基于 JVM 的新一代编程语言 Fantom 来自 IBM带程序示例.docx
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基于JVM的新一代编程语言Fantom来自IBM带程序示例
基于JVM的新一代编程语言：
Fantom
陈晨,软件工程师,IBM
王冬蕾,软件工程师,IBM
赵一铂,软件工程师,IBM
简介：
自从JVM提供非Java语言的支持以来，很多风格迥异的编程语言都加入到JVM的备选语言行列中来。
这其中包括一些“老”编程语言，如JavaScript；也包括一些全新的编程语言，比如Groovy、Scala，以及本文要介绍的Fantom。
api, java_入门, jvm_（java_virtual_machine）, 应用开发, 标准, 算法, 编码
标记本文！
Fantom诞生于2007年，相比于Groovy和Scala来说已经算是比较晚了。
但是它吸收了其他语言的长处，形成了自己独特的语法风格，在新一代基于JVM的语言中占有了重要的地位。
本文是对于Fantom编程语言的一个简要介绍，包括了基本语法和一些高级特性，例如对闭包、动态编程（DynamicProgramming），以及函数式编程（FunctionalProgramming）的支持。
本文的主要目标是使Java开发人员可以熟悉Fantom这种语言，并能感受到Fantom结构上的精简和功能上的强大。
需要注意的是，Fantom并不仅仅可以在JVM中运行，还可以在.netCLR（通用语言运行时）和浏览器中运行。
对多种平台的支持也使得Fantom的竞争力得到了进一步的提升。
安装并配置Fantom
要体验Fantom各种有趣的特性，首先需要在您的计算机上安装Fantom。
在Linux和Windows平台上安装的步骤并不相同，这里介绍Linux平台上的安装方法，Windows平台上则可以参考 这里的教程。
首先在 这里下载Fantom的发行包（zip格式）。
发行包里同时包含了Linux和Windows平台下所需的文件。
下载完成之后，将其解压到您选定的目录。
浏览目录下的内容，您会发现很多Fantom的文档以及示例程序等有用的内容。
当然，最重要的是bin目录下的几个可执行文件，尤其是fan/fan.exe，它是Linux/Windows平台下Fantom语言的解释器和编译器。
接下来需要配置环境变量。
定义一个环境变量FANTOM_HOME（或者任何您喜欢的名字），指向解压Fantom的目录。
然后将FANTOM_HOME/bin添加到PATH中。
最后，运行一下adm目录中的unixsetup，为所有可执行文件添加执行权限：
清单1.为Fantom的可执行文件添加权限
bashadm/unixsetup
至此，Fantom的运行环境就配置完毕了。
或许您还希望安装一个集成开发环境（IDE）。
目前支持Fantom的IDE还不是很多，推荐使用基于Eclipse的 FantomIDE。
不过由于Fantom语言的简洁性，使用普通的文本编辑器也一样可以很好的完成开发工作。
接下来，像所有编程语言的介绍一样，我们从“HelloWorld”开始。
不同版本的HelloWorld
使用Fantom解释器
Fantom从本质上来说是一种脚本语言，所以您可以写出如下简洁的HelloWorld脚本：
清单2.Fantom的HelloWorld脚本
classHelloWorld
{
staticVoidmain（）
{
echo（"Helloworld!
"）
}
}
保存为helloworld.fan，然后这样运行它：
清单3.运行HelloWorld脚本
root@computer:
~#fanhelloworld.fan
Helloworld!
直接在Shell中运行
和很多脚本语言一样，Fantom也提供了一个Shell环境。
您同样可以在Shell环境中完成HelloWorld：
清单4.Shell环境中的HelloWorld
root@computer:
~#fansh
FantomShellv1.0.56（‘?
’forhelp）
fansh>echo（“Helloworld!
