Scala面试精选：常见问题与高分技巧解析

2 年 ago
韵, 科
5 minutes

Scala面试问题：中级与高级（第一部分）

在深入阅读本文之前，建议您先查阅我的上一篇文章《Scala基础面试问题和答案》，以对Scala语言有一个基本的了解。本文将探讨一些对有经验的Scala开发人员非常有用的面试问题。请注意：由于问题列表较长，我将分多篇文章发布，后续问题及答案请参考《Scala中级和高级面试问题和答案》。

Scala中级面试问题列表

本节将列出所有Scala中级面试问题，并在下一节中详细讨论。

  1. 主构造函数是什么？Scala中的辅助构造函数是什么？辅助构造函数在Scala中的用途是什么？请解释在Scala中定义辅助构造函数时需要遵循的规则。
  2. Array和ArrayBuffer在Scala中有什么区别？
  3. case class是什么？case object是什么？case class有哪些优点？
  4. Case Object和普通Object之间有什么区别？与普通类相比，Case class的主要优点或好处是什么？
  5. isInstanceOf和asInstanceOf方法在Scala中的用途是什么？Java中有类似的概念吗？
  6. 如何证明默认情况下，Case Object是可序列化的而普通Object不是？
  7. Scala中Array和List的区别是什么？
  8. val和lazy val在Scala中有什么区别？
  9. Eager Evaluation是什么？Lazy Evaluation是什么？
  10. equals方法和==在Scala中的关系是什么？区分Scala的==和Java的==运算符是什么？
  11. Scala的内部类和Java的内部类有什么区别？
  12. Diamond Problem（菱形问题）是什么？Scala如何解决Diamond Problem？
  13. 为什么Scala没有static关键字？这个决定的主要原因是什么？
  14. object关键字在Scala中的用途是什么？如何在Scala中创建单例对象？
  15. 如何使用object关键字定义工厂方法？定义工厂方法在object中的用途是什么？
  16. Scala中的apply方法是什么？Scala中的unapply方法是什么？apply方法和unapply方法在Scala中有什么区别？
  17. 在Scala中，如果我们在不使用new关键字的情况下创建一个类的实例，其底层如何工作？什么时候我们会选择这种方法？
  18. 如何在Scala中声明私有主构造函数？如何调用Scala中的私有主构造函数？
  19. 伴生对象能否访问它的伴生类的私有成员？
  20. 关于关键字class和object的两个分开关键字的主要设计决策是什么？
  21. 如何在Scala中定义实例成员和静态成员？
  22. 在Scala中，object是什么？它是一个单例对象还是类的实例？
  23. 在Scala中，伴生对象是什么？在Scala中，伴生类是什么？伴生对象在Scala中的用途是什么？
  24. 如何在Scala中实现接口？
  25. Range在Scala中是什么？如何在Scala中创建Range？
  26. 在Scala中，类型为Nothing的值有多少个？在Scala中，类型为Unit的值有多少个？
  27. 在函数式编程（FP）中，函数和过程之间有什么区别？
  28. Scala的辅助构造函数和Java的构造函数之间的主要区别是什么？
  29. 在Scala的for-comprehension结构中，yield关键字的用途是什么？
  30. 在Scala的for-comprehension结构中，guard（守卫）是什么？
  31. Scala如何比Java 8更自动且更容易地解决继承的Diamond Problem？
  32. 在Scala中，模式匹配遵循哪种设计模式？在Java中，instanceof运算符遵循哪种设计模式？

Scala面试问题与答案详解

本节将逐一解答上述问题，并提供详细解释和示例。如果您希望深入了解这些概念并查看更多示例，请查阅我之前在Scala教程部分发布的文章。

主构造函数是什么？在Scala中，辅助构造函数是什么？Scala中辅助构造函数的目的是什么？在Scala中是否可以重载构造函数？

Scala有两种类型的构造函数：

  • 主构造函数（Primary Constructor）
  • 辅助构造函数（Auxiliary Constructor）

在Scala中，主构造函数是在类定义本身中定义的构造函数。每个类都必须有一个主构造函数：它可以是带参数的构造函数，也可以是无参数的构造函数。例如：

class Person

上述Person类有一个零参数（或无参数）的主构造函数，用于创建该类的实例。

class Person (firstName: String, lastName: String)

