提取器
在之前的文章中寫過一個非常強大的語言特性： 模式匹配 袜炕。 它可以解綁一個給定的數據結構瞄桨。 這不是 Scala 所特有的遣疯，在其他出色的語言中，如 Haskell扶镀、Erlang蕴侣，模式匹配也扮演著重要的角色。
模式匹配可以解構各種數據結構臭觉，包括 列表 昆雀、 流 ，以及 樣例類 蝠筑。 但只有這些數據結構才能被解構嗎狞膘，還是可以用某種方式擴展其使用范圍？ 而且什乙，它實際是怎么工作的客冈？ 是不是有什么魔法在里面，得以寫些類似下面的代碼稳强？
case class User(firstName: String, lastName: String, score: Int)
def advance(xs: List[User]) = xs match {
case User(_, _, score1) :: User(_, _, score2) :: _ => score1 - score2
case _ => 0
}
事實證明沒有什么魔法场仲，這都歸功于提取器 。
提取器使用最為廣泛的使用有著與 構造器 相反的效果： 構造器從給定的參數列表創(chuàng)建一個對象退疫， 而提取器卻是從傳遞給它的對象中提取出構造該對象的參數渠缕。 Scala 標準庫包含了一些預定義的提取器，我們會大致的了解一下它們褒繁。
樣例類非常特殊亦鳞，Scala會自動為其創(chuàng)建一個 伴生對象 ： 一個包含了 apply 和 unapply 方法的 單例對象。 apply 方法用來創(chuàng)建樣例類的實例棒坏，而 unapply 需要被伴生對象實現燕差，以使其成為提取器。
第一個提取器
unapply 方法可能不止有一種方法簽名坝冕， 不過徒探，我們從只有最簡單的開始，畢竟使用更廣泛的還是只有一種方法簽名的 unapply 喂窟。 假設要創(chuàng)建了一個 User 特質测暗，有兩個類繼承自它央串，并且包含一個字段：
trait User {
def name: String
}
class FreeUser(val name: String) extends User
class PremiumUser(val name: String) extends User
我們想在各自的伴生對象中為 FreeUser 和 PremiumUser 類實現提取器， 就像 Scala 為樣例類所做的一樣碗啄。 如果想讓樣例類只支持從給定對象中提取單個參數质和，那 unapply 方法的簽名看起來應該是這個樣子：
def unapply(object: S): Option[T]
這個方法接受一個類型為 S 的對象，返回類型 T 的 Option 稚字， T 就是要提取的參數類型饲宿。
在Scala中，
Option是null值的安全替代胆描。 以后會有一個單獨的章節(jié)來講述它瘫想，不過現在，只需要知道袄友，unapply方法要么返回Some[T]（如果它能成功提取出參數）殿托，要么返回None，None表示參數不能被unapply具體實現中的任一提取規(guī)則所提取出剧蚣。
下面的代碼是我們的提取器：
trait User {
def name: String
}
class FreeUser(val name: String) extends User
class PremiumUser(val name: String) extends User
object FreeUser {
def unapply(user: FreeUser): Option[String] = Some(user.name)
}
object PremiumUser {
def unapply(user: PremiumUser): Option[String] = Some(user.name)
}
現在支竹，可以在REPL中使用它：
scala> FreeUser.unapply(new FreeUser("Daniel"))
res0: Option[String] = Some(Daniel)
如果調用返回的結果是 Some[T] ，說明提取模式匹配成功鸠按，如果是 None 礼搁，說明模式不匹配。
一般不會直接調用它目尖，因為用于提取器模式時馒吴，Scala 會隱式的調用提取器的 unapply 方法。
val user: User = new PremiumUser("Daniel")
user match {
case FreeUser(name) => "Hello" + name
case PremiumUser(name) => "Welcome back, dear" + name
}
