Scala

다중패러다임 프로그래밍 언어로, 객체지향 언어의 특성과 함수형 언어의 특성을 함께 가진다. JVM 상에서 구동되고 Java와 상호 호환이 가능하다. 스위스 로잔 연방 공과대학교(EPFL)의 마틴 오더스키(Martin Odersky)가 개발했다. 트위터, 링크드인 등의 기업에서 활발하게 사용 중이지만, 메이저 언어의 자리는 아니다. 마이너 중에서 메이저인 정도.

Scala라는 명칭은 이탈리아어로 계단을 뜻하기도 하지만[1], Scalable Language에서 따온 것이기도 하다. 후자의 이유로 scala는 한국에서 이르는 것과 같이 '스칼라 (skah-lah)'라고 읽으라 마틴 오더스키가 공인했지만, 영어권에서는 '스케일러 (skay-lah)' 라고 자주 부르는 모양이다.

여담으로, Pascal 언어를 만든 Niklaus Wirth 교수는 ETH(Eidgenössische Technische Hochschule) Zürich 에 재직할 당시 Martin Odersky를 지도했고, Odersky 는 이 연구실에서 박사학위를 받았다. 이후 Odersky가 EPFL에 교수로 재직하면서 함수형 언어와 함께 Java의 기능 확장에 대한 연구 도중 탄생한 언어가 Scala다. 프로그래밍 언어론을 제대로 연구한 사람이 만들어서 그런지 매우 강력하나, 그 만큼 잘 공부하고 사용하는 것이 생각보다 쉽지 않다.

Stack Overflow의 2018년 개발자 설문에 따르면, 미국에서 언어별 평균 연봉 1위라고 한다. (전세계 기준으로는 7위) 언어별 연봉 항목이 생긴 2016년 이래로 미국에서는 쭉 1위를 유지하고 있다.

스칼라는 마틴 오더스키가 자바 제네릭 컴파일러를 개발하며 느꼈던 자바의 여러가지 단점들을 근본적으로 수정하고, 추후 프로그램 언어 연구를 위한 연구 플랫폼으로 함께 사용하기 위하여 디자인한 언어이다. 따라서 언뜻 보기에는 자바와 비슷해 보일지 모르나 여러가지 측면에서 더욱 발전된 형태를 가지고 있다.

언어 이름이 괜히 Scalable[2] Launguage인 게 아니다. 쉽게 언어를 확장하여 도메인 특화 언어(Domain Specific Launguage;DSL)을 만들 수 있다. 스칼라에서는 DSL 제작을 언어 차원에서 작정하고 밀어주기 때문에 DSL 제작이 적은 소스로도 용이하며 DSL과 오리지널 스칼라를 섞어 쓰기도 쉬워 DSL 사용도 어렵지 않다[3]. DSL 정의의 단적인 예로 BASIC 문법을 정의한 BAYSICK 이 있다. #

스칼라에서는 자바에선 불가능했던 식별자명[4]을 식별자에 붙일 수 있다. 예를 들어 +라는 메소드를 정의하면 first.+(second)같은 식이 유효해진다. 여기에 더해 스칼라에선 a.f(b)를 a f b의 형태로 쓸 수 있기 때문에 first + second도 유효하다. 이런 식으로 자바에선 불가능했던 연산자 오버로딩을 할 수 있다. [5]

암묵적으로 어떤 객체를 다른 타입으로 변환할 수 있다. 이것을 이용해서 위임을 편하게 만들어 원래 타입에 존재하지 않는 메소드를 애초에 있던 것처럼 호출할 수 있다. 예를 들어 자바의 BigInteger를 사용하려 하는데 .add()등을 사용하지 않고 암묵 변환을 이용해서 보조 클래스를 만들면 BigInteger에 + 등의 연산자를 적용할 수도 있다. 또한 암묵적으로 메소드 인자에 쓰일 값을 받을 수 있다[6]. 별 생각 없이 쓰던 메소드의 정의를 살펴보면 듣도 보도 못한 인자 몇개가 붙어있는 것을 가끔 볼 수 있다.

인자로 함수를 넘기다 못해 아예 코드 블록을 넘길 수 있다. 사실 구현 자체는 단순히 인자 없는 익명 함수에서 인자를 받는 부분을 생략하는 것 뿐이지만, 호출 측에서는 코드를 그대로 넘겨서 호출할 수 있다. 즉 아예 처음부터 언어에 있었던 것 같은 기능을 만드는 것도 가능하다.