上述Person类有一个带有两个参数的主构造函数来创建该类的实例。

辅助构造函数也被称为次要构造函数。我们可以使用def和this关键字来声明辅助构造函数，如下所示：

class Person (firstName: String, middleName:String, lastName: String){
  def this(firstName: String, lastName: String){
      this(firstName, "", lastName)
  }
}

在Scala中，辅助构造函数有什么用途？请解释定义辅助构造函数时需要遵循的规则。

在Scala中，辅助构造函数的主要目的是重载构造函数。与Java类似，我们可以提供各种不同的构造函数，以便用户可以根据自己的需求选择合适的构造函数。

辅助构造函数的规则如下：

  • 它们类似于方法。像方法一样，我们应该使用def关键字来定义它们。
  • 所有辅助构造函数都应使用相同的名称this。
  • 每个辅助构造函数都必须以调用之前定义的另一个辅助构造函数或主构造函数开始，否则会导致编译时错误。
  • 每个辅助构造函数必须通过参数列表进行区分：可以是参数数量或类型不同。
  • 辅助构造函数不能直接调用超类构造函数。它们只能通过主构造函数来调用超类构造函数。
  • 所有辅助构造函数都直接或间接（通过其他辅助构造函数）调用它们的主构造函数。

注意：如果您想了解Scala的构造函数，请参考我的Scala文章：《主构造函数和辅助构造函数》。

在Scala中，Array和ArrayBuffer之间有什么区别？

Scala中Array和ArrayBuffer的区别如下：

  • Array是固定大小的数组。一旦创建，我们无法改变其大小。
  • ArrayBuffer是可变大小的数组。它可以动态地增加或减少其大小。
  • Array类似于Java的原始数组。
  • ArrayBuffer类似于Java的ArrayList。

什么是案例类（case class）？什么是案例对象（case object）？案例类有哪些优点？

案例类是使用case class关键字定义的类。案例对象是使用case object关键字定义的对象。由于有了这个case关键字，我们可以避免编写大量的样板代码。我们可以在不使用new关键字的情况下创建案例类对象。默认情况下，Scala编译器会为所有构造函数参数添加val前缀。这就是为什么在不使用val或var的情况下，案例类的构造函数参数会成为类成员，而这对于普通类来说是不可能的。

案例类的优势：

  • 默认情况下，Scala编译器会自动添加toString、hashCode和equals方法。我们可以避免编写这些样板代码。
  • 默认情况下，Scala编译器会添加一个伴生对象，其中包含apply和unapply方法，因此我们无需使用new关键字来创建案例类的实例。
  • 默认情况下，Scala编译器还会添加copy方法。
  • 我们可以在模式匹配中使用案例类。
  • 默认情况下，案例类和案例对象都是可序列化的。

案例对象（Case Object）和普通对象（Object）之间有什么区别？

Scala 面试问题（第2部分，共4部分）

普通对象与案例对象（Case Object）的区别

  • 普通对象使用 object 关键字创建。默认情况下，它是一个单例对象。
object MyNormalObject
  • 案例对象使用 case object 关键字创建。默认情况下，它也是一个单例对象。
case object MyCaseObject
  • 默认情况下，案例对象会自动获得 toString 和 hashCode 方法，而普通对象则没有。
  • 默认情况下，案例对象是可序列化的，而普通对象则不是。

案例类（Case Class）相对于普通类的主要优势或好处是什么？

以下是案例类在普通类中的主要优点或好处：

  • 通过自动添加一些有用的方法，避免了大量的样板代码。
  • 默认支持不可变性，因为其参数是 val 类型。
  • 易于在模式匹配中使用。
  • 创建案例类实例时无需使用 new 关键字。
  • 默认支持序列化和反序列化。