”）
Helloworld!
fansh>quit
Web应用程序中的HelloWorld
作为JVM的备选语言之一，Java做到的Fantom也能做到。
所以我们也可以把HelloWorld显示到Web页面上。
Fantom中提供了对Web服务器的内置支持（WISP库）。
所以我们不需要第三方的Web服务器就可以实现一个简单的Web应用程序。
下面是Fantom发行包里面附带的一个例子，您可以在example/web/hello.fan中找到：
清单5.Web环境中的HelloWorld
usingutil
usingweb
usingwisp
classWebHello:
AbstractMain
{
@Opt{help="httpport"}
Intport:
=8080
overrideIntrun（）
{
wisp:
=WispService
{
it.port=this.port
it.root=HelloMod（）
}
returnrunServices（[wisp]）
}
}
constclassHelloMod:
WebMod
{
overrideVoidonGet（）
{
res.headers["Content-Type"]="text/plain;charset=utf-8"
res.out.print（"helloworld#4"）
}
}
下面对这段代码做一些说明：
∙类WebHello继承自AbstractMain，AbstractMain用于快速地创建应用程序，无论是Web应用程序，还是桌面应用程序，都可以通过继承这个类来方便的创建。
WebHello重载了AbstractMain中的run方法，这个方法是应用程序的入口点，这里用来初始化Web服务器；
∙run方法中声明了一个WispService的实例，这个实例中指定Web服务器的端口（8080）和开启的服务（HelloMod）；
∙HelloMod类相当于Java中的Servlet，其中有一个重载的onGet方法，相当于Servlet中的doGet。
在这个例子的onGet方法中，除了指定HTTP头以外，只输出了一行“helloworld#4”。
由于Fantom提供了内置的Web服务器支持，运行这个例子十分简单，只需要使用Fantom解释器处理这段代码：
清单6.运行HelloWorld
root@computer:
~#fanexamples/web/hello.fan
[16:
08:
5721-Dec-10][info][web]WispServicestartedonport8080
看到上面所示的WISP服务启动成功的信息之后，您就可以在浏览器中访问 http:
//localhost:
8080来查看运行结果了，十分方便，是不是？
上面介绍了三种不同形式的使用Fantom语言编写的HelloWorld程序。
仔细观察这些代码，您会发现Fantom的语法和Java有很大的不同。
正是这种独特的语法使Fantom语言的代码十分简洁易懂。
兼容并包的语法
Fantom在语法上有很多和Java相同的地方，包括绝大部分的运算符，if…else结构，while和for循环等。
但做为一种新的编程语言，Fantom也吸收了很多其他编程语言的语法特性。
接下来会举例介绍。
语句
Fantom的语句是以行为单位的，语句的结尾并不需要分号，这一点与Java不同。
但为了照顾众多Java和C++程序员的使用习惯，以分号分隔的语句也同样被支持：
清单7.Fantom的语句
if（true）{
dosomething（）
return
}//OKforFantom
if（true）{
dosomething（）;
return;
}//OKforFantom
if（true）{
dosomething（）;return;
}//OKforFantomtoo
声明与赋值
对于像Java和C++这样的强类型编程语言来说，声明和赋值语句看起来没什么区别，除了声明语句最左侧的类型定义：
清单8.Java的声明和赋值语句
Stringfoo=“Foo”;//Javadeclaration
foo=“Foo”;//Javaassignment
而对于弱类型的语言，例如Perl来说，声明和赋值语句看起来是完全一样的。
这使得有的时候代码十分难于读懂：
清单9.Perl的声明和赋值语句
$foo=“Foo”;//Perlassignmentordeclaration
而Fantom同时支持强类型和弱类型风格的变量声明：
清单10.Fantom的声明语句
Strfoo:
=“Foo”
foo:
=“Foo”
而赋值语句是这样的：
清单11.Fantom的赋值语句
foo=“Foo”
可以看到声明和赋值时使用的操作符是不一样的。
这使得代码更加清晰易读。
空对象安全的成员引用操作符
在使用Java开发应用程序的时候，一个特别需要注意的地方就是避免对空对象使用成员引用操作符（.），如果对一个为null的对象使用成员引用操作符，会抛出NullPointerException异常。
但在Fantom中，如果您使用像下面这样的空对象安全的（Null-Safe）代码，就可以无需考虑这个问题：
清单12.空对象安全的成员引用
price=fruitMap?
.find（“Apple”）?
.getPrice（）
这行代码相当于：
清单13.与清单12等价的代码
Intprice:
=null
if（fruitMap!
