前言
之前在做Gitlab源代码的扩展工作，一直没有时间总结一下Ruby和Rails的内容。最近在看《Effective Ruby》，顺便总结一下Ruby的一些语言特性与进阶内容。此博文将持续不定期更新。
Ruby最基础的语法特性
true和false
在Ruby中，一切皆是对象。这个“一切”的概念很广，除了一般面向对象语言的对象概念以外，像class也是对象，true，false，nil等也都是对象。Ruby里用到的==，>=等比较操作符，统统都是对象方法。
在其他语言中，true和false往往是关键字。但在Ruby中，它们是不遵循命名规范和赋值规范的全局变量，它们的行为和全局对象一样，只是不以字符$开头，也不能放在赋值语句的左半边。他们都是TrueClass和FalseClass的实例对象。在Ruby中，除了false和nil，一切都是真值，都能让表达式为真，所以true的存在只是方便，是冗余的。
凡是某表达式返回false或nil都不成立，其他值都成立。但这样也有一个问题，就是不好区分false和nil方法。最简单的区分方法是用nil?方法，另一种是用==方法，false是方法的调用者。因为Object#==方法会比较方法调用者和参数是否属于同一对象。但要注意false要放在==左边作为方法的调用者，因为如果其他对象放在==左边，相当于调用它们的==方法，而这些对象很可能覆盖了Object#==方法，造成诡异的返回。
留心nil对象
在方法调用过程中，很可能产生nil对象，也很可能传入的参数本身就是nil。对这些对象调用方法往往会抛出nil:NilClass的NoMethodError错误。所以我们在处理对象是要十分小心。
最普通的方法是用nil?方法判断一下。或者用to_s，to_i，to_a等方法将对象进行转换。意思是，假如你某个对象是String类的对象，在调用方法前先用to_s处理一下，如果是正常对象则返回本身，如果是nil则返回””，这样在调用方法时就不会抛异常。同理，如果你要处理的对象正常情况下是Integer或Array对象，则可以用to_i，to_a方法转换一下。
Array#compact方法还能去除Array里所有nil元素。
避免古怪的语法
由于受Perl语言的影响，Ruby的部分语法显得非常古怪，难以阅读，我们应有意识地避免这些用法。
String#=~方法匹配函数右边的正则表达式，返回匹配到的位置或者nil。同时，会将匹配到的结果设置到几个全局变量中，$1，$2，$3等等。但是，这些全局变量非常特殊，它们的作用域仅限于当前进程的当前方法内，相当于全局变量的局部变量，非常容易引起歧义，令人费解。我们可以用String#match方法代替，它会返回一个MatchData的对象的类数组对象，用数组的索引方法取得相应的匹配结果。还有一些其他的有关正则表达式的用法也会设置$1，$2，$3这些值，我们都要尽量避免。
Ruby用require来引入其他文件，它用一个全局变量$:来表示一个包含所有库的目录的数组，可见这种奇怪的变量非常难以理解，我们可以用$LOAD_PATH来代替。除此之外，还有$;，$/等类似的古怪变量，这些全局变量我们可以通过require(‘English’)来用一些更有描述性的别名来代替。具体的别名完整列表可以查阅English模块的文档。
Kernel#readline方法会从标准输入中读取一行，存储在变量$中。并且，如果Kernel#print没有参数调用时，会自动打印$变量的内容。Regexp#~试图使用右边的正则表达式匹配$_的内容，如果匹配成功返回位置索引否则返回nil。这种语法同样十分难以理解。我们应尽量避免。
常量
Ruby中的常量是可变的，改变常量的值会有warning，但不会报错。我们在使用常量时应用freeze方法将其冻结。
所有以大写字母开头的标识符都是常量，类和模块的名字自然也是常量。我们可以用freeze方法冻结常量所在的类或者模块，则该模块内的常量也不会被改变。
要冻结数组，还必须冻结数组内的每一个元素。
充分利用警告信息
警告分为编译时警告和运行时警告。我们在开发时建议把两种警告都开启。尤其是编译阶段警告非常重要。
Ruby允许在方法调用时不带空格，这样有时候会产生模糊代码，会有警告信息输出。这时候需要Ruby解释器去猜测你的意图，虽然暂时不影响程序的正确性，但最好还是规避这种情况。而且不带括号，会难以分清哪些是关键字哪些是方法调用。
还有一些警告是定义了变量没有使用，或者同一作用域内重复定义了相同的变量名。这些情况很可能是你在程序里有某些疏忽产生，所以警告信息非常有用。
在运行ruby时加上-w参数可以开启编译和运行时警告。或者直接设置环境变量RUBYOPT为-w。设置全局变量$VERBOSE为true开启运行时警告，为false关闭运行时警告。
面向对象
继承体系
当调用方法时，会从该对象的继承体系中寻找该方法。由该对象的类开始，沿着继承链上溯。在继承体系中还有一个单例类的概念，相当于匿名类，当我们include模块时会生成一个单例类插入继承体系中。寻找方法时后include的模块先寻找，相当于以压栈的方式把模块一个个插进去。我们可以单独定义某个对象的方法，这个方法为这个对象所独有的，也会作为单例类的方法插入继承体系中。前面说到，类也是一个对象，因此类方法也是作为该类的的单例类方法插入继承体系中的。