在Scala中，isInstanceOf 和 asInstanceOf 方法的使用是什么？在Java中是否有类似的概念？

isInstanceOf 和 asInstanceOf 方法定义在 Any 类中。因此，无需导入任何类或对象即可使用这些方法。

isInstanceOf 方法用于测试对象是否属于特定类型。如果是，返回 true，否则返回 false。

scala> val str = "Hello"
   
scala> str.isInstanceOf[String]
res0: Boolean = false

asInstanceOf 方法用于将对象转换为指定的类型。如果给定的对象和类型是相同的类型，那么它将转换为给定的类型。否则，它会抛出 java.lang.ClassCastException 异常。

scala> val str = "Hello".asInstanceOf[String]
str: String = Hello

在Java中，instanceof 关键字类似于Scala的 isInstanceOf 方法。在Java中，以下这种手动类型转换与Scala的 asInstanceOf 方法相似：

AccountService service = (AccountService)
 context.getBean("accountService");

如何证明默认情况下，案例对象是可序列化的，而普通对象则不可序列化？

是的，根据默认设置，案例对象是可序列化的，而普通对象则不然。我们可以通过使用 isInstanceOf 方法来证明这一点：

scala> object MyNormalObject
defined object MyNormalObject

scala> MyNormalObject.isInstanceOf[Serializable]
res0: Boolean = false

scala> case object MyCaseObject
defined object MyCaseObject

scala> MyCaseObject.isInstanceOf[Serializable]
res1: Boolean = true

在Scala中，数组（Array）和列表（List）之间的区别是什么？

  • 数组总是可变的，而列表总是不可变的。
  • 一旦创建，我们可以更改数组的值，而列表对象的值则不能更改。
  • 数组是固定大小的数据结构，而列表是可变大小的数据结构。列表的大小会根据对其执行的操作自动增加或减少。
  • 数组是不变的（Invariants），而列表是协变的（Covariants）。

如果你对不变和协变不确定，请阅读我关于Scala面试问题的下一篇博文。

在Scala中，val 和 lazy val 有什么区别？什么是急切求值？什么是延迟求值？

正如我们在我的《Scala基础面试问题》中讨论的那样，val 表示值或常量，用于定义不可变的变量。

程序的评估分为两种类型：

  • 急切求值（Eager Evaluation）
  • 延迟求值（Lazy Evaluation）

急切求值意味着在编译时或程序部署时对程序进行评估，无论客户端是否使用该程序。惰性求值意味着在运行时按需评估程序，也就是当客户端访问程序时才进行评估。

val 和 lazy val 之间的区别在于，val 用于定义急切求值的变量，而 lazy val 也用于定义变量，但它们是惰性求值的。

在Scala中，equals 方法和 == 之间有什么关系？区分Scala的 == 运算符和Java的 == 运算符。

在Scala中，我们不需要调用 equals() 方法来比较两个实例或对象。当我们用 == 比较两个实例时，Scala会自动调用该对象的 equals() 方法。

Java的 == 运算符用于检查引用相等性，即两个引用是否指向同一个对象。Scala的 == 运算符用于检查实例相等性，即两个实例是否相等。

Scala 内部类与 Java 内部类之间的区别是什么？

在Java中，内部类与外部类相关联，即内部类是外部类的一个成员。与Java不同，Scala对外部类和内部类之间的关系处理方式不同。Scala的内部类与外部类对象相关联。

钻石问题（Diamond Problem）是什么？Scala如何解决钻石问题？

scala interview questions

trait A{
  def display(){ println("From A.display")  }
}
trait B extends A{
  override def display() { println("From B.display") }
}
trait C extends A{
  override def display() { println("From C.display") }
}
class D extends B with C{ }

object ScalaDiamonProblemTest extends App {
    val d = new D
    d display
}

这里的输出是从特质C中的 C.display。Scala编译器从右到左读取 extends B with C，并且从最右边的特质 C 中获取 display 方法的定义。

注意：请参阅我关于“Scala特质深入解析”的帖子，以了解清晰的解释。

为什么Scala没有 static 关键字？这个决定的主要原因是什么？

众所周知，Scala根本没有 static 关键字。这是Scala团队做出的设计决策。做出这个决策的主要原因是使Scala成为一个纯粹的面向对象的语言。

static 关键字意味着我们可以在不创建对象或使用对象的情况下访问该类成员。这完全违背了面向对象的原则。如果一种语言支持 static 关键字，那么这种语言就不是纯粹的面向对象的语言。例如，Java支持 static 关键字，所以它不是一个纯粹的面向对象的语言。但是Scala是一个纯粹的面向对象的语言。

