Scala 中的 map 與 collect
團隊號 ScalaFans 作者 張逸
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在Scala中，當我需要對集合的元素進行轉換時，自然而然會使用到map方法。而當我們在對tuple類型的集合或者針對Map進行map操作時，通常更傾向於在map方法中使用case語句，這比直接使用_1與_2更加可讀。例如：

val languageToCount = Map("Scala" -> 10, "Java" -> 20, "Ruby" -> 5)
languageToCount map { case (_, count) => count + 1 }

然而對於上述場景，其實我們也可以使用collect方法：

languageToCount collect { case (_, count) => count + 1 }

效果完全相同。

我很少在項目中調用collect方法，且這個方法命名的意圖也不是特別明顯，至少在函數式編程的語境下，map似乎更為通用。今天在閱讀Neal Ford的Functional Thinking時，看到書中給出的這樣一個案例：

List(1, 3, 5, "seven") map { case i: Int => i + 1 } //won‘t work
//scala.MatchError: seven (of class java.lang.String)
List(1, 3, 5, "seven") collect { case i: Int => i + 1 } //it works

為什麽同樣的case語句，放在collect中是正確的，放在map中就會拋出MatchError錯誤呢？我這才想到去查閱Scala的API文檔，發現這個兩個函數的定義存在本質上的區別：

def map[B](f: (A) ? B): List[B]

def collect[B](pf: PartialFunction[A, B]): List[B]

兩個方法的定義如出一轍，區別就在於前者接收的是一個函數類型的參數，而後者接收的是一個偏函數（partial function）類型的參數：

map: Builds a new collection by applying a function to all elements of this list.

colect: Builds a new collection by applying a partial function to all elements of this list on which the function is defined.

case語句其實是偏函數定義的語法糖，當我們編寫一個case語句時，其實等同於創建了一個具有apply與isDefineAt方法的偏函數對象。由於偏函數實質是函數的一種實例，因此可以將case語句傳遞給map方法，但它此時扮演的是一個普通的匿名函數，而非偏函數。因此，map方法在調用該函數對象的apply方法之前，並沒有調用isDefineAt方法判斷參數值是否定義。

我們可以對比map方法和collect方法的實現：

def map[B, That](f: A => B)(implicit bf: CanBuildFrom[Repr, B, That]): That = {
def builder = {
val b = bf(repr)
b.sizeHint(this)
b
}
val b = builder
for (x <- this) b += f(x)
b.result
}

def collect[B, That](pf: PartialFunction[A, B])(implicit bf: CanBuildFrom[Repr, B, That]): That = {
val b = bf(repr)
for (x <- this) if (pf.isDefinedAt(x)) b += pf(x)
b.result
}

在調用map方法時，一旦遍歷到值"seven"，並調用f(x)，因為類型不符合模式匹配中的Int類型，導致拋出MatchError錯誤。而collect方法在調用pf(x)之前，調用了pf的isDefinedAt(x)作了一次過濾。

如果在前面的map例子中再增加一個case子句，對String類型的值進行處理，則case語句就從偏函數變成了滿足所有條件的“全”函數：

List(1, 3, 5, "seven") map {
case i: Int => i + 1
case s: String => s.length
}

得到的結果為：

List[Int] = List(2, 4, 6, 5)

由於collect方法接收的是一個偏函數類型，所以它並不能接收一個lambda表達式：

List(1, 3, 5, "seven").collect(i => i + 1)

會拋出：

error: missing parameter type

補充：

我們在使用collect時，可以利用偏函數的原理，同時實現filter與map的特性。例如：

List(1, 2, 3, 4, 5, 6) collect { case i if i % 2 == 0 => i * i }

這段代碼相當於：

List(1, 2, 3, 4, 5, 6).filter(i => i % 2 == 0).map(i => i * i)

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