202009/yaoyinghui/cn.md · WXClientDevGroup/TechTrans

# 实用函数式编程
## 2017/7/11
  
认真研究实用函数式编程，大概始于十年前。我们看到如Scala、Clojure和F#等语言开始吸引人们的注意力。这一行为并不仅仅是普通的表达热情：“酷，一种新的语言”。有一些东西真实的驱动着它——我们是这样认为的。 
  
摩尔定律告诉我们，计算机的速度每18个月翻一倍。这个定律从1960年一直适用到2000年，然后它结束了，完全的结束了。时钟频率到达了3G赫兹，然后逐渐稳定，达到了光速限制。信号无法以更快的速度在芯片表面传播。 
  
所以硬件设计师改变了他们的策略。为了获得更多的吞吐量，他们添加了更多的处理器核心。为了给这些核心提供空间，他们从芯片上移除了许多的缓存和流水线硬件。因此，处理器比之前更慢了一点，但更多的是吞吐量增加了。 
  
8年前我首次获得了我的双核计算机。两年后我获得了四核计算机。核心的扩展趋势开始了，并且我们明白这会以我们无法想象的方式影响软件开发。 
  
我们的一种对应方法是学习函数式编程（简称FP）。FP强烈建议不要在初始化后更改变量的状态。这在并发上有深远影响。如果你不能修改变量的状态，你就可以避免竞争状态。如果你不能修改变量的状态，你就可以避免同时更新的问题。 
  
这个理所当然的被认为是处理多核问题的解决方法。随着核心扩展，并发、同时性将成为重要问题。FP应该提供编程风格来缓解在单个处理器中处理1024个核心的问题。 
  
因此每个人都开始学习Clojure，Scala，F#，Haskell，因为他们知道列车正在驶向他们的轨道上，他们希望可以在它到来前做好准备。 
  
但是列车并没有到来。六年前我获得了一台四核笔记本电脑。从那时起我又得到了两台。下一台我将得到的笔记本电脑看来也是四核的。我们看到了又一个稳定期了吗？ 
  
> **顺便说一句，昨天晚上我看了一部2007年的电影。女主角正在使用一台笔记本电脑，在使用谷歌浏览精致的网页并用她的翻盖手机获取短信。太熟悉了。哦，它是过时的——我可以看到笔记本电脑是旧的型号，浏览器是旧的版本，而翻盖手机与现代手机相比，相去甚远。尽管如此，这个变化并没有2000年到2011年那样巨大，而且远没有1990年到2000年那样剧烈。我们看到了计算机与软件技术发展的平缓期了吗？**
  
所以，也许FP并不是如我们一开始所想的是决定性技术。也许我们并不会被多核心淹没，也许我们并不需要担心含有32768个核心的芯片，也许我们可以放松一下，然后再次回到更新变量的状态。 
  
我认为这是一个巨大的错误，如疯狂使用goto一样巨大，如放弃动态调度一样危险。 
  
为什么？我们可以从最初我们感兴趣的原因开始。FP使得并发更加安全。如果你要构建一个包含很多线程或进程的系统，那么使用FP可以大大减少竞争条件和并发更新带来的问题。 
  
还有什么原因呢？很好，FP更易于编写、阅读、测试和理解。现在我想象你们中一些人挥舞着手并朝屏幕呼喊。你已经尝试过FP并且发现它并不简单。所有映射、归约以及递归，尤其是尾递归都不简单。是的，我知道，但这仅仅是熟练度引起的问题。当你熟悉了这些概念，用不了多久就可以熟练开发，编程变得简单很多。 
  
为什么会变得更容易？因为你不必跟踪系统状态，变量的状态不会改变，所以系统状态保持不变。而且你不仅仅不用跟踪系统状态，你也不需要跟踪列表、集合、栈和队列的状态，因为这些数据结构都不能改变。在FP语言中，当你把一个元素推入栈中，你会获得一个新的栈，而无需修改旧的栈。这意味着程序员同一时间内兼顾的对象更少。少记忆，少追踪，因此代码更容易编写、阅读、理解和测试。 
  
那么你应该使用哪种FP语言呢？我最喜爱的是Clojure，原因是Clojure非常简单。它是Lisp的一种方言，Lisp是一种非常简单的语言。在这里，让我告诉你。 
  
这是Java中的函数：f(x)；  
  
现在，将它转换成Lisp中的函数，你只要简单的将第一个括号移到左边：(f x)。 
  
现在你知道了Lisp的95%，也知道了Clojure的90%。这个愚蠢的括号语法就是这些语言的语法差距。他们非常简单。 
  
现在我知道，也许以前你已经看过Lisp程序而且你并不喜欢所有这些括号。也许你也不喜欢CAR、CDR、CADR等等。别担心，Clojure的标点符号比Lisp多一点，所以会少一点括号。并且Clojure先替换了CAR，然后替换了CDR，最后替换了CADR。还有什么？Clojure基于JVM构建，允许访问整个Java库和其他你需要用到的Java框架或库。交互操作简单快捷，而且更好的是，Clojure允许使用JVM的OO（面向对象）功能。 
  
“等等！”我听到你说。“FP和OO是互不相容的！”谁告诉你的？那是胡说的！确实，在FP中你不能修改对象的状态。但是那又怎么样呢？就像将一个整数推入栈内而获得新的栈一样，当你使用方法调整对象的值的时候，你获取一个新的对象，而不是修改的旧的。一旦你习惯了，这个问题处理起来很简单。 
  
但是回到OO，我发现从软件体系结构级别上说，最实用的一个特性，是动态多态性。Clojure提供了访问Java动态多态性的所有权限。或许通过一个列子来说明更好。 
  
```
(defprotocol Gateway
  (get-internal-episodes [this])
  (get-public-episodes [this]))
```
  
上述的代码定义了JVM的一个多态接口，在Java中，这个接口如下所示： 
  
```
public interface Gateway {
	List<Episode> getInternalEpisodes();
	List<Episode> getPublicEpisodes();
}
```
  
在JVM层产生的字节码是相同的。确实，用Java编写的程序将会如写在Java中的一样调用接口。同样的，Clojure程序可以调用Java接口。在Clojure中如下所示： 
    
```
(deftype Gateway-imp [db]
  Gateway
  (get-internal-episodes [this]
    (internal-episodes db))

(get-public-episodes [this]
    (public-episodes db)))
```
  
注意函数参数db，以及所有方法如何访问它。在这个例子里，接口的执行过程仅仅是调用一些局部函数，传递参数db。 
  
也许最重要的是，Lisp和Clojure是同源的这个事实，意味着代码是程序可以修改的数据。这是显而易见的。如下代码：(1 2 3)代表了三个整数的集合，如果这个集合的第一个元素变成了函数，如：(f 2 3)，则这变成了一个方法。如此，所有在Clojure中使用的方法都是集合，而这些集合可以通过代码修改。因此，程序可以构造并执行其他程序。 
  
底线是这个，函数式编程很重要，你应该学习。而且如果问起你应该使用什么语言学习它，我建议的是Clojure。

WXClientDevGroup/TechTrans

简介

发行版

贡献者

近期动态

WXClientDevGroup/TechTrans .gitee-modal { width: 500px !important; }

简介

发行版

贡献者

近期动态

搜索帮助

WXClientDevGroup/TechTrans