slides/day1.html

<!doctype html>
<html>
	<head>
		<meta charset="utf-8">
		<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no">

		<title>Введение в Scala. Case классы и pattern matching</title>

		<link rel="stylesheet" href="css/reveal.css">
		<link rel="stylesheet" href="css/theme/moon.css">

		<!-- Theme used for syntax highlighting of code -->
		<link rel="stylesheet" href="lib/css/zenburn.css">

		<!-- Printing and PDF exports -->
		<script>
			var link = document.createElement( 'link' );
			link.rel = 'stylesheet';
			link.type = 'text/css';
			link.href = window.location.search.match( /print-pdf/gi ) ? 'css/print/pdf.css' : 'css/print/paper.css';
			document.getElementsByTagName( 'head' )[0].appendChild( link );
		</script>
	</head>
	<body>
		<div class="reveal">
			<div class="slides">
				<section>
					<h2>Часть 1. Введение в Scala. Case классы и<br> pattern matching</h2>
					<p><small>Страничка курса: <a href="https://maxcom.github.io/scala-course-2020/">https://maxcom.github.io/scala-course-2020/</small></a>
				</section>

				<section>
					<h3>План</h2>
					<ol>
						<li>Орг. вопросы.
						<li>Почему Scala? Обзор курса.
						<li>Средства разработки.
						<li>Обзор синтаксиса.
						<li>Case-классы.
						<li>Алгебраические типы. 
						<li>Pattern matching.
						<li>Домашнее задание.
					</ol>
				</section>

				<section>
					<p>Максим Валянский
					<p>окончил ВМиК МГУ в 2001 году;
					<p>занимаюсь разработкой ПО сколько себя помню;
					<p>работаю архитектором в компании<br>«Ростелеком-Солар».
				</section>

				<section>
					<p>Лекции
					<ul>
						<li>Каждую пятницу в 17:30<br>(переговорка наша с 17:00).
						<li>Две части по ~40минут, перерыв 5 минут.
						<li>Видео будет на youtube через 1-2 дня.
					</ul>
				</section>

				<section>
					<p>Семинары
					<ul>
						<li>Каждую среду в 17:30.
						<li>Свои ноутбуки!
						<li>Заранее установить ПО (расскажу).
					</ul>
				</section>

				<section>
					<h3>Материалы курса и чат</h3>
					<p>Слайды, примеры программ и другие файлы доступны в репозитарии 
					<a href="https://github.com/maxcom/scala-course-2020">https://github.com/maxcom/scala-course-2020</a>.
					Содержимое будет пополняться по ходу курса.
					</p>
					<p>Для обсуждений и вопросов по курсу используем Telegram чат 
					<a target="_blank" href="https://t.me/joinchat/EWDmyxc8B332zBepkffzBw">@scalacourse2020</a> (доступ по ссылке).</p>
				</section>

				<section>
					Небольшой опрос:
					<ul>
						<li class="fragment">Кто уже пишет на Scala?
						<li class="fragment">Кто работает Scala разработчиком?
						<li class="fragment">Кто принес ноутбук с IDEA + Scala?
					</ul>
				</section>

				<section>
					<h2>Почему Scala?</h2>
				</section>

				<section>
					<p>До Scala в продукте были:<br> Scheme (Lisp), OCaml,
					Java, Python, C++ и др.
				</section>

				<section>
					<p>Хотелось:
					<ul>
						<li>Качественную платформу, средства разработки и библиотеки.
						<li class="fragment">Функциональное программирование<sup>*</sup><br>
						<small class="fragment">* хотя каждый разработчик по своему понимает что такое ФП</small>
						<li class="fragment">"Крутые" библиотеки/framework'и<br>
						<small class="fragment">В момент перехода для нас это были Akka и Play Framework</small>
					</ul>
				</section>

				<section>
					<p>Мы верим что функциональной программирование сделает наш софт
					качественнее, а разработку – более быстрой и предсказуемой.
				</section>