你會發(fā)現瑟曲，兩個提取器絕不會都返回 None 饮戳。 這個例子展示的提取器要比之前所見的更有意義。 如果你有一個類型不確定的對象洞拨，你可以同時檢查其類型并解構扯罐。
這個例子里， FreeUser 模式并不會匹配烦衣，因為它接受的類型和我們傳遞給它的不一樣歹河。 這樣一來， user 對象就會被傳遞給第二個模式花吟，也就是 PremiumUser 伴生對象的 unapply 方法秸歧。 而這個模式會匹配成功，從而返回值就被綁定到 name 參數上衅澈。
在接下來的文章里键菱，我們會看到一個并不總是返回 Some[T] 的提取器的例子。
提取多個值
現在矾麻，假設類有多個字段：
trait User {
def name: String
def score: Int
}
class FreeUser(
val name: String,
val score: Int,
val upgradeProbability: Double
) extends User
class PremiumUser(
val name: String,
val score: Int
) extends User
如果提取器想解構出多個參數纱耻，那它的 unapply 方法應該有這樣的簽名：
def unapply(object: S): Option[(T1, ..., T2)]
這個方法接受類型為 S 的對象芭梯，返回類型參數為 TupleN 的 Option 實例险耀， TupleN 中的 N 是要提取的參數個數弄喘。
修改類之后，提取器也要做相應的修改：
trait User {
def name: String
def score: Int
}
class FreeUser(
val name: String,
val score: Int,
val upgradeProbability: Double
) extends User
class PremiumUser(
val name: String,
val score: Int
) extends User
object FreeUser {
def unapply(user: FreeUser): Option[(String, Int, Double)] =
Some((user.name, user.score, user.upgradeProbability))
}
object PremiumUser {
def unapply(user: PremiumUser): Option[(String, Int)] =
Some((user.name, user.score))
}
現在可以拿它來做模式匹配了：
val user: User = new FreeUser("Daniel", 3000, 0.7d)
user match {
case FreeUser(name, _, p) =>
if (p > 0.75) "$name, what can we do for you today?"
else "Hello $name"
case PremiumUser(name, _) =>
"Welcome back, dear $name"
}
布爾提取器
有些時候甩牺，進行模式匹配并不是為了提取參數蘑志，而是為了檢查其是否匹配。 這種情況下贬派，第三種 unapply方法簽名（也是最后一種）就有用了急但， 這個方法接受 S 類型的對象，返回一個布爾值：
def unapply(object: S): Boolean
使用的時候搞乏，如果這個提取器返回 true 波桩，模式會匹配成功， 否則请敦，Scala 會嘗試拿 object 匹配下一個模式镐躲。
上一個例子存在一些邏輯代碼，用來檢查一個免費用戶有沒有可能被說服去升級他的賬戶侍筛。 其實可以把這個邏輯放在一個單獨的提取器中：
object premiumCandidate {
def unapply(user: FreeUser): Boolean = user.upgradeProbability > 0.75
}
你會發(fā)現萤皂，提取器不一定非要在這個類的伴生對象中定義。 正如其定義一樣匣椰，這個提取器的使用方法也很簡單：
val user: User = new FreeUser("Daniel", 2500, 0.8d)
user match {
case freeUser @ premiumCandidate() => initiateSpamProgram(freeUser)
case _ => sendRegularNewsletter(user)
}
使用的時候裆熙，只需要把一個空的參數列表傳遞給提取器，因為它并不真的需要提取數據禽笑，自然也沒必要綁定變量入录。