在Scala中，object 关键字有什么用途？如何在Scala中创建单例对象？

（此处原文缺少对“object”关键字用途和单例对象创建的详细解释，建议补充完整。）

在Scala中，`object` 关键字的用途是什么？

在Scala中，`object` 关键字主要用于以下目的：

  • 创建单例对象： `object` 关键字用于创建单例对象。例如：

    object MySingletonObject

    在这里，`MySingletonObject` 自动成为一个单例对象。

  • 定义可执行程序（Scala应用程序）： `object` 关键字用于定义可执行的Scala程序，即Scala应用程序。例如：

    object MyScalaExecutableProgram{
   def main(args: Array[String]){
       println("Hello World")
   }
}

    当我们在对象中定义 `main` 方法（与Java中的 `main()` 方法相同）时，它会自动将其作为可执行的Scala程序。

  • 定义静态成员： 它用于定义静态成员，如静态变量和静态方法，而无需使用Java中的 `static` 关键字。例如：

    object MyScalaStaticMembers{
  val PI: Double = 3.1414
  def add(a: Int, b: Int) = a + b
}

    在Scala中，通过将 `PI` 变量和 `add` 方法定义为静态成员，我们可以在不创建额外对象的情况下调用它们，例如 `MyScalaStaticMembers.add(10, 20)`。

  • 定义工厂方法： 它被用于定义工厂方法。请参考下一个问题。

在Scala中如何使用 `object` 关键字定义工厂方法？定义工厂方法有什么用途？

在Scala中，我们使用 `object` 关键字来定义工厂方法。这些Scala中的工厂方法的主要目的是避免使用 `new` 关键字。我们可以在不使用 `new` 关键字的情况下创建对象。

要定义工厂方法： 我们可以使用 `apply` 方法来定义Scala中的工厂方法。如果我们有主构造函数和多个辅助构造函数，则需要定义多个 `apply` 方法，如下所示：

class Person(val firstName: String, val middleName: String, val lastName: String){
  def this(firstName: String, lastName: String){
    this(firstName,"",lastName)
  }
}
object Person{
  def apply(firstName: String, middleName: String, lastName: String)
        = new Person(firstName,middleName,lastName)

  def apply(firstName: String, lastName: String)
        = new Person(firstName, lastName)
}

现在我们可以在不使用 `new` 关键字的情况下创建 `Person` 对象，或者使用 `new` 关键字，根据你的意愿来决定。

val p1 = new Person("Scala","Java")
// 或者
val p1 = Person("Scala","Java")

Scala中的 `apply` 方法是什么？Scala中的 `unapply` 方法又是什么？Scala中的 `apply` 方法和 `unapply` 方法有什么区别？

在Scala中，`apply` 和 `unapply` 方法发挥着非常重要的作用。它们也在Play框架中在表单数据和模型数据之间进行映射和解映射时非常有用。简而言之，它们可以帮助我们在表单数据和模型数据之间进行数据的转换。

  • `apply` 方法： 用于从组件组合或组装一个对象。

  • `unapply` 方法： 用于将对象分解或拆解成其组件。

Scala的 `apply` 方法：

它用于通过使用其组件来组合一个对象。假设我们想创建一个 `Person` 对象，那么可以使用 `firstName` 和 `lastName` 两个组件，按照下面的示例来组合 `Person` 对象。

class Person(val firstName: String, val lastName: String)

object Person{
  def apply(firstName: String, lastName: String)
        = new Person(firstName, lastName)
}

Scala的 `unapply` 方法：

它用于将对象分解为其组成部分。它遵循 `apply` 方法的相反过程。假设我们有一个 `Person` 对象，那么我们可以将这个对象分解为其两个组成部分：`firstName` 和 `lastName`，如下所示。

class Person(val firstName: String, val lastName: String)

object Person{
  def apply(firstName: String, lastName: String)
        = new Person(firstName, lastName)

  def unapply(p: Person): Option[(String,String)]
        = Some((p.firstName, p.lastName))
}

