Scala 3 起步：表达式、函数与不可变集合

工具链、编译与首次运行

Scala同时支持面向对象与函数式组织，本课程选JVM平台，不要求先学Java或Spark。先解释三个工具：JDK提供java/javac与诊断工具；scalac把Scala编译为类文件；scala启动器可能基于Scala CLI并负责构建运行。不要把启动器版本与语言版本混为一谈。本批核对2026-10-17，使用官方Scala3.10.0发行、Temurin JDK21.0.12.1+1。旧Scala2文章语法不能无条件当Scala3语法。

Windows从官方下载选择安装方式；需要离线标准库示例时可解压官方Scala3发行ZIP。PowerShell在当前会话设置$env:JAVA_HOME='D:/tools/jdk-21'，运行& "$env:JAVA_HOME/bin/java.exe" -version和完整路径scalac.bat。Linux解压JDK和Scala包，Bash会话设置export JAVA_HOME=/your/jdk和工具bin路径。下文以scalac/java为命令，不要求全局改系统配置。

Hello.scala完整内容：

object Hello:
  def main(args: Array[String]): Unit =
    println("Hello, Scala!")

scalac -d out Hello.scala

先创建out目录（PowerShell New-Item -ItemType Directory -Force out，Bash mkdir -p out）。启动时要同时包含out与Scala运行库；Windows java -cp "out;D:/tools/scala/lib/scala.jar" Hello，Linux java -cp 'out:/your/scala/lib/scala.jar' Hello。该lib布局对应本批官方发行包，若使用其他包则按其类路径实际布局；也可以在联网环境用scala run Hello.scala由CLI管理。预期Hello, Scala!。

val、类型、表达式与控制流

val绑定一次，var允许重赋；val指向可变对象时对象仍能改。Int是有界整数，Long更大但仍会溢出；Double是浮点，String是文本，Boolean条件不能用整数代替。Scala通过推断省去很多类型注解，但公开方法最好写清返回类型；Any不是动态类型魔法，用Any接收所有东西会丢失有用约束。

下面也是完整程序，缩进组成代码块，不要混乱对齐：

object Values:
  def main(args: Array[String]): Unit =
    val scores = List(80, 90, 100)
    val total = scores.sum
    val status = if total >= 270 then "passed" else "retry"
    println(s"$status: $total")
    for score <- scores do println(score)

预期passed: 270后跟三项分数。if是表达式，返回分支值；do的循环主要执行副作用，yield构造结果集合。Unit表示无有用结果，类似只有一个值的类型；Nothing是没有正常返回值的底类型，如throw路径，不等于null。字符串插值前缀s，复杂表达式放${...}。JVM的String length按UTF-16代码单元。

方法、函数值与组合

def total(xs: List[Int]): Int = xs.sum是方法；val accepted: Int => Boolean = n => n >= 90是函数值。方法在需要函数的位置可转换成函数。scores.filter(accepted).map(_ * 2)用回调表达规则，先筛再变换；不要把复杂控制流压成看不懂的一行。参数列表可分组，using参数由上下文提供，详见类型建模。

函数式设计把“输入到结果”的计算与文件/日志副作用分开，让测试可直接给值检查结果。纯函数不是“没有for循环”，而是不依赖隐含可变状态、不产生外部可观察副作用。为了局部构建报告而使用只在函数内部可见的mutable Map可以有清晰边界，不必为形式纯洁复制全部状态。

List、Vector、Map、Iterator与复杂度

默认List/Vector/Map通常引用不可变集合。List适合头部构造与遍历，按索引访问是线性；循环里反复list(i)可能造成平方成本。Vector适合通用索引序列；Map表达键值但普通哈希Map不承诺业务排序，输出应显式sortBy。不可变集合更新返回新集合，旧值仍可使用；结构共享减少复制，不代表完全没有分配。

Iterator是一次性游标，消费后位置向前，不能像List一样反复sum；view提供惰性转换视图，底层若可变会影响后续结果。LazyList能惰性求值并缓存，但保留头部引用可能把已计算链也保留；需要处理大文件时Iterator加明确资源作用域通常更容易管理。不要返回引用已关闭Reader的Iterator。

练习：List的尾部追加为何不适合逐项构造大型结果？将if结果绑定val后是否还需临时var？完整解析/集合应用见分类账。参考解法：单链表头部操作便宜，反复尾加需遍历；选择构建器/Vector或前插后反转。if本来就返回值，不需要额外可变变量。

依据：Scala3 Book、集合、中文Scala Book。中文书包含Scala2时代写法，只比较讲解顺序，语法与API以Scala3资料与实际编译为准。