얼핏 보면 클래스는 아닌데 상속[7]을, 그것도 여러 번 할 수 있는 점에서 자바 인터페이스와 비슷해 보일 수도 있다. 실제로 자바 인터페이스를 스칼라에서는 트레이트로 인식하며, 그냥 트레이트를 자바 인터페이스처럼 사용해도 좋다. 하지만 트레이트는 자바 인터페이스와는 달리[8] 구체적인 구현을 담고 있으며[9], 믹스인이 가능하다. 예를 들어, Server extends Logger라는 클래스가 있다고 쳐보자. Server의 인스턴스를 만들 때, Server extends FileLogger라고 선언하면 파일로 로깅하며, Server extends NetworkLogger라고 하면 네트워크롤 통해 로그를 남긴다. 아니면 Server extends FileLogger with NetworkLogger라고 하면 파일과 네트워크에 모두 로그를 남길 수 있다(물론 상응하는 FileLogger와 NetworkLogger는 미리 작성해두어야 한다.). 즉 AOP를 언어 차원에서 지원한다. 또한 자바 인터페이스와 마찬가지로 구현하지 않은 메소드는 상속하는 쪽에서 구현해야 하므로 트레이트를 추상 클래스 급으로 만들어 놓고 믹스인으로 의존성을 주입할 수도 있다. 이런식으로 인터페이스처럼 보이지만 실은 믹스인할 수 있는 모듈이라고 보면 된다. 트레이트를 모듈로 쓰게 되면 with으로 트레이트를 쭉 쌓게 되는데, 여기서 착안해서 이런 방식을 케이크 패턴이라고 부른다.

자바의 장황함이 많이 개선되었다.

클래스의 생성자, 슈퍼클래스 상속, 슈퍼클래스 생성자 호출이 클래스 선언과 융합(...)되었다. 보통 class 클래스명(인자1,인자2,...) extends 슈퍼클래스명(인자1, 인자2, ...){...}의 형태가 된다. 클래스명 옆의 인자 목록은 기본 클래스 생성자의 인자 목록이며, 슈퍼클래스명 옆의 인자 목록은 호출할 슈퍼클래스의 생성자에 해당하는 인자 목록이다. 이 외에 생성자를 오버로딩하고 싶다면 보조 생성자를 추가로 만들 수 있다. 자바와는 달리 보조 생성자의 이름은 무조건 this이다. 위 형태에서 기본 생성자의 본문이 어디있나 궁금할 수도 있는데, 클래스 본문 전체가 기본 생성자의 본문이 된다는 구성이다.

필드를 선언하면 그 필드에 따라[10] 내부적으로 게터/세터가 생성된다. "객체.필드"이나 "객체.필드=값"으로 게터와 세터를 호출할 수 있다. 자동 생성된 게터와 세터는 명시적으로 오버라이드 가능하다. 단, 내부적으로 생성되는 게터/세터는 자바 스타일[11]이 아니기 때문에 자바 쪽에서 쉽게 호출할 수 있게 하려면 @BeanProperty 어노테이션을 사용해야 한다.

object 키워드로 싱글톤 오브젝트를 만들 수 있다[12]. 또한 스칼라에는 자바의 static에 대응하는 키워드가 없고 클래스와 같은 이름의 오브젝트(컴패니언 오브젝트)를 만들 수 있다. 때문에 자바에서라면 한 클래스 안에 존재했을 정적 코드와 클래스 코드가 자연스럽게 분리된다. 싱글톤을 원클릭으로 만들 수 있는 것도 장점이지만 static을 일일이 붙이지 않아도 되는 것도 사소한 장점이다.

