函数式编程思维第一章为什么

Posted 2021-04-09 从头开始自学java

学习编程范式的困难

学习一种全新的编程范式，困难并不在于掌握新的语言。语法不过是些小细节罢了。真正考验人的，是怎么学会用另一种方式去思考。
用“函数式”的方式编写代码牵涉到诸多方面，包括设计上的种种取舍、不同重用单元的作用等。比起语法，更看重思路。

所有的语言都趋向函数式

所有的语言都日渐向函数式靠拢。

范式转变

计算机科学的进步经常是间歇式的，好思路有时搁置数十年后才突然间变成主流。
第一种面向对象的语言Simula 67是1967年发明的，可是直到1983年诞生的C++终于流行起来以后，面向对象才真正成为主流。
再优秀的想法也得等待技术基础慢慢成熟。早年Java总被认为太慢，内存耗费太高，不适合高性能的应用，如今硬件市场的变迁把它变成了极具吸引力的选择。

函数式编程的发展轨迹与面向对象编程十分相似，它也是诞生在学院里。

举例说明命令式和函数式的区别——词频统计

java8之前的版本：

对于提倡以步进方式处理集合（正则表达式的匹配结果）遍历的语言来说，这是司空见惯的编码风格。
在一个迭代块里完成三项操作，这是牺牲了代码的清晰来换取执行性能。

Java 8版本：

命令式编程风格迫使我们出于性能考虑，把不同的任务交织起来，以便能够用一次循环来完成多个任务。而函数式编程用map()、filter()这些高阶函数把我们解放出来，让我们站在更高的抽象层次上去考虑问题，把问题看得更清楚。

跟上语言发展的潮流

所有的主流语言都在进行函数式方面的扩充。

把控制权让渡给语言/运行时

自动垃圾收集
人生苦短，远离malloc。
把乏味单调的任务托付给语言和运行时。
Java接管内存分配减轻了我们的负担，函数式编程语言让我们用高阶抽象从容取代基本的控制结构，也有着同样的意义。
将琐碎的细节交托给运行时，令繁冗的实现化作轻巧。

简洁

函数式抽象和面向对象抽象的关键区别：面向对象编程通过封装不确定因素来使代码能被人理解；函数式编程通过尽量减少不确定因素来使代码能被人理解。

精细地控制谁能够感知状态和改变状态——“不确定因素”（moving parts）

与其建立种种机制来控制可变的状态，不如尽可能消灭可变的状态这个不确定因素。其立论的根据是这样的：假如语言不对外暴露那么多有出错可能的特性，那么开发者就不那么容易犯错。

在面向对象的命令式编程语言里面，重用的单元是类和类之间沟通用的消息，这些都可以用类图（class diagram）来表述。
OOP的世界提倡开发者针对具体问题建立专门的数据结构，相关的专门操作以“方法”的形式附加在数据结构上。

函数式语言提倡在有限的几种关键数据结构（如list、set、map）上运用针对这些数据结构高度优化过的操作，以此构成基本的运转机构。开发者再根据具体用途，插入自己的数据结构和高阶函数去调整机构的运转方式。

比起一味创建新的类结构体系，把封装的单元降低到函数级别，更有利于达到细粒度的、基础层面的重用。

函数式程序员喜欢用少数几个核心数据结构，围绕它们去建立一套充分优化的运转机构。面向对象程序员喜欢不断地创建新的数据结构和附属的操作，因为压倒一切的面向对象编程范式就是建立新的类和类间的消息。把所有的数据结构都封装成类，一方面压制了方法层面的重用，另一方面鼓励了大粒度的框架式的重用。函数式编程的程序构造更方便我们在比较细小的层面上重用代码。

举例说明——Java版本

indexOfAny()方法的参数是一个CharSequence和一个数组，它会在CharSequence中查找数组里的字符，并返回任意一个字符第一次出现的索引位置。

对于searchChars中的任意字符，在目标字符串中查找该字符第一处匹配的索引位置。

举例说明——Scala版本

Scala的zip()方法将（从0到输入字符串长度值的）数字集合与String对象中所含字符的集合对位结合，组成一个新的、由数字和字符对构成的集合。

zip方法得名于它像拉链（zipper）一样让两个集合对齐咬合在一起。

null的存在是Java语言的一大混乱来源：它到底是一个有效的返回值，还是表明返回值缺失了？包括Scala在内的很多函数式语言通过Option类来避免这种语义上的含混，其取值要么是表示没有返回值的None，要么是容纳了返回值的Some。

scala版本的程序可以直接修改为返回匹配项的一个缓求值列表：