在Scala中，在没有使用 `new` 关键字创建类的实例时，它是如何工作的？我们什么时候使用这种方法？如何在Scala中声明私有构造函数？

在Scala中，当我们创建一个类的实例时，如果不使用 `new` 关键字，它会在伴生对象中调用相应的 `apply` 方法。这里的“适当的 `apply` 方法”指的是与参数匹配的方法。

我们选择这个选项的时机是：当我们需要提供私有构造函数并且需要避免使用 `new` 关键字时，我们可以只实现具有相同参数集的 `apply` 方法，从而允许我们的类的用户在不使用 `new` 关键字的情况下创建它。

我们如何在Scala中声明一个私有的主构造函数？我们如何调用Scala中的私有主构造函数？

在Scala中，我们可以非常容易地声明一个私有的主构造函数。只需将主构造函数定义为原样，并在类名之后和参数列表之前添加 `private` 关键字，如下所示：

class Person private (name: String)
object Person{
 def apply(name: String) = new Person(name)
}

由于它是一个私有构造函数，我们无法从外部直接调用它。我们应该提供一个工厂方法（即 `apply` 方法），并间接使用该构造函数。

在Scala中，伴生对象能否访问其伴生类的私有成员？

通常情况下，私有成员指的是只能在该类内部访问。然而，Scala的伴生类和伴生对象提供了另一个功能。在Scala中，伴生对象可以访问其伴生类的私有成员，而伴生类也可以访问其伴生对象的私有成员。

在Scala中，关于两个不同关键词（`class` 和 `object`）的主要设计决策是什么？我们如何定义Scala中的实例成员和静态成员？

在Scala中，我们使用 `class` 关键字来定义实例成员，使用 `object` 关键字来定义静态成员。Scala没有 `static` 关键字，但我们仍然可以通过使用 `object` 关键字来定义它们。这个设计的主要决策是为了清晰地区分实例和静态成员，实现它们之间的松耦合。另一个重要原因是为了避免使用 `static` 关键字，使Scala成为一种纯面向对象的语言。

Scala中的“对象”是什么？它是一个单例对象还是一个类的实例？

与Java不同，Scala对“对象”有两个含义。不要对此感到困惑，我会清楚地解释。在Java中，我们只有一个关于对象的含义，即“类的实例”。

  • 含义一：类的实例。 像Java一样，对象的第一层含义是“类的实例”。例如：

    val p1 = new Person("Scala","Java")
// 或者
val p1 = Person("Scala","Java")

  • 含义二：`object` 关键字。 第二层含义是 `object` 是Scala中的一个关键字。它用于定义Scala可执行程序、伴生对象、单例对象等。

在Scala中，伴生对象是什么？在Scala中，伴生类是什么？伴生对象在Scala中的用途是什么？

简而言之，如果一个Scala类和对象具有相同的名称并且在同一个源文件中定义，那么这个类被称为“伴生类”，这个对象被称为“伴生对象”。当我们使用Scala的 `class` 关键字创建一个类，并使用相同的名称和同一个源文件中的Scala `object` 关键字创建一个对象时，那么这个类被称为“伴生类”，这个对象被称为“伴生对象”。

例子： `Employee.scala`

class Employee{ }
object Employee{ }

在Scala中，伴生对象的主要目的是定义 `apply` 方法，避免使用 `new` 关键字来创建该伴生类对象的实例。

在Scala中如何实现接口？

正如我们从Java背景中所了解的那样，我们使用接口来定义契约。然而，在Scala中没有接口的概念。甚至，Scala也没有 `interface` 关键字。Scala有一个更强大和灵活的概念，即特质（trait）用于此目的。

Scala中的Range是什么？如何创建Scala中的Range?