				<section>
					<p>Первый Scala компонент у нас
					появился осенью 2013 года в качестве эксперимента. 
					<p class="fragment">Это была распределенная система хранения бинарных данных - "файловое хранилище".
					<p class="fragment">По результатам вывода в production эксперимент посчитали удачным.
					<p class="fragment">Сейчас довольно большая часть продукта написана на Scala,
					и у нас много планов по развитию.
				</section>

				<section>
					<p><strong>Scala</strong> — мультипарадигмальный язык программирования, спроектированный кратким и типобезопасным для простого и быстрого создания компонентного программного обеспечения, сочетающий возможности функционального и объектно-ориентированного программирования.</p>
					<img src="Wikipedia-logo-v2.svg">
					<p class="fragment">Работающий на JVM и хорошо интегрирующийся с существующим Java кодом</p>
				</section>

				<section>
					<p>обо всём языке говорить долго</p>
					<img src="korabli1.jpg">
				</section>

				<section>
					<p>рассмотрим базовые возможности языка<br>
					и перейдем к практике
				</section>

				<section>
					<h3>Состав курса</h3>
					<ol>
						<li>Введение в программирование на Scala
						<li>Потоки и асинхронное программирование.
						<li>Разработка и использование веб-сервисов
					</ol>
				</section>


				<section>
					<h2>Средства разработки</h2>

					Есть много вариантов, мы будем использовать<br>
					Intellij IDEA Community Edition + Scala plugin
					
					<p><a target="_blank" href="https://www.jetbrains.com/idea/download/">https://www.jetbrains.com/idea/download/</a>
				</section>

				<section>
					<ol>
						<li>Ставим IDEA, запускаем
						<li>Добавляем Scala plugin (configure -&gt; plugins)
						<li>Создаем новый проект Scala
						<li>Выбираем sbt; версии самые новые <br>(Scala 2.13.1; sbt 1.3.7)
					</ol>
				</section>

				<section>
					<h2>Live demo</h2>
				</section>

				<section>
					Структура проекта (sbt):
					<pre><code>
build.sbt       -- настройки сборки
project         -- еще настройки сборки
project/target  -- кеш компилятора и вспомогательные файлы
src             -- исходные файлы и ресурсы
src/main        -- основной код
src/main/scala  -- основной код на Scala
src/test        -- исходные файлы и ресурсы тестов
src/test/scala  -- код тестов на Scala
target          -- результат компиляции
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<p>Синтаксис Scala: смесь Си + ML.

					<p class="fragment">"Better Java", C, Python, ...
				</section>

				<section>
					<p>справочник по языку<br>
					<img src="impatient.jpg"><br>
					<small>или google + stackoverflow</small>
				</section>

				<section>
					<h2>Hello, World!</h2>

					<pre><code class="scala">
object HelloWorld extends App {
  println("Hello, world!")
}
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<pre><code class="scala">
// класс для JVM
// наследование от App
object HelloWorld extends App {
  println("Hello, world!")
}
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>


				<section>
					<p>Не удается запустить в IDEA?

					<p>Отключите Gradle plugin<br>
					<a href="https://youtrack.jetbrains.com/issue/IDEA-228180">https://youtrack.jetbrains.com/issue/IDEA-228180</a>
				</section>

				<section>
					<h2>Live demo</h2>
				</section>

				<section>
					<p>Блоки вместо выражений
					<pre><code class="scala">
object HelloWorld extends App {
  println({
    "Hello, world!"
  })
}
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<pre><code class="scala">
object HelloWorld extends App {
  println({
    var str = "Hello, " // переменная
    val add = "world!" // константа

    str += add

    str // "возвращается" последнее значение в блоке
  })
}
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<p>Иммутательность "по-умолчанию":
					<ul>
						<li>var только если будем менять
						<li>изменяемые коллекции и др. только когда нужно
					</ul>
				</section>

