函数式编程之组合性:函数式编程为什么如此吸引人?

x33g5p2x  于9个月前 转载在 其他  
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GC、Lambda、 Java8的流(Stream)概念其实都来自函数式编程。
他因何有如此魔力呢?

组合行为的高阶函数

在函数式编程:

  • 接收函数,作为输入
  • 或返回一个函数,作为输出

这种函数叫高阶函数(High-order function),就如高中数学的复合函数 f(g(x))。

高阶函数作用在于,可用它去做行为的组合:

find方法就是个高阶函数:接收一个函数作为参数,这样一些处理逻辑就能外置出去。
这段代码的使用者,就能按需组合。

高阶函数让代码编写方式出现质变:

  • 传统思维
    库的作者要提供一个个完整功能,就像findByNameAndBySno
  • 函数式编程思维
    作者提供的就变成一个个构造块,像find、byName、bySno。然后,使用者按需组合

这就是典型的函数式编程风格:

  • 模型提供者提供一个个构造块及组合方式
  • 使用者按需组合这些构造块,提供出新模型,供其他开发者使用
    模型层层叠加,最终构建整个应用。

一个好模型的设计就是逐层叠加。所以函数式编程的组合性,就是好的设计方式。

但把模型拆解成多个可组合的构造块就很考验开发者分离关注点。这是智力上的超越,而大多数开发者都只会无脑crud而已。

把模型拆成小的构造块,构造块足够小,就会发现一些通用构造块。

列表转换思维

函数式编程探索是从LISP语言开始,LISP源自“List Processing”,指明了这个语言的核心概念:List列表,最为常用的数据结构。

LISP认为大部分操作最后都可归为列表转换,即数据经过一系列的列表转换会得到一个结果。要理解这一系列转换,就要先理解每个基础的转换:map、filter和reduce等,MapReduce也就源自函数式编程里列表转换的模式。
若能正确理解,就能抛弃for循环。

比如,我有一组数[1、2、3、4]:

map

把一组数据通过一个函数映射为另一组数据。

经过map操作,这里用作映射的函数是乘以2,即这组数都乘2,就得到一组新数[2、4、6、8]。

filter

把一组数据按照某个条件进行过滤,只有满足条件的数据才会留下。

过滤函数:大于2,即只有大于2的数才会留下,得到的结果就是[3、4]。

reduce

把一组数据按照某个规则,归约为一个数据。

做个reduce操作,其归约函数是一个加法操作,也就是这组数里面的每个元素相加,最终会得到一个结果,也就是 1+2+3+4=10。

现在想知道学生里男生总数,可给Student类新增性别字段:

传统写法:

按列表转换思维,首先,过程分解:

  • 取出性别字段
  • 判别性别是否为男性
  • 计数加1

刚好对应map、filter、reduce:

  • map取出学生的性别字段
  • filter过滤性别男
  • reduce归约函数加1

分解后映射到代码上。Java 8也支持列表转换。为兼容原有API,提供了新接口Stream:,可将其理解成List的另一种表现形式。
于是使用Java8 Stream的写法:

基本和操作步骤对应,只是多了步将性别转换成1,便于后面计算。

map、filter和reduce只是最基础的三个操作,列表转换可提供操作要更多。只是大多数在这三基础封装。
比如,上面最后两步map、reduce,Java8 Stream接口提供了count:

同是处理一组数据,推荐函数式的列表转换,而非传统for循环:

  • 更有表达性的写法,案例也看到了,和我们想做的事一一对应
  • 这里提取出来比较性别的方法,它就是一个可以用作组合的基础接口,可以在多种场合复用

结构化编程提供的控制结构也是一层封装。熟悉函数式编程后,这些代码理解起来同那些控制结构无本质区别,只是抽象级别更高,提供更好表达性。

代码的表达性,有一个描述了做什么的接口后,具体怎么做就可以在背后不断优化了。
比如,如果一个列表的数据特别多,可考虑并发处理,而这种优化对使用端透明。MapReduce 甚至将运算分散到不同的机器上执行,但背后逻辑都一样。

面向对象与函数式编程的组合

  • 面向对象组合的元素是类和对象
  • 函数式编程组合的是函数

实际工作中如何将面向对象和函数式编程两种不同的编程范式组合运用。

  • 可以用OOP方式对系统的结构进行搭建
  • 然后,用函数式编程的理念对函数接口进行设计

一个好的函数式的接口,需分离关注点。虽然你不知道组合方式会有多少,但所有变化其实就是元素组合。

总结

面向对象关键在于结构的组合,而函数式编程在于函数接口的组合。

将单纯结构化的功能代码,重构成了领域模型+应用层引用的方式。属于领域模型的功能内敛,应用层对这些功能的复杂性无感。同时在多个应用层间,该领域模型的功能都是可以复用的,不管是代码去重还是复用性都有不错的提高

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