函数式编程范式的理解
2015年06月29日函数式语言设计模式
最近看了一个视频，是ScottWlaschin在伦敦进行一个关于函数式编程模式的演讲 这个演讲给了我很多启发，所以顺便结合自己的理解，做一下终结。
Functional Patterns 函数式语言的设计模式
这里有几句关于几种编程范式的话，觉得挺有意思的：
Do I need to preserve state? (e.g: some entity in a game) -> OOP.
Am I transforming some input into some kind of output? -> functional. (most of the code).
Something algorithmicky? -> procedural.
再配上ppt上面的图，好搞笑，哈哈
函数式语言的设计模式的主要几个原则
-
Functions 函数
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Types 类型
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Composition 组合
核心的FP设计
这里其实说的是对函数式语言的一些直观的理解，可以从这几个角度去理解,什么 是函数式范式与面向对象相比，为了同样的工程目标，用了完全不同的概念。
Steal from mathematics
函数式语言里面的确很多数学的概念，映射，尾递归，变换，不可变变量，高阶 函数等用数学的角度去处理数据以前在学习高等代数的时候，一个很重要的概念 就是映射，矩阵就是一个映射𝒜。而映射可以作用于不同的集合。
- Input and output values already exit
- A function is not a calculation , just a mapping
- Input and output values are unchanged(immutable不可变的变量)
从上面这几点可以看出，函数式语言里面的函数的概念其实可以理解为一个映射 𝒜/f(x)的意思而不是运算的集合。
比较有趣的是这一个，Functions can work on functions 元素是函数的集合之间 也是可以映射的，也就是输入函数，然后输出是函数,这里可以明白为什么函数式 语言函数是可以作为参数，返回值了。
- Purity 什么是纯函数？
Pure functions are easy to reason about
customer.SetName(newName); //setName之后customer状态是不是被改变了？
var name = customer.GetName();
let newCustomer = setCustomerName(aCustomer,newName)
let name,newCustomer = getCustomerName(aCustomer)
//在函数式语言里面，没有状态所以更加pure?
Pure functions are easy to refactor
let x = doSomething()
let y = doSomethingElse(X)
return y + 1
- 另外一些如果函数是pure的好处
- Laziness 延迟求值 only evaluate when I need the output
- Cacheable results same answer every time – “memoization” 缓存函数结果
- No order dependencies I can evaluate them in any order I like 执行的时候，不需要根据函数定义的顺序，不用跟c语言那样
- Parallelizable “embarrassingly parallel” 可以拥抱并发
上面说的各种也就是函数没有状态没有副作用，而且变量不可变 ==> 就代表了 purity 这里我想起erlang里面，其实很多时候函数都不是纯函数，其实也是有side effects的
Types are not classes
函数式语言里面的类型跟类还是有很大区别，虽然类本质上也是一堆数据（函数也可以看成是数据）
什么是类型？ 类型应该是数据的定义 类型区分了数据Data以及数据操作的行为 Behaviour
Functions are things
let z = 1; let add x y = x + y; 变量的定义跟函数的定义都是用
let关键字
数学里面其实可以认为一切都是函数，f(x) = C,其实我们通常说的常量，在数学概念的理解，应该叫 常函数。
函数可以做参数，可以做返回值，可以在函数内定义，就是说一般 变量能出现的地方，函数也能出现。
Composition everywhere
函数式语言没有继承,接口的概念，基本都是利用组合去实现继承的功能。
- 函数组合
- 类型的组合
领域模型的设计-类型的设计
Types represent constraints on input and output
类型代表输入输出的约束，也是程序的文档
type Suit = Club | Diamond | Spade | Heart
type String50 = // non-null, not more than 50 chars
type EmailAddress = // non-null, must contain ‘@’
type StringTransformer = string -> string
type GetCustomer = CustomerId -> Customer option
type PaymentMethod =
| Cash
| Cheque of ChequeNumber
| Card of CardType * CardNumber
OO version:
interface IPaymentMethod {..}
class Cash : IPaymentMethod {..}
class Cheque : IPaymentMethod {..}
class Card : IPaymentMethod {..}
class Evil : IPaymentMethod {..}
函数就是一个输入集合，输出集合之间的变换 从图左上角看到，外部数据与系统内部的数据类型是怎么转换的 可以更加清晰的理解系统的逻辑，系统逻辑是由数据驱动的，系统的逻辑就是数据流的表现
Function are parameters 函数作为参数
参数化所有的东西
public static int Product(int n) {
int product = 1;//初始化
for (int i = 1; i <= n; i++)//遍历
{
product *= i;
}
return product;
}
public static int Sum(int n)
{
int sum = 0;//初始化
for (int i = 1; i <= n; i++)//遍历
{
sum += i;
}
return sum;
}
Sum 与 Product 里面 for 这个遍历操作是一样的，可以抽象出来
如果用F#是这么写
let product n =
let initialValue = 1
let action productSoFar x = productSoFar * x
[1..n] |> List.fold action initialValue
let sum n =
let initialValue = 0
let action sumSoFar x = sumSoFar+x
[1..n] |> List.fold action initialValue
let printList anAction aList = for i in aList do
anAction i
// val printList :
// ('a -> unit) -> seq<'a> -> unit
接口？函数类型就是接口
- 策略模式
Object-oriented strategy pattern:
class MyClass
{
public MyClass(IBunchOfStuff strategy) {..}
int DoSomethingWithStuff(int x)
{
return _strategy.DoSomething(x) }
}
F#:
let DoSomethingWithStuff strategy x = strategy x
- 装饰模式
Functional equivalent of decorator pattern
let add1 x = x + 1 // int -> int
let logged f x =
printfn "input is %A" x
let result = f x
printfn "output is %A" result
result
let add1Decorated = // int -> int
logged add1
[1..5] |> List.map add1
[1..5] |> List.map add1Decorated
- 依赖注入？IOC？
Chainning Functions
- Error handling ,Async
- Monads
Dealing with warpped data
- Lifting ,Functor
- Validation with Applicatives
Agrregating data and operations
- Monoids