Scala 中的 Range（范围）是什么？

Range 是 Scala 中的一种惰性集合。它是一个类似于 `scala.Range` 的类，可以在 `scala` 包中使用。它用于表示整数序列，是一个有序的整数序列。例如：

scala> 1 to 10
res0: scala.collection.immutable.Range.Inclusive = Range(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

scala> 1 until 10
res1: scala.collection.immutable.Range = Range(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

Scala 中有多少个类型为 Nothing 的值？

在 Scala 中，`Nothing` 类型没有“零值”（或任何值）。它不包含任何具体的值。它是所有值类型（Value Class）和引用类型（Reference Class）的子类型。

Scala 中有多少个 Unit 类型的值？

在 Scala 中，`Unit` 类似于 Java 的 `void` 关键字。它用于表示“没有值存在”。它只有一个值，即 `()`。

什么是纯函数？

一个纯函数是一个没有任何可观察副作用的函数。这意味着无论我们以相同的输入调用它多少次，它都会始终返回相同的结果。一个纯函数对于相同的输入始终给出相同的输出。例如：

scala> 10 + 20
res0: Int = 30
scala>
scala> 10 + 20
res0: Int = 30

这里的“+”是 `Int` 类中可用的一个纯函数。它对于相同的输入 `10` 和 `20`，无论我们调用多少次，都会得到相同的结果 `30`。

在函数式编程（FP）中，函数和过程之间有什么区别？

在函数式编程领域，函数和过程都用于执行计算，但它们有一个主要区别。函数是一个没有副作用的计算单元，而过程是一个有副作用的计算单元。

Scala 的辅助构造函数与 Java 的构造函数之间有哪些主要区别？

在 Scala 中，辅助构造函数与 Java 的构造函数几乎相似，只有一些不同之处。与 Java 的构造函数相比，辅助构造函数有以下几个不同点：

  • 辅助构造函数使用 `this` 关键字调用。
  • 所有辅助构造函数都使用相同的名称 `this` 定义。而在 Java 中，我们使用类名来定义构造函数。
  • 每个辅助构造函数必须以调用之前定义的辅助构造函数或主构造函数开始。
  • 我们使用 `def` 关键字来定义辅助构造函数，就像定义方法/函数一样。在 Java 中，构造函数的定义和方法的定义是不同的。

在 Scala 的 `for-comprehension` 结构中，“yield”关键字有什么用途？

在 Scala 的 `for` 循环构造中，我们可以使用 `yield` 关键字。`for/yield` 用于迭代一组元素并生成相同类型的新集合。它不改变原始集合，而是生成与原始集合类型相同的新集合。例如，如果我们使用 `for/yield` 构造来迭代一个列表，它只会生成一个新的列表。

scala> val list = List(1,2,3,4,5)
list: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5)

scala> for(l <- list) yield l*2
res0: List[Int] = List(2, 4, 6, 8, 10)

在 Scala 的 `for-comprehension` 构造中，`guard` 是什么？

在 Scala 中，`for` 循环构造包含一个 `if` 子句，用于编写条件以过滤一些元素并生成新的集合。这个 `if` 子句也被称为“守卫”（Guard）。如果该守卫为 `true`，则将该元素添加到新集合中。否则，它不会将该元素添加到原始集合中。示例：使用 `for` 循环守卫生成仅包含偶数的新集合。

scala> val list = List(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)
list: List[Int] = List(1, 2, 3, 4, 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10)

scala> for(l <- list if l % 2 == 0 ) yield l
res0: List[Int] = List(2, 4, 6, 8, 10)

Scala 如何比 Java 8 更自动且更容易地解决继承菱形问题？

如果我们在 Java 8 中使用带有默认方法的接口，我们将会遇到继承菱形问题。开发人员必须在 Java 8 中手动解决这个问题。它不提供默认或自动解决此问题的方式。在 Scala 中，我们会遇到与特质（Trait）相同的问题，但 Scala 非常聪明，使用类线性化（Class Linearization）概念自动解决了继承菱形问题。

在 Scala 中，模式匹配遵循哪个设计模式？在 Java 中，`instanceof` 运算符遵循哪个设计模式？

在 Scala 中，模式匹配遵循访问者设计模式（Visitor Design Pattern）。同样地，Java 的 `instanceof` 运算符也遵循访问者设计模式。以上就是关于“Scala 中级面试问题和答案”的全部内容。在我的后续文章中，我们将讨论一些高级 Scala 面试问题和答案。如果你喜欢我的文章或有任何问题/建议，请给我留言。

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