변수의 타입, 함수의 반환값의 타입 등을 컴파일러가 추론해준다. 별 거 아닌 것 같아 보여도 코드 양이 줄어드는 데 큰 공여를 한다. 자바에서 Person p=new Person();이라고 썼던 것을 생각해보자.[13] 스칼라에서는 같은 타입 이야기를 두번 하지 않아도 된다. 함수 반환값 추론은 사실 의식적으로는 거의 쓰이지 않는다. 재귀에서는 추론이 불가능하며, 재귀가 아니더라도 클래스의 public 함수에서는 타입을 명시하는 게 관행이기 때문. 함수 반환값 추론이 빛을 발할 때는 익명 함수를 사용할 때이다.

apply는 C++에서 () 연산자를 오버로드하는 것을 떠올리면 된다. 예를 들어 배열을 임의 참조할 때 자바는 배열이 특수 객체로서 []을 사용할 수 있지만, 스칼라에서는 배열도 보통 객체 취급을 받으며 대신 apply가 구현되어 있어 ()로 임의 위치를 참조 가능하다. 또한 컴페니언 오브젝트에 apply를 구현해두면 생성자 대용으로도 쓸 수 있는데, 배열 등을 중첩할 때 new를 사용하지 않아도 되므로 편리하다. 심지어는 사실 함수 객체도 apply로 구현되어 있다(...).

익명 함수에 대한 편의 문법을 제공한다. 예를 들어 (a,b)=>a+b라는 익명 함수가 있다고 쳐 보자. 이것만으로도 익명 클래스에 메소드를 구현하는 것에 비해 충분히 짧지만, _+_라는 단 세글자로, 그것도 가독성이 매우 높게 축약하는 게 가능하다.

굳이 따지자면 자바의 switch~case문에 대응한다. 겉으로 보이는 차이점은 fall-through[14]가 없다는 점 정도지만, 가드와 unapply 메소드와 연계되어 switch문보다 복잡하게 실행된다. 사실상 unapply가 없으면 별 거 없는 그냥 시체가 된다.

unapply는 이름처럼 apply의 반대인데, apply처럼 괄호 안에 목록을 집어넣으면 그 안에 값을 집어넣는다. 즉 디스트럭처링(destructuring)을 손쉽게 하게 해 준다. 예를 들어, 조금 특수한 경우이기는 하지만, ("namu","나무위키")라는 순서쌍이 t라는 이름으로 선언되어 있을 때, (key, val)=t라고 써 넣으면 key와 val에 각각 "namu"와 "나무위키"가 들어간다. 이 예제처럼 단독으로 쓰일 수도 있지만, 보통은 패턴 매칭에서 구조를 분해하는 데 사용한다.

스칼라는 함수형 프로그래밍을 잘 지원한다.

val increment = (i: Int) => i + 1

함수형 언어의 기본 특징인데, 함수도 일반적으로 '데이터'라고 생각하는 Int나 String 타입의 값들과 동일한 취급을 받는다. 또한, 스칼라에서 모든 값은 객체이므로 함수도 객체이다.[15] 스칼라에는 인자의 갯수에 따라 Function0부터 Function22까지의 클래스가 기본으로 정의되어 있다. 따라서 함수도 다른 값처럼 변수에 담기고, 인자로 넘어가고, 값으로 반환될 수 있다. 함수 리터럴도 지원된다. 1이 Int 타입의 리터럴이고 "안녕 세계!"가 String타입의 리터럴이듯이, (i: Int) => i + 1 도 Function1[Int, Int]타입의 리터럴이다. 요새 자주 들을 수 있는 그 람다식 맞다.

스칼라를 처음 배우는 사람들을 대상으로 하는 많은 서적에서 변수 선언의 기본 방식은 val로 가르친다. val로 선언된 변수는 그 변수가 더이상 유효하지 않게 될 때 까지 그 값을 바꾸는 것이 불가능하다. 명령형 언어에서 자주 보이는 재 대입이 가능한 변수는 var로 선언해야 한다.

하지만 변수가 한번 선언된 이후에 다른 객체를 가리키지 못하게 하는 것만으로는 충분한 불변성을 제공해주지는 않는다. val로 선언된 변수는 다른 객체를 가리킬 수는 없지만, 가리키고 있는 객체의 상태가 바뀌는 것은 막지 못한다.
예를 들어,

val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5)
arr = Array(1, 2, 3) //다른 객체를 가리키는 것은 금지

은 불가능하지만

val arr = Array(1, 2, 3, 4, 5)
arr(0) = 0 //가리키고 있는 객체의 상태가 바뀌는 것은 허용

은 가능하다.[16]

이러한 결점을 보완하기 위해, 스칼라의 내장 콜렉션은 mutable(가변)과 immutable(불변)으로 나뉘어져 있고, 불변 콜렉션에는 원소에 대한 재대입이 불가능하다. 따라서 변경을 위해서는 변경된 새로운 콜렉션을 리턴하는 방식을 사용해야 한다. 위에서 든 예시인 Array는 가변 콜렉션이지만[17], 기본적으로 임포트되는 스칼라의 고유 콜렉션들(List나 Vector 등)은 불변이 기본값이다.