=null）
{
fruit:
=fruitMap.find（“Apple”）
if（fruit!
=null）
price=fruit.getPrice（）
}
可见如果fruitMap或者fruitMap.find（）的返回值为null，则price也为null。
在这个过程中并不会抛出任何异常，而且只需要一条语句，十分简洁。
列表和映射
Fantom中借鉴了Perl的数据类型——列表（List）和映射（Map，Perl中称之为散列——Hash）。
而在Java中实现同样的数据结构则需要使用接口java.util.List和java.util.Map的实现类，很显然Fantom中选用了更简洁的语法。
下面举例说明：
清单14.Fantom的列表
Int[10,20,30]
[10,20,30]
上面两条语句的效果是一样的，在列表中的元素类型已经确定的情况下，前面的数据类型定义可以省略。
Fantom还引入了一种新的数据类型表示，即在数据类型后面加?
，这种新的数据类型的默认值为null，而不是根据类型不同而使用不同的默认值，例如Int，预设的默认值是0，而Int?
的默认值是null。
默认的Int列表是不能够储存null类型的元素的，如果想要实现这一点，需要如下的定义：
清单15.能储存null元素的列表
[10,null,30]
Int?
[10,20,30]
第一条语句中的第二个元素是null，因此列表被定义为Int?
类型，而第二条语句则是显式指定列表为Int?
类型，两条语句的效果是一样的。
上面的例子中我们可以知道，Fantom对于元素类型不统一的列表定义，会为列表使用一个通用的数据类型，下面是几个例子：
清单16.不同类型元素的混合列表
[10,”20”,30]//evaluatestoObj[]
[10,20f,30]//evaluatestoNum[]
对于[10,“20”,30]这个例子，由于第二个元素是Str类型，而另外两个元素是Int类型，因此这个列表的类型是Int和Str的共同基类——Obj。
第二个例子同理，列表的类型是Int和Float的共同基类——Num。
映射用来储存一组键/值对，定义映射的语句如下：
清单17.Fantom的映射
[Int:
Str][1:
”one”,2:
”two”,3:
”three”]
Int:
Str[1:
”one”,2:
”two”,3:
”three”]
[1:
”one”,2:
”two”,3:
”three”]
上面三种定义是等价的。
映射在其元素数据类型不一致时的规则与列表相同，不再赘述。
上述的只是一些Fantom的一些新的语法特点，更详细的介绍可以在Fantom的在线文档库中找到。
简洁优雅的类和容器
类的定义
在了解Fantom的基本语法之后，下面来介绍Fantom中类的定义。
对于Java语言来说，JavaBean是一个很重要的概念，一个典型的JavaBean定义里，通常有若干个private的成员变量，以及用来存取这些成员变量的public的getter和setter方法，另外可能还有一些其他的public方法，如下面的例子：
清单18.Java的类定义
publicclassEmployee{
privateStringname;
privateIntegerage;
privateIntegeryearOfService;
publicStringname（）{returnthis.name;}
publicvoidname（Stringname）{this.name=name;}
publicIntegerage（）{returnthis.age;}
publicvoidage（Integerage）{this.age=age;}
publicIntegeryearOfService（）{returnthis.yearOfService;}
publicvoidyearOfService（IntegeryearOfService）\
{this.yearOfService=yearOfService}
publicFloatcalculateSalary（）{……}
}
而在Fantom中，对应的类只需要很少的代码：
清单19.Fantom的类定义
classEmployee{
Strname
Intage
IntyearOfService
FloatcalculateSalary（）{……}
}
Fantom会自动生成对应的getter和setter方法。
如果需要自己重载，也相当简单：
清单20.重载setter方法
classEmployee{
Strname
Intage{set{checkAge（val）;&age=it}}
IntyearOfService
FloatcalculateSalary（）{……}
}
其中的 it是保留字，表示将要赋给成员变量的值，即setter方法的参数；&age表示成员变量age实际的存储单元。
事实上，Fantom还自动生成了一个类的默认构造函数，这个构造函数以保留字 make为名字：
清单21.类的构造函数
classEmployee{
Strname
Intage
IntyearOfService
newmake（Strname,Intage,IntyearOfService）
