初識函數式編程的一點漫談

昨天看一些函數式編程、Haskell、Scala的書和文章，到半夜還莫名其妙：

「好像除了函數是一等公民外，沒發現什麼好處呀……不少人說學函數式能改變思惟方式，又不願說這改變具體是什麼。」

「javascript裏函數也是一等公民，用着也很爽，函數式比之，還有什麼好處？」

很不滿意地躺下，用手機繼續google之，忽然發現一篇文章，醍醐灌頂，馬上爬起來仔細閱讀，摸黑記錄（興奮得沒工夫開燈），發微博致謝。

「函數式編程的關鍵是不定義變量」，這至爲重要的一點，以前看的書和文章居然都沒強調——說是說過了，卻沒指出這是重點。

就連忙現想個功能，嘗試不定義變量地實現它，發現當有了這個勒定，函數語言天然會被「倒逼」着具有lambda等特性，由於我發現只用老java，不用java8語法，很難在「不定義變量」的約束下實現之，不知道是否是不可能實現，個人數學能力不足以證實之。

今天早上起來，趕快翻開《寫給大忙人看的java8》，使用java8語法完成程序。完成後重構一下，發現果真不出所料，最終代碼的結構，是函數複函數，函數套函數，主函數是超級大函數，而這些函數的分隔和關聯，着眼點就在其參數和返回值上。

數學裏，函數的意義是定義域到值域的映射，代碼裏寫的函數，其意義是參數集合到返回值集合的映射，爲了達成這從集合到集合的映射，在不準定義變量的狀況下，只有藉助java8的lambda和stream才能實現。

每一個函數都是從一個集合，變換到另外一個集合，這樣通過若干步變換，就實現了從程序的總參數，到程序的總結果的變換。

程序的意義原本就是從輸入到輸出的變換，輸入是用戶操做、網絡請求、定時器等事件引發的中斷，及存儲器某個地方現有的數據，輸出則是將一些數據寫到存儲器中，包括寫磁盤、寫顯存以讓屏幕顯示某些圖畫、寫數據庫、髮網絡請求調遠處接口等。能夠把程序的「總輸入參數」看作一個集合，「總輸出結果」看作一個集合，從參數集合到結果集合的映射，就是一個「大函數」，這與函數式編程的「主函數是超級大函數」是一致的。

其實「網站」的「主函數」又未嘗不是「超級大函數」呢，本質就是socket服務端的主循環，經過很複雜的策略，把「總輸入」包成request對象，把「總輸出」準備用response對象處置，而後路由到具體的程序上，那程序可能進一步「分治」，用框架把request的參數綁到具體處理方法的入參上，把該方法的出參用框架給到response返回，而後經過路徑匹配，把各個請求給到適當的處理方法上。只是，不少時候，咱們在過高層、太狹窄的上下文中工做得過久，以致於忘了本身身處一個「超級大函數」之中。

視線更大一點，計算機又未嘗不是「超級大函數」呢，一通電，CPU即不停運轉，這就是最大的函數，「總輸入」是電能，「總輸出」是電路使硬件發生的變化；在這之上一層，操做系統的主循環是次一級的「超級大函數」，「總輸入」是隨時監聽到的硬件中斷；再之上一層，纔是某個進程的主循環這「大函數」，「總輸入」是操做系統分配來的事件，上段說的網站服務器的socket主循環就是這種「大函數」；在這函數調用之下，Filter和Servlet這些組件的生命週期才得以運轉，而後進一步纔是Spring等框架的初始化，Struts或Spring等框架表現層組件的初始化和響應事件方法執行，再下一步，纔是業務層，持久層，讀寫磁盤，讀寫數據庫，讀寫API這些具體的「小函數」，小函數的輸出，再通過層層包裹，成爲「超級大函數」的輸出的一部分，即對某處的硬件產生效果。

視線再大一點，就是宇宙大爆炸是「究極大函數」，那個瞬間一切原子的位置，是否已決定了以後的一切，這已經是哲學的問題了。這個「洪荒之力」，過於究極，咱們也只是這個大函數中極爲眇小的一些數據啊，緣聚，就有了我，緣散，就沒了我，像一滴水消失在水中，像計算機斷電後，內存中的010101化爲烏有，人生天地間，忽如遠行客。