				<section>
					<h2>Live demo</h2>
				</section>

				<section>
					<p>объявляем функцию
					<pre><code class="scala">
object HelloWorld extends App {
  println({
    def square(x: Int) = x * x

    square(10)
  })
}
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					объявление функции:
					<pre><code class="scala">def square(x: Int) = x * x</code></pre>
					функция - это значение:
					<pre><code class="scala">val f: (Int =&gt; Int) = square</code></pre>
					(её тип - Function1[Int, Int])
				</section>


				<section>
					<p>if тоже является выражением:
					<pre><code class="scala">
def abs(x: Int) = {
  if (x &gt;= 0) {
    x
  } else {
    -x
  } // и никакого "return"!
}
					</code></pre>
				</section>

				<section>
					<p>Типы выводятся в:
					<ul>
						<li>val и var
						<li>возвращаемых значениях функций и методов
					</ul>
					<p>(кроме рекурсивных)
				</section>

				<section>
					<p>Рекомендуется указывать типы:
					<ul>
						<li>публичных API
						<li>var
				</section>

				<section>
					<h2>Live demo</h2>
				</section>

				<section>
					<p>while</p>
					<pre><code class="scala">
var a: Int = 0

while (a&lt;10) {
  a += 1
  println(a)
}  // бывает еще do { ... } while
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<p>for - не цикл, но "прикидывается" им:
					<pre><code class="scala">
for (i &lt;- 0 to 10) {
  println(i)
}
					</code></pre>
					<br><small>подробнее о for на третьем занятии</small>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<pre><code class="scala">
for (i &lt;- List(1, 2, 3)) {
  println(i)
}
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<p>for .. yield - "List comprehension" из Python
					<pre><code class="scala">
println(for (v &lt;- List(1, 2, 3)) yield {
  v * v
})

					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<p>с условием
					<pre><code class="scala">
for {
  v &lt;- List(1, 2, 3, 4) if v%2 == 0
} yield {
  v * v
}
					</code></pre>
					<p>(live demo)
				</section>

				<section>
					<p>писать на Scala - не сложно
				</section>

				<section>
					<h2>Перерыв 5 минут</h2>
				</section>

				<section>
					<p>Домашние задания:<br> независимые или
					"большой" проект?
					<p>решим вместе на второй лекции
				</section>

				<section>
					<h2>Пара (tuple)</h2>

					Комбинация из двух значений:
					<pre><code class="scala">
val pair: (Int, Int) = (1, 2)
// Tuple2[Int, Int]
					</code></pre>
					<p>деконструкция</p>
					<pre><code class="scala">
val (first, second) = pair
					</code></pre>
					<p>бывают еще "тройки" и более - до 22
				</section>

				<section>
					<h3>Немного о коллекциях</h3>

					Подробно устройство коллекций рассмотрим на втором занятии.
				</section>

				<section>
					<p>Seq[T] – общий тип для коллекций, имеющих определенный порядок
					   (списки, массивы, вектора и т.п.)
					<p>ArrayBuffer[T] – аналог ArrayList из Java
					<p>Vector[T] – неизменяемый аналог ArrayList
				</section>

				<section>
					<pre><code class="scala">
val buffer = ArrayBuffer[Int](1, 2, 3)

buffer += 4 // добавление элемента

buffer(1) // получение элемента

// buffer еще и функция
val f: (Int ⇒ Int) = buffer
					</code></pre>
				</section>

				<section>
					<p>У стандартных коллекций много полезных функций
					<p>Справка на Vector: <a target="_blank" href="https://www.scala-lang.org/api/current/scala/collection/immutable/Vector.html">scaladoc</a>.
				</section>

				<section>
					Пример: разделение Vector на две части
					<pre><code class="scala">
val v = Vector(1, 2, 3, 4)

val (first, second) = v.splitAt(v.length / 2)

// first == Vector(1,2)
// second == Vector(3,4)
					</code></pre>
				</section>

				<section>
					<h2>Case-классы</h2>
					<p>Механизм для создания собственных<br> типов для данных.
					<pre><code class="scala">
case class Address(`type`: String, value: String) {
  def toStringAddress = s"${`type`}:$value"
}
					</code></pre>
					<p>Это не ООП! Данные не изменяемые, обычно не содержат бизнес-логики.
				</section>

