能像 second(List(1,2,3))这样直接使用，因为这样会直接调用 apply 方法，而应
该调用 applyOrElse 方法，如下
?

?second.applyOrElse(List(1,2,3), (_: List[Int]) =>
 None)?

?
applyOrElse 方法的逻辑为 `if (ifDefinedAt(list)) apply(list) else default。如果输入参数满
足条件，即 isDefinedAt 返回 true，则执行 apply 方法，否则执行 defalut 方法，default 方法
为参数不满足要求的处理逻辑。
（4）案例实操
讲list中元组第二个元素*2

val list: List[(String, Int)] = List(("a", 12), ("b", 35), ("c", 27), ("a", 13))

// 1. map转换，实现key不变，value2倍
val newList = list.map( tuple => (tuple._1, tuple._2 * 2) )

// 2. 用模式匹配对元组元素赋值，实现功能
val newList2 = list.map(
tuple =>
tuple match
case (word, count) => (word, count * 2)

)

// 3. 省略lambda表达式的写法，进行简化
val newList3 = list.map
case (word, count) => (word, count * 2)