函数式编程

Scala 鼓励纯函数、不可变数据与显式错误建模。Either、Try 替代异常驱动流程；尾递归优化避免深递归栈溢出。对照 /roadmaps/scala「Functional Programming」节点。

学习目标

• 区分纯函数与副作用，理解引用透明性
• 使用 Either、Try 表达失败路径
• 编写 @tailrec 尾递归函数

核心概念

纯函数与不可变

def addAll(xs: List[Int]): Int =
  xs.sum   // 不修改 xs，无副作用

def withBonus(scores: Map[String, Int], user: String, bonus: Int): Map[String, Int] =
  scores.updated(user, scores.getOrElse(user, 0) + bonus)

val base = Map("alice" -> 90)
val updated = withBonus(base, "alice", 5)
println(base("alice"))      // 90 不变
println(updated("alice"))   // 95

纯函数相同输入恒得相同输出；不可变数据结构通过 copy/updated 返回新实例。

Either 与 Try

def parseId(s: String): Either[String, Long] =
  s.toLongOption.toRight(s"invalid id: $s")

def loadTitle(id: Long): Either[String, String] =
  if id > 0 then Right(s"Bookmark #$id")
  else Left(s"not found: $id")

def loadBookmark(rawId: String): Either[String, String] =
  for
    id <- parseId(rawId)
    title <- loadTitle(id)
  yield title

import scala.util.{Try, Success, Failure}

def safeDivide(a: Int, b: Int): Try[Double] =
  Try(a.toDouble / b)

println(loadBookmark("42"))
println(loadBookmark("abc"))
println(safeDivide(10, 0))

Either 的 for comprehension 在 Left 时短路；Try 捕获非 fatal 异常，适合与 Java 互操作边界。

尾递归

import scala.annotation.tailrec

@tailrec
def factorial(n: Int, acc: BigInt = 1): BigInt =
  if n <= 1 then acc
  else factorial(n - 1, acc * n)

@tailrec
def findIndex[A](xs: List[A], pred: A => Boolean, idx: Int = 0): Int =
  xs match
    case Nil => -1
    case h :: t if pred(h) => idx
    case _ :: t => findIndex(t, pred, idx + 1)

println(factorial(20))
println(findIndex(List(1, 3, 5, 7), _ == 5))

@tailrec 要求递归调用在最后一行，编译器优化为循环；无注解的深递归可能 StackOverflowError。

与 Java 对照

Scala	Java
纯函数 + 不可变	可变 DTO 常见
Either[L, R]	异常 / Result 类型（需库）
Try[T]	try-catch
@tailrec	手动 while 循环
for 推导短路	多层 flatMap

Java 近年引入 Stream 与 Optional，但默认仍偏命令式；Scala 函数式是语言级习惯。

练习

• 用 Either 实现链式校验：邮箱格式 + 非空标题
• 将递归 sum(List[Int]) 改写为 @tailrec 版本
• 对比 Java 抛异常与 Scala Either 在 API 设计上的利弊

小结

纯函数、Either/Try、尾递归是 Scala FP 的实战三角。 下一课类型系统与隐式。见 scala-essentials。