再识函数式编程

Posted 2021-04-09 CodeThings

关键词：引用透明（Referential transparency），副作用，对调用者无副作用，纯函数，柯里化（currying），编程范式paradigm，声明式编程

之前陆陆续续接触和学习了函数式编程，这次是再梳理和再认识。

Java8流收集器带来的启示

我们可以选择在Java的接口里定义若干函数式接口，这样这个接口所实现的逻辑便被分割成了若干函数式接口。在抽象层，关心的是封装过程中涉及的入参的类型和转化。具体的抽象数值计算交给调用方传入，比如Java JDK里的Collectors就是使用这种思路完成的对各种流做收集的工具类

副作用与引用透明

函数的副作用是指：调用该函数的过程里，修改了任何全局数据结构或者任何传入的参数结构。

没有副作用的函数就是纯粹的函数，以kotlin为例

fun f(x:Int): Int{
    return x + 1
}

函数f就是纯粹的函数（纯函数），没有副作用。

有一种特殊情况，尽管函数修改了全局变量，但是对于这个函数的调用者没有产生影响，也可以认为这个是函数式的。比如对于I／O的读写，这类输入输出结构是独立于运行环境之外的系统全局变量

fun foo(message: String){
    println(message)
}

foo函数就是非纯函数

引用透明：调用纯函数这被称为引用透明

柯里化

函数式编程里，还有一个概念叫做函数柯里化。即是把一个带多参的函数转成带部分参数的函数，它返回一个新的函数，剩余的参数传入这个新的函数。用公式表达即为：f（x,y） = (g(x))(y)

柯里化能让一大块逻辑以入参的维度划分成几个子模块，增加了灵活，逻辑粒度更细腻了，能更好的应对业务场景的变动。

函数式的解决思路

如何解决数据结构修改的可见性缺陷？

函数式的解决办法是禁止使用带有副作用的方法，由于函数式方法不允许修改任何全局数据结构或者任何传入的参数，因此如果需要使用表示计算结果的数据，则创建它的一个副本而不直接修改现存的数据结构。也即在做任何改动之前都创建一份新的数据结构，只要确保按照用户的需求传递给他正确版本的数据结构就好了。

如何保存状态？使用递归

在Java里，被final修饰的对象能保证的不会有新的引用指向该对象，但是对象本身的数据结构允许改变，这是违背函数式引用透明原则的。

模式匹配

先看个Kotlin的模式匹配，不完全的pattern matching

when (x) {
    in 2..20 -> print("x is in the range")
    in Numbers -> print("x is valid")
    else -> println("none")
}

其实Kotlin对模式匹配支持的不够好

函数式编程的优势

• 天然的支持并发

一旦并发和可变状态的对象揉到一起，它们引发的复杂度要远超我们的想象。而纯函数由于输出的值只依赖于输入，所以可以放心的在多个线程调用。

• 代码逻辑接近自然语言的逻辑，各种DSL就是通过函数式的语言特性来组织的，这样的实现得益于引用的改动，行为的参数化

参考资料

Java8实战

现代编程语言最有趣的 10 大特性

Data class 是好东西，Kotlin 就差一个 pattern matching 了