				<section>
					<p>Собственный тип лучше, чем просто значения:

					<pre><code class="scala">Address(`type`, value)</code></pre> 
				
					<p>против пары

					<pre><code class="scala">(String, String)</code></pre> 
				</section>

				<section>
					<p>Собственный тип можно заводить и для простых значений,
					   например:

					<pre><code class="scala">case class UserId(uuid: UUID)</code></pre> 
					<pre><code class="scala">case class GroupId(uuid: UUID)</code></pre> 

					<p>типы позволяют не путать значения между собой
				</section>

				<section>
					<p>Что есть в case class?
					<ul>
						<li>геттеры для полей</li>
						<li class="fragment">toString</li>
						<li class="fragment">equals и hashcode</li>
						<li class="fragment">создание без "new"</li>
						<li class="fragment">экстрактор</li>
						<li class="fragment">сериализация, product и еще...
				</section>

				<section>
					<h2>Экстракторы</h2>
					<p>Можно разобрать класс обратно:</p>
					<pre><code class="scala">
val address = Address("email", "abuse@sportloto.ru")

val Address(_, email) = address
					</pre></code>
				</section>

				<section>
					Статическая фабрика и экстрактор:
					<pre><code class="scala">
object Address {
  def apply(`type`: String, value: String) = 
    new Address(`type`, value)
  
  def unapply(address: Address): Option[(String, String)] =
    Some((address.`type`, address.value))
}
					</code></pre>
					<small>* объект-компаньон, заменяет static декларации Java</small>
					<small>* для case классов apply/unapply создаются автоматически</small>
				</section>

				<section>
					<h2>Алгебраические типы</h2>
					<p>Case классы можно объединить в иерархию</p>
					<pre><code class="scala">
sealed trait Expr

case class Number(value: Int) extends Expr
case class Plus(lhs: Expr, rhs: Expr) extends Expr
case class Minus(lhs: Expr, rhs: Expr) extends Expr
					</code></pre>
					<small>* дальше будет более правильная версия этого примера</small>
				</section>

				<section>
					<h2>Pattern matching</h2>
					<pre><code class="scala">def value(expression: Expr): Int = expression match {
  case Number(value)   ⇒ value
  case Plus(lhs, rhs)  ⇒ value(lhs) + value(rhs)
  case Minus(lhs, rhs) ⇒ value(lhs) - value(rhs)
}				

val result = value(Plus(Number(2), Number(2)))
					</code></pre>
				</section>

				<section>
					<p>Pattern matching - альтернатива полиморфизму на методах:
					<pre><code class="scala">trait Expr {
  def eval: Int
}
case class Number(value: Int) extends Expr {
  override val eval = value
}
case class Plus(lhs: Expr, rhs: Expr) extends Expr {
  override def eval = lhs.eval + rhs.eval
}
case class Minus(lhs: Expr, rhs: Expr) extends Expr {
  override def eval = lhs.eval - rhs.eval
}
Plus(Number(2), Number(2)).eval</code></pre>
				</section>

				<section>
					<p>Две модели:
					<ol>
						<li>Фиксированная "схема" данных, произвольные операции – PM
						<li>Фиксированные операции, большое разнообразие объектов – ООП

				</section>

				<section>
					<p>Сделаем более правильное определение ADT
				</section>

				<section>
					Проблема 1:
					<pre><code class="scala">
val number: Expr = Number(3)
val expr = Plus(Number(2), Number(2))
val buffer = ArrayBuffer(Number(1), expr)

// не компилируется
buffer += number
					</code></pre>
					<p class="fragment">потому что тип buffer вот такой:
					<pre class="fragment"><code class="scala">
ArrayBuffer[Product with Serializable with Expr]
					</code></pre>
					<p class="fragment">а изменяемые коллекции - инвариантные
				</section>

