怎么理解函数式编程思维?

news2024/10/7 9:20:54

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(2023年9.29号,正月十五家乡的月亮)


理解函数式编程要注重思维的转变。函数式编程聚焦于简洁的高阶函数,高阶函数注重封装底层运作原理来解决复杂的业务场景,比如 Scala、Groovy、Clojure 语言:

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静态类型必须先指定变量和函数的类型,而动态类型则允许推迟指定类型。强类型的变量“知道”自己的类型,允许反射和对实例作类型测试,且一直保有自身的类型信 息。弱类型的语言相对不了解变量所指向的内容。

命令式告诉计算机执行的步骤,一步一步告诉它怎么做。函数式更注重“做什么”本身,函数式编程是面向数学的抽象,函数式的代码里只有函数和数据。

函数式编程提供以下几个特性,让开发抛开细节,投入到更高的抽象工作中:

  • 高阶函数
  • 闭包:由函数(环境)及其封闭的自由变量组成的集合体,比如 Java Script 和 Groovy 都提供了闭包的概念。
  • 柯里化和函数的部分施用:柯里化指的是从一个多参数函数变成一连串单参数函数的变换。部分施用指通过提前代入一部分参数值,使一个多参数函数得以省略部分参数,从而转化 为一个参数数目较少的函数。
  • 递归: 命令式与函数式最大一个区别是,当需要重复做一件事时,命令式喜欢用循环,而函数式更偏好递归。
  • Stream 和作业顺序重排
  • 记忆(memoization)和缓求值(laziness): 类似于命令式编程的缓存,Groovy、Clojure 都提供了记忆的功能。

函数式语言的重用表现在函数的通用性上,它们鼓励在数据结构上使用各种共通的变换,并通过高阶函数来调整操作以满足具体事项的要求。比如函数式编程语言用一组关键数据结构(如 list、 set、map)来搭配专为这些数据结构深度优化过的操作,基于这些关键数据结构和操作组成的一套运转机构上面,按需要“插入”另外的数据结构和高阶函数来调整机器来解决具体的问题。再比如函数式编程语言提供了如 Either 类、Option 类来优化异常处理问题等。

​ 在模式与重用方面,Java 提供了经典的 23 种设计模式来解决复杂的业务问题,函数式编程让这些设计模式有了三种归宿:

  • 模式被吸收成为语言的一部分。针对于工厂模式,Groovy 语言直接提供的高阶函数特性可以让我们节约大量的八股代码。针对工厂模式,在设计模式的语境下,柯里化相当于产出函数的工厂。针对策略模式, Groovy 语言以代码块定义的形式为开发提供了便利。
  • 模式中描述的解决办法在函数式范式下依然成立,但实现细节有所变化。针对享元模式,函数式编程提供的记忆功能发挥了重要作用。
  • 由于在新的语言或范式下获得了原本没有的能力,产生了新的解决方案

​ 现实应用方面,Java8 提供了基于 lamda 表达式的函数式编程,但 Java 非函数式编程语言,Java 将问题域封装在对象之内,并允许通过业务操作来改变对象的状态,完全与函数式编程“变量无状态”的思想背道而驰。那么函数式编程能应用于企业级需求解决方案吗?从另一个角度来思考,Java 是面向对象的的编程语言,领域驱动设计(DDD)是面对企业级需求的解决方案,DDD 的战术设计趋向于 CQRS 架构,而基于“变量不可变”的特性的函数式编程把 CQRS 架构作为基础设施,所以能把函数式编程视为企业级需求的解决方案吗?很明显不能,DDD注重模拟现实世界,函数式编程思维并没有试图模拟现实世界,所以无法满足复杂的企业需求,函数式编程大处理大量数据方面比面向对象方式更具有效率,正解是面向对象编程是解决企业级需求的解决方案,解决过程中会产出大量的数据需求,可借力函数式编程。另外,《函数式编程思维》作者提到多范式语言组合才是趋势,这一点很认同,未来语言必是混合的。编程语言是我们在计算机世界里解决问题的工具,函数式更注重What而命令式更注重How。对于解决问题的能力,没有高低强弱之分,只是角度和工具不同而已。

附:《函数式编程思维》读书笔记
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