当继承体系中找不到该方法时，就会从起点开始搜索method_missing方法。
关于super
在子类中如果要调用基类重载的方法，就要用super关键字。如果调用时不加括号和参数，就会将子类的所有参数都传进基类方法中。如果基类方法不含参数，也要用空括号。
对于构造器方法也需要显式调用super来进行基类的初始化。
getter与setter
Ruby允许我们在方法末尾使用3个特殊符号：?，!，=。?和!只是规范与美学上的需要，但=的作用就非常大了。假如在类内有一个@value的实例变量，通过定义两个方法value和value=便相当于定义了getter与setter方法。并且，在使用value=方法时，Ruby解析器允许我们在=两边加入空格，显得像是直接赋值语句一样。
Ruby解析器解析=时，只有当有显式的方法接收者，才会解析成setter方法的调用，否则当成普通的赋值语句。因此，如果在类内部调用setter方法需要加上self。getter方法则方便很多，Ruby解析器现在作用域内寻找是否有同名变量，如果没有则解析为方法调用。
轻量化的类结构往往比哈希更好
我们可能比较喜欢用哈希来实现结构化数据。但如果我们对数据的封装性有更高的需求，或者需要一些更像类的特性时，用Struct类往往是更好地选择。
通过Struct.new把返回值赋给一个常量，就可以像类一样使用这个常量，它有getter和setter方法，并且initialize方法能初始化每个属性的值。我们还可以传入一个block，里面定义一些类方法和实例方法。
命名空间
为了防止相同名字的类产生冲突，Ruby用module作为命名空间来隔离。我们知道，module也是一种常量，而Ruby寻找常量使用两种技术：当前词法作用域以及继承体系。如果在当前词法作用域内无法找到该常量，就会沿着继承体系寻找。因此，有时候常量需要加上module限定符。module可以视作顶级常量，所有顶级常量都会存在Object类中，因此可以通过继承体系寻找到该常量。可以用::来限定顶级常量。
让命名空间结构与目录结构一致。
这里补充一下，常量可以在继承体系中寻找，类变量也可以。但实例变量是不继承的。
比较符
Ruby中所有运算符都是方法，例如==，>，<，>=等等。首先从表示等价开始谈起。
Ruby表示等价有4种方法：
- equal?是比较是否是同一对象，具有相同的object_id才为真。
- ==的默认实现与equal?相同，但我们一般用它来表示对象实际的值相等。基本类型的==实现往往有隐含的类型转换，我们自己重载的话可以考虑是否实现转换。
- eql?的默认行为也是和equal?一样，一般用来比较哈希的键是否相同。如果你定义的类有可能作为哈希的键，那么就要实现这个方法，同时还要实现hash方法。在比较两个对象是否表示相同键时，先比较它们的hash方法返回值是否相等，如果相等在比较eql?的返回值。我们在重载这两个方法时，往往是用实例变量或基本类型的这两个方法来代理实现。
- ===的默认实现是传给==。case语句相当于让每个when语句的操作数作为调用者调用===方法。Regexp定义了===函数，如果正则表达式与字符串参数匹配成功，则返回真。类和模块也定义了类方法版本的===操作符，如果右操作数是左操作数的一个实例，也返回真。如果我们有必要考虑自己定义的类对象用在case语句里的when语句，那么可以考虑重载===。
与==不同，其他比较符没有默认的继承。但<=>会从Object默认继承，只是没有按我们要求实现而已。我们需要当接收者和参数的比较没有意义时返回nil；接收者较小时，返回-1；较大时返回1；相等时返回0。在重载了<=>以后，通过引入Comparable模块，我们就实现了各种比较操作符的重载，我们一般用这种方法来实现重载比较符，包括==。如果我们需要让==额外包含类型转换功能，可以自己再手动重载。
Array的sort方法实际上用到了<=>。
这些重载一般是让类里的实例变量来代理实现的。
protected方法
Ruby里子类可以继承父类的私有方法，protected方法的用处是便于同类或有同一超类的两个对象共享私有状态用的。
优先使用类实例变量
我们可能考虑用类变量来实现单例模式。但类变量是与类绑定在一起的，超类中的类变量会被所有子类共享，任何这些类的实例变量都可以改变类变量。所以我们应该用类实例变量来代替。类也是对象，在类级别定义的和在类方法下定义的叫做类实例变量。它们的访问权限与一般对象的实例变量一样，也当然不会被子类继承。
集合
复制作为参数的集合
Ruby的对象作为参数传递进方法是采用引用传递的方式，这与Java是一样的。意味着改变传入的参数也会同时改变原对象。建议在不想改变原对象时用dup或clone方法进行复制。其中clone方法有两点不同于dup方法，一是复制时不改变冻结性，二是如果存在单例方法也会复制单例类。所以一般dup方法用得更多。