				<section>
					Проблема 2: Наследование
					<p class="fragment">запрещаем наследование - "final case class"
				</section>


				<section>
					<h3>Более правильная версия примера</h3>
					<pre><code class="scala">
sealed trait Expr extends Product with Serializable

final case class Number(value: Int) extends Expr
final case class Plus(lhs: Expr, rhs: Expr) extends Expr
final case class Minus(lhs: Expr, rhs: Expr) extends Expr
					</code></pre>
				</section>

				<section>
					<h3>Option[T]</h3>
					Тип с двумя вариантами:
					<ul>
						<li>Some[T] - контейнер для одного значения
						<li>None - значение отсутствует
					</ul>
					<p>более безопасная замена null
				</section>

				<section>
					<pre><code class="scala">
val v = Vector(1, 2, 3, 4, 5)

val r: Option[Int] = v.find(x =&gt; x > 2)

// r = Some(3)				
					</code></pre>

					<p class="fragment">плохой вариант работы с Option:
					<pre class="fragment"><code class="scala">
if (r.isDefined) {
  println(r.get) // бросает исключение если значения нет
}					
					</code></pre>
				</section>

				<section>
					несколько правильных вариантов:
					<pre><code class="scala">
// 1
r match {
  case Some(k) ⇒ println(k)
  case None    ⇒ println("None")  
}

// 
// 2
println(r.getOrElse("None"))
					</code></pre>
					еще варианты рассмотрим на 3-м занятии
				</section>

				<section>
					<h3>Try[T]</h3>
					Обработка исключений в Scala похожа на Java:
					<pre><code class="scala">
try {
  1 / 0
} catch {
  case ex: ArithmeticException ⇒
    println(ex.getMessage)
    1
}
					</code></pre>
					<p><small>try - тоже выражение, возвращает последнее значение</small>
				</section>

				<section>
					Иногда мы не хотим обрабатывать ошибки прямо сейчас:
					<ul>
						<li>хотим положить в список и потом обработать
						<li>передать между потоками
						<li>...
					</ul>
				</section>

				<section>
					<p>Тип Try
					<ul>
						<li>Success - содержит значение
						<li>Failure - содержит исключение
					</ul>

					<p>получим его так:

					<pre><code class="scala">val result: Try[Int] = Try {
  1 / 0
}					</code></pre>
				</section>

				<section>
					<pre><code class="scala">
import scala.util.{Random, Try}

// fill - функция с двумя блоками параметров
// fill[A](n: Int)(elem: =&gt; A)
val vector = Vector.fill(10) {
  Try {
    1 / Random.nextInt(5)
  }
}

vector.count(x =&gt; x.isSuccess)				
					</code></pre>
				</section>

				<section>
					<p>Могут ли функции возвращать Try?

					<p class="fragment">Да, но это "антипаттерн".
				</section>

				<section>
					<h3>Either[A, B]</h3>
					Выбор из двух значений:
					<ul>
						<li>Right(x) - "правильное" значение
						<li>Left(y) - "левое" значение
					</ul>
				</section>
				
				<section>
					<h2>Домашнее задание</h2>
				</section>

				<section>
					<h3>Задание 1: merge sort</h3>
					Реализуем сортировку слиянием<br> для Vector[Int]

					<p>Описание алгоритма: <a target="_blank" href="https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BC">на wikipedia</a> 
					<p>Неплохая <a target="_blank" href="https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/ComparisonSort.html">визуализация</a><br> (надо выбрать "merge sort")
				</section>

				<section>
					<h3>Задание 2: top-n sort</h3>
					<p>Ищем N самых меньших значений, не выполняя полной сортировки. Повторяющиеся значения не теряем.

					<p>Один проход по вектору, собираем N результатов по ходу движения.