{
this.name=name
this.age=age
this.yearOfService=yearOfService
}
}
在Java中，类的构造函数是没有返回类型的，而在Fantom中，构造函数前需要加保留字 new以示不同。
Fantom中的容器
在Java语言中，代码的管理是以包（package）为单位的。
包定义了一个名字空间（namespace），使得在代码量较大的时候管理起来比较容易，同时也使得不同名字空间下的代码相互隔离。
包的名称是层次化的，整个代码库是一个树状结构：
图1.Java的代码结构
包的引入解决了名字混乱的问题，但是如果包的层次比较多的话，整个代码结构仍然会变得难以读懂。
而在Fantom中，包的概念被容器（Pod）所代替，代码被组织为两个层次：
容器和类。
于是代码呈现一种扁平的两层结构：
图2.Fantom的代码结构
实际上Fantom中的容器不仅能完成代码管理的工作，还能提供代码部署时的支持，在这点上，它相当于Java中的Jar文件，或者.NET平台上的DLL文件。
我们可以把之前的HelloWorld程序包装进容器中，虽然对于这种规模很小的程序没有什么用处，但是可以通过这个过程了解Fantom下容器的概念，以及打包代码库的方法。
这里以Linux环境下为例。
首先我们需要设置容器的目录结构，选择一个目录作为容器的工作目录，过一会儿我们要在这个目录下放置编译脚本。
再选择一个目录作为代码目录，放置待编译的代码，为了方便，我们把代码目录放在工作目录下，结构如下所示：
清单22.目录结构
hello/
build.fan
source/
hello.fan
这里的build.fan就是编译脚本，实际上它也是以Fantom源代码形式编写的，内容如下：
清单23.编译脚本
classBuild:
build:
:
BuildPod
{
newmake（）
{
podName="hello"
summary="helloworldpod"
depends=["sys1.0"]
srcDirs=[`source/`]
}
}
我们可以看到，这个编译脚本实际上创建了一个BuildPod的派生类，并在构造函数中设置了必要的一些参数。
容器build中提供了很多用于编译Fantom代码库的功能，读者们可以参考Fantom的文档库查询详细的介绍。
对于HelloWorld程序来说，我们只需要一个源代码文件hello.fan，它的内容如下：
清单.24HelloWorld代码
classMain
{
staticVoidmain（）{echo（"Helloworld!
"）}
}
由于编译脚本实际上也是Fantom源代码，我们只需要使用Fantom解释器运行这段脚本就能完成编译：
清单25.编译HelloWorld容器
root@computer:
~/hello#fanbuild.fan
compile[hello]
Compile[hello]
FindSourceFiles[1files]
WritePod[file:
/usr/local/fantom/lib/fan/hello.pod]
BUILDSUCCESS[39ms]!
代码已经编译完成了，我们可以在命令行中访问容器里的方法：
清单26.在Shell中访问容器中的方法
root@computer:
~/hello#fanhello
Helloworld!
root@computer:
~/hello#fanhello:
:
Main
Helloworld!
root@computer:
~/hello#fanhello:
:
Main.main
Helloworld!
同样也可以在代码里访问容器里的方法。
创建一个新的文件AccessPod.fan，加入如下代码：
清单27.在代码里访问容器中的方法
usinghello
classAccessPod{
staticVoidmain（）{hello:
:
Main.main（）}
}
root@computer:
~#fanAccessPod.fan
Helloworld!
在前面的例子中我们可以看到，编译Fantom源代码得到的是.pod文件，这种文件中包含了编译Fantom源代码而生成的字节码（我们称之为Fcode）、常量池以及程序运行必须的资源文件等。
实际上它是一个普通的zip文件，您可以使用任何解压缩工具来查看其中的内容：
清单28.解压pod文件
root@computer:
~/fantom/lib/fan#unzip./hello.pod–d./hello
Archive:
./hello.pod
inflating:
./hello/meta.props
inflating:
./hello/fcode/names.def
inflating:
./hello/fcode/typeRefs.def
inflating:
./hello/fcode/methodRefs.def
inflating:
./hello/fcode/strs.def
inflating:
./hello/fcode
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