스칼라에서는 클래스 안에서도 되도록이면 var를 쓰지 않도록 권장한다.

스칼라의 for - yield문은 Haskell의 do 와 같은 기능을 가진 것으로, 루프와는 전혀 다른 성질의 것이다(스칼라를 시작할 때에는 거부감을 적게 하기 위해 for을 가지고 루프하는 것부터 배우긴 한다). for - yield 문은 모나드를 위한 문법으로, 중첩된 flatMap과 map, 그리고 filter (정확히 말하면 withFilter) 메소드 호출을 깔끔하게 해주는 역할을 한다. 모나드를 많이 사용하다 보면 언어 내부의 일종의 미니 언어라고 생각하고 작성하게 되는 경우가 많다.

For문의 활용에 대한 영상. 56분으로 꽤 길고, 영어임에 주의

OOP의 서브타이핑이 아니라, 타입클래스를 통한 다형성을 자연스럽게 지원하는 몇 안 되는 정적타입 언어 중 하나이다.[18] 이 중에서도 서브타이핑과 타입클래스가 동시에 자연스럽게 지원되는 언어는 스칼라가 유일하다(스칼라가 하이브리드라고 불리는 이유 중 큰 부분을 차지한다).

서브타이핑과 타입클래스가 동시에 지원되는 바람에 생긴 문제가 없는 것은 아니다. class나 trait이나 extends와 같은 것들이 언어 차원에서 키워드로 지원되는 것과 달리, 스칼라에서의 타입클래스는 하나의 패턴으로서 다른 언어의 기능들을 활용해서 지원되는 것이고, 언어 차원의 키워드가 제공되지 않는다. 따라서 라이브러리에 따라 조금씩 타입클래스를 작성하는 방법이 살짝씩 달라 호환되지 않는 경우가 발생할 수도 있다. 하지만 모든 분야마다 실질적인 표준으로 자리매김한 라이브러리들이 존재하고 대부분의 라이브러리들이 타입클래스의 작성 방식을 한 가지 방식으로 통일한 현 시점에서는 호환성 문제는 크게 걱정하지 않아도 된다.

스칼라의 모기업(?)인 Lightbend의 도구들이(Play, Akka 등) 엔터프라이즈 영역과 자바와의 호환성을 타겟으로 한다면 Typelevel 프로젝트의 도구들은 함수형 프로그래밍을 포함해, 스칼라 컴파일러의 능력을 극한으로 끌어낸 타입 안정성에 초점을 둔다. 따라서 함수형 프로그래밍을 하게 되면 scalaz와 cats라이브러리를 자주 보게 될 것이다.

1. JVM이 TCO를 미지원하기 때문에 많은 경우에 트램폴린을 통해 안정성을 확보하지만, 코드가 복잡해지고, 스택이 아니라 힙을 사용하는 이상 캐시미스가 필연적이라 성능이 하락한다.
2. 서브타이핑 지원으로 인해 전역 타입추론이 불가능하고, 지역 타입추론만이 가능하다.
3. 타입클래스 인코딩에 대한 언어 자체적인 내장 기능이 없다.
4. 암묵적인 요소를 많이 사용하면 컴파일 시간이 늘어난다.
5. Haskell보다 타수가 많다.
6. Haskell 등이 지원하는 몇몇 고급 기능을 지원하지 않는다. Kind polymorphism 등.[19]
7. 함수들이 기본적으로 커리잉(Currying)이 된 상태가 아니다.

스칼라에서 별다른 절차 없이 자바 코드를 100% 가져다 쓸 수 있다.[20] 원하는 자바 라이브러리가 있으면 sbt에서 불러오게 하면 된다. 자바에서 스칼라 코드를 그대로 쓸 순 없는데, 컴파일 결과물은 자바 바이트코드지만 스칼라에서 정의한 연산자, apply 등을 자바에서는 (당연히) 스칼라에서 쓰던 식으로 쓸 수 없기 때문이다. 명시적으로 바뀐 이름으로 호출할 수 있긴 하지만, 그렇게 하면 가독성이 안드로메다로 가므로 스칼라 쪽에서 자바 스타일로 인터페이스 계층을 깔자.