					<p>Используем всё что найдем в стандартной библиотеке.
				</section>

				<section>
					<p>Решение должно давать те же результаты что и
					<pre><code class="scala">
topn(input: Vector[Int], n: Int) = input.sorted.take(n)
					</code></pre>
					<p>только без полной пересортировки
				</section>

				<section>
					<h3>Задание 3: уникальный merge sort</h3>
					<p>Модифицируем merge sort так, чтобы он выдавал только уникальные
					значения.
					<p>Дубли убираем в при merge.
				</section>

				<section>
					<p>Семинар 29-го января

					<p>Тема: разбор решений и проблем.<br> Unit-тесты и scalacheck.
				</section>

				<section>
					<p>Решение ждем в понедельник, в крайнем случае к семинару.
					<p class="fragment">Простой вариант - <a href="mailto:m.valyanskiy@solarsecurity.ru">m.valyanskiy@solarsecurity.ru</a>.
					<p class="fragment">Присылайте только исходники; код должен работать!
				</section>

				<section>
					<p>"Сложный" вариант - используем gitlab.com:
					<ul>
						<li>Зарегистрируйтесь на gitlab.com (это бесплатно)
						<li>Заводите приватный репозиторий (свой под каждое задание)
						<li>Дайте доступ @maximvalyanskiy и @nsolely
						<li>Киньте ссылку на gitlab мне на почту
					</ul>
				</section>

				<section>
					<p>Напоминаю:
					<ul>
						<li>Страничка курса: <br><a href="https://maxcom.github.io/scala-course-2020/">https://maxcom.github.io/scala-course-2020/</a>
						<li>Семинар в среду в 17:30
						<li>Подключайтесь к чату в Telegram
						<a target="_blank" href="https://t.me/joinchat/EWDmyxc8B332zBepkffzBw">@scalacourse2020</a> (доступ по ссылке).</p>

					</ul>
				</section>


				<section>
					<h2>Пара слов о Судоку<sup>*</sup></h2>
					<p><small>дополнительная часть, если успеем</small>
				</section>

				<section>
					<blockquote>
					<p>
						“Always code as if the guy who ends up maintaining your code will be a violent psychopath who knows where you live”</p>
<footer>― <cite>John Woods</cite></footer>
					</blockquote>
				</section>

				<section>
					<p>Всегда думайте о том, что<br> будет дальше с вашим кодом.
				</section>

				<section>
					<p>Две проблемы:
					<ol>
						<li class="fragment">Сложный и запутанный код
						<li class="fragment">Лишние абстракции
					</ol>
				</section>

				<section>
					<h2>KISS («Keep it simple, stupid»)</h2>
					<p>Большинство систем работают лучше всего, если они остаются простыми, а не усложняются.

					<p class="fragment">Видео: <a href="https://www.youtube.com/watch?v=oytL881p-nQ">Simple Made Easy 2012 - Rich Hickey</a>
				</section>

				<section>
					<p>Напоминаю:
					<ul>
						<li>Страничка курса: <br><a href="https://maxcom.github.io/scala-course-2020/">https://maxcom.github.io/scala-course-2020/</a>
						<li>Семинар в среду в 17:30
						<li>Подключайтесь к чату в Telegram
						<a target="_blank" href="https://t.me/joinchat/EWDmyxc8B332zBepkffzBw">@scalacourse2020</a> (доступ по ссылке).</p>
					</ul>
				</section>

			</div>

		</div>

		<script src="lib/js/head.min.js"></script>
		<script src="js/reveal.js"></script>

		<script>
			// More info about config & dependencies:
			// - https://github.com/hakimel/reveal.js#configuration
			// - https://github.com/hakimel/reveal.js#dependencies
			Reveal.initialize({
                                controls: true,
                                progress: true,
                                history: true,
                                center: true,

                                transition: 'slide', // none/fade/slide/convex/concave/zoom

				dependencies: [
					{ src: 'plugin/markdown/marked.js' },
					{ src: 'plugin/markdown/markdown.js' },
					{ src: 'plugin/notes/notes.js', async: true },
					{ src: 'plugin/highlight/highlight.js', async: true, callback: function() { hljs.initHighlightingOnLoad(); } }
				]
			});
		</script>
	</body>
</html>