但是，如果对集合对象进行复制，只是浅复制，如果改变集合里的元素，仍然会影响原集合里的元素。如果是自己实现的类，可以重写initialize_copy方法，但如果是已有的集合类，则只能用Marshal来对集合进行序列化和反序列化来复制。但这样消耗的内存会更多，而且有些对象是无法序列化的。
用Array方法将函数参数转换成数组
由于Ruby变量不显示指定类型，在传入方法时有时候跟预期不一样。例如希望传入一个数组，但只传入一个变量或者nil。这时候，可以调用Array方法将参数转换成数组。nil将转换成nil，单个变量将转换成只含它本身的数组，原本是数组则简单地转发出去。
使用集合类
高效地查找数据我们倾向于使用哈希而非数组。但如果我们的需求仅仅是判断容器内是否包含某元素，哈希的功能显得有点冗余了，而且由数组转换成哈希时不够美观。Set类可以满足我们的需求。它的内部是用哈希实现的，可以传入一个数组来直接用Set.new来初始化，形式较简洁。之后就可以用include?方法来判断是否包含某元素了。
但如果查找的次数极少，相对于初始化来说几乎次数差不多，那么用Set或哈希其实时间上优化不是很明显，因为初始化仍然需要把原数组遍历一遍。
使用Set需要显式require，因为它在Ruby标准库而不是核心库中。
插入Set的对象当做哈希的键，因此如果要保存的是自定义的类，之前的eql?和hash方法在这里也能应用得上。
reduce方法
集合的reduce方法非常好用，它接受一个初始值和一个block作为参数。它会遍历集合，对每一个元素调用block，并且block里有一个累加器参数。这个累加器参数会保留上一次块调用的返回值，第一次调用的话则是reduce方法传入的初始值参数。
reduce方法允许省略初始值参数，这时会使用集合的第一个元素作为初始值而从第二个元素开始遍历。如果原始集合为空则会返回nil。所以最好都要带上初始值。并且要记住block的返回。
很多涉及集合的操作都可以用reduce重构，会使代码更简练。
考虑使用哈希的默认值
可以用Hash.new方法传入一个参数作为默认值，当访问不存在的键时会返回默认值，并且不会修改哈希对象。但是如果默认值是可修改的，例如数组，那么很可能会修改默认值，造成很多错误。建议传入的参数是一个块，它的返回值会作为默认值，并且不会修改默认值。但用块的话访问一个不存在的键会将这个键存入哈希。
正确检查一个哈希是否包含某个键使用has_key?方法。因为设置了默认值的哈希不会返回nil，不能用hash[key]的返回值来判断。这时候设置默认值需要十分谨慎。用Hash#fetch方法会更加安全。
使用代理而不是继承
我们可能想要实现一个改良版的集合类或者其他核心类，这时候应该优先使用代理，这可以给我们带来更大的灵活性。通过require(‘forwardable’)并且继承Forwardable类，我们可以使用def_delegators方法实现代理。
异常
使用定制的异常
当raise直接传字符串时，抛出RuntimeError，这个异常有点表意不明，推荐使用其他特定的异常类或者自定义的异常类作为参数传给raise。这样能抛出更有用的信息。自定义异常类需要继承StandardError，并且类名要以Error结尾。
如果自定义的异常类重写了initialize方法，需要确保其调用了super方法，最好以错误信息作为参数。在initialize方法中再次设置错误信息，会覆盖在initialize中设置的。
raise方法可以传入类对象或者实例对象作为参数，这两种方法没有什么不同。
捕获具体的异常
以白名单法捕获异常，即捕获知道怎么处理的异常，尽量不捕获不知道如何处理的异常。如果在rescue中又抛出了另一个异常，此时会离开原来的作用域，前一个异常信息会被丢弃，新异常会被抛出。可以在rescue中执行一个特殊方法，以异常对象作为参数，在方法中执行rescue，把原异常抛出。
通过块和ensure管理资源
ensure用来执行异常处理后的清理工作，但如果处处都有ensure就显得比较笨重，我们可以进行一下封装。将一个块与类方法绑定起来，在这个方法里调用块，并且执行一些清理工作。在方法里还可以用block_given?来判断是否传入块，用这种方法使得清理工作变得非常灵活且自动化。
不在ensure里使用return
在rescue里使用return会忽略掉所有StandardError异常，在ensure里使用return会忽略掉所有异常，必须避免。ensure里使用next和break也会丢弃异常。
限制retry的次数
如果需要在rescue里重试，可以使用retry关键字。避免可能无限重试，添加一个计数器来限制retry次数，并且等待一定的时间再重试。但延时有可能会加剧问题，可以用指数退避算法等方法来调整等待时间。
如果retry过程中又抛出了另一个异常，那么原始异常信息就会丢失。建议在日志里记录一下retry的信息。
throw控制流程
throw比raise更适合用来控制流程，可以搭配catch和throw来跳出作用域。但如果滥用，会使得调用栈十分复杂，应尽量用简单的办法来控制流程，例如方法调用和return，代替catch和throw。