XML 리터럴을 지원한다. 즉 XML 문서를 만들어내고 싶으면 스칼라 소스 내에 XML을 하드코딩하는 행위가 가능하다. 또한 XML 리터럴 내에서 스칼라 코드를 집어넣어 동적으로 XML을 생성할 수 있다.[21] 또한 XPath 탐색을 지원해서 XML 파싱이 쉽다.

그러나 현재 가장 많이 사용되는 Semi-structured Document 를 위한 사실상의 표준은 JSON 이며, 이 때문에 왜 Scala 가 XML 을 문법 수준에서 지원하는지 의아할 수 있다. 이에 대해 한 발표회에서 밝힌 Scala 의 아버지 Martin Odersky 교수의 대답은 "Scala 를 처음 만들 당시에는 XML 이 잘 나갈 줄 알았다." 였다. 참고로 2000년대 초중반에는 이제 막 등장했던 XML 에 대한 관심과 열기가 지금과 달리 대단했으므로 Odersky 교수가 저렇게 판단한 것도 무리는 아니다. JSX를 생각하면 그렇게까지 틀린것도 아니다

스칼라 3(Dotty)에서는 지원 중단이 예정되어 있다.

컴파일 언어[22]이며 인터프리터가 따로 있는 것도 아닌데도 REPL[23]을 지원한다. 원리가 뭔가 하면 입력→컴파일→실행→출력의 과정을 거친다. (사실 REPL의 원조인 LISP 인터프리터도 이렇게 동작한다) 스칼라는 그렇게 느린 편은 아니라 컴파일까지 해도 웬만큼 긴 소스가 아니라면(사실 그만큼 긴 소스를 REPL에 넣는 게 이상하지만) 체감되진 않지만, 이 때문에 웹이나 안드로이드 등으로 스칼라 REPL을 포팅하기는 매우 귀찮다어렵다. 라이벌(?) 언어인 Clojure는 태생이 스크립트 언어라 안드로이드 REPL까지 나오는데도 스칼라는 소식이 없다.[24]

IDE는 이클립스[25]와 이클립스 기반으로 개발된 ScalaIDE가 있지만, Scala 지원을 정식으로 해주는 IntelliJ IDEA의 사용도가 더 높다.[26] 애초에 공식 홈페이지에서부터 IntelliJ를 권장하고 있다. 자바의 장황함이 많이 개선되었다지만 import 목록은 버틸 수가 없으니 날코딩은 추천하지 않는다. 텍스트 에디터에서 작업하려면 Metals를 활용해보자. Metals는 베타 버전의 LSP 서버 구현체인데, 실 사용에 큰 지장이 없을 정도로까지 개선되었다. Metals를 통한 VSCode나 Vim 서포트가 좋은 편이다.

빌드 툴은 Ant, Maven, Gradle이 삼분하고 있는 자바와는 달리 sbt가 사실상 표준이며, 나머지 자리는 Maven과 Gradle이 조금씩 차지하고 있다. 웬만한 스칼라 라이브러리 설치 가이드엔 대부분 sbt에서 설치하는 법이 포함되어 있다. build.sbt 파일에 빌드 스크립트를 작성하는데, 사실 sbt 파일도 약간의 암묵적인 정의가 들어간 스칼라 DSL이기 때문에 스칼라 코드의 대부분을 작성할 수 있다. 대신 build.sbt 대신 build.scala을 쓴다면 써야 할 양이 늘어나지만 일반 스칼라 코드와 완전 동일하게 작성할 수 있다.

웹 애플리케이션 개발용 프레임워크로 Play 프레임워크가 있다. Play는 많은 기업들에게 채택되어 안정성을 입증받은 프레임워크이다.

테스팅 프레임워크는 ScalaTest가 폭넓은 테스트 선택폭[27]으로 인해 널리 쓰인다. ScalaTest 외에도 Spec2, Scalacheck 등의 프레임워크가 있다. JUnit을 그냥 사용하는 것도 가능하다.