說遠了。函數想從輸入變換到輸出，處理方法是固然要有的，這個方法，命令式語言着眼於「參數怎樣算出結果」的流程，而函數式語言着眼於「參數與結果的對應」的關係，一個着眼於過程，一個着眼於結果，一個在厚重的書本中尋找前因後果，一個用搜索引擎來直指目的訊息，一個指揮若定，一個應變隨機，一個深厚，一個扁平，一個動，一個靜，一個重步驟，一個重設置，若說沒奇緣，java偏又升到8，若說有奇緣，爲什麼陣營終分化。

映射這件事，java程序員也早就熟悉啊，不管是web.xml，仍是struts.xml，仍是spring中bean的id到實體，仍是mybatis中「函數」的id到語句，hibernate？它叫作O-R什麼來着？服務器這「超級大函數」接收到的各路神仙，給分化瓦解，分而治之，你雖一路來，我卻N路去，這是但凡程序員都知道的「分治」原則。順序選擇循環，順序循環能夠咬牙不要，不用選擇還想達到目的的，沒據說過，即便沒聽過「函數式」的程序員，也天天都在作把「大函數」的任務視狀況分配到「小函數」來處理的工做。

那「不定義變量」的意義是什麼，它的意義是，函數是純邏輯——固然，是大邏輯套小邏輯的複雜邏輯。它不須要「知識」，即存儲在存儲單元中的數據。就比如形式邏輯，A爲真，B爲真，A且B則必定爲真，至於A和B是什麼，不用想。「不定義變量」從根本上避免了來自知識的污染，對程序來講，參數便是所有知識，外部知識不須要，我也沒興趣向外寫，我只以這點有限的參數知識爲準，返回適當的結果知識。

這個切割很是漂亮，能讓程序員專一於對局部的考察，只關注當前函數這「茅廬」便可，外面「三分天下」的洪水滔天都不在乎（畢竟它們滲不進來）。顯然，這閱讀代碼、單元測試起來，都太方便了，有限知識的純邏輯推演，正是數學和邏輯學「自然真理」在程序世界中的表現，自然真理是乾淨的，不須要被證實，不可能被證僞。

但科學是「有待」的，商業程序也是「有待」的，商業程序裏可能沒有用全局變量裝狀態，但最大的狀態都在用N個數據庫服務器或緩存服務器的集羣裝着呢。數據就是知識，知識就是力量，阿爾法戰勝了李世石，在這真正的洪荒之力面前，純邏輯的推演顯得力不從心，互聯網時代，記憶力和計算力都外包，計算力這方面函數式乾淨利落，但記憶力即「狀態」的價值一樣舉足輕重啊。科學知識，遲早要被證僞，並不是天理，但能指導生活；商業程序，其中含有狀態，並不乾淨，但能服務人類。函數式的思惟，應該做爲一種武器，歸入咱們的兵器譜，在適當的時候取出來，破軍殺敵。而不是奉爲至寶，頂禮膜拜，一言不合，出言不遜。這纔是一個客觀務實的態度。

以上是初識函數式編程的一點漫談，沒有限於問題自己，「漫溢」了，不過做爲散文，而非論文，「通感移覺」這種「使用知識」的修辭，頗有效用，雖然形散，神卻不散，不知看到這裏（感謝）的你，對這會點頭否？霧裏看花，見識有限，全是我的思考和領悟的產物，恐怕錯誤很多，請多指正。

最後把開頭說的用java嘗試函數式編程的代碼貼上來吧，java8是剛學，代碼挺笨的，請指教。

public static void main(String[] args) { //把給定的一些字符串，統計字母出現次數，結果爲： //a:1 b:4 k:3 o:6 System.out.println(strs2SumGroupStr("booka", "bookb", "koob")); } //booka,bookb... -> 'a:1 b:4..' public static String strs2SumGroupStr(String... strs){ return stream2SumGroupStr(strs2Stream(strs)); } //booka,bookb... -> b,