這個例子有一個看起來比較奇怪的地方： 我假設存在一個空想的 initiateSpamProgram 函數，其接受一個 FreeUser 對象作為參數佳镜。 模式可以與任何一種 User 類型的實例進行匹配僚稿，但 initiateSpamProgram 不行， 只有將實例強制轉換為 FreeUser 類型邀杏， initiateSpamProgram 才能接受贫奠。
因為如此，Scala 的模式匹配也允許將提取器匹配成功的實例綁定到一個變量上望蜡， 這個變量有著與提取器所接受的對象相同的類型唤崭。這通過 @ 操作符實現。 premiumCandidate 接受 FreeUser 對象脖律，因此谢肾，變量 freeUser 的類型也就是 FreeUser 。
布爾提取器的使用并沒有那么頻繁（就我自己的情況來說）小泉，但知道它存在也是很好的芦疏， 或遲或早冕杠，你會遇到一個使用布爾提取器的場景。
中綴表達方式
解構列表酸茴、流的方法與創(chuàng)建它們的方法類似分预，都是使用 cons 操作符： :: 、 #:: 薪捍，比如：
val xs = 58 #:: 43 #:: 93 #:: Stream.empty
xs match {
case first #:: second #:: _ => first - second
case _ => -1
}
你可能會對這種做法產生困惑笼痹。 除了我們已經見過的提取器用法，Scala 還允許以中綴方式來使用提取器酪穿。 所以凳干，我們可以寫成 e(p1, p2) ，也可以寫成 p1 e p2 被济， 其中 e 是提取器救赐， p1 、 p2 是要提取的參數只磷。
同樣经磅，中綴操作方式的 head #:: tail 可以被寫成 #::(head, tail) ， 提取器 PremiumUser 可以這樣使用： name PremiumUser score 喳瓣。 當然馋贤，這樣做并沒有什么實踐意義。 一般來說畏陕，只有當一個提取器看起來真的像操作符配乓，才推薦以中綴操作方式來使用它。 所以惠毁，列表和流的 cons 操作符一般使用中綴表達犹芹，而 PreimumUser 則不用。
進一步看流提取器
盡管 #:: 提取器在模式匹配中的使用并沒有什么特殊的鞠绰， 但是腰埂，為了更好的理解上面的代碼，還是進一步來分析一下蜈膨。 而且屿笼，這是一個很好的例子，根據要匹配的數據結構的狀態(tài)翁巍，提取器很可能返回 None 驴一。
如下是 Scala 2.9.2 源代碼中完整的 #:: 提取器代碼：
object #:: {
def unapply[A](xs: Stream[A]): Option[(A, Stream[A]) =
if (xs.isEmpty) None
else Some((xs.head, xs.tail))
}
如果給定的流是空的，提取器就直接返回 None 灶壶。 因此肝断， case head #:: tail 就不會匹配任何空的流。 否則，就會返回一個 Tuple2 胸懈，其第一個元素是流的頭担扑，第二個元素是流的尾，尾本身又是一個流趣钱。 這樣涌献， case head #:: tail 就會匹配有一個或多個元素的流。 如果只有一個元素羔挡， tail 就會被綁定成空流洁奈。
為了理解流提取器是怎么在模式匹配中工作的间唉，重寫上面的例子绞灼，把它從中綴寫法轉成普通的提取器模式寫法：
val xs = 58 #:: 43 #:: 93 #:: Stream.empty
xs match {
case #::(first, #::(second, _)) => first - second
case _ => -1
}
首先為傳遞給模式匹配的初始流 xs 調用提取器。 由于提取器返回 Some(xs.head, xs.tail) 呈野，從而 first 會綁定成 58低矮， xs 的尾會繼續(xù)傳遞給提取器，提取器再一次被調用被冒，返回首和尾军掂， second 就被綁定成 43 ， 而尾就綁定到通配符 _ 昨悼，被直接扔掉了蝗锥。
使用提取器
那到底該在什么時候使用、怎么使用自定義的提取器呢率触？尤其考慮到终议，使用樣例類就能自動獲得可用的提取器。
一些人指出葱蝗，使用樣例類穴张、對樣例類進行模式匹配打破了封裝， 耦合了匹配數據和其具體實現的方式两曼，這種批評通常是從面向對象的角度出發(fā)的皂甘。 如果想用 Scala 進行函數式編程，將樣例類當作只包含純數據（不包含行為）的 代數數據類型 悼凑，那它非常適合偿枕。
通常，只有當從無法掌控的類型中提取數據户辫，或者是需要其他進行模式匹配的方法時渐夸，才需要實現自己的提取器。
提取器的一種常見用法是從字符串中提取出有意義的值寸莫， 作為練習捺萌，想一想如何實現
URLExtractor以匹配代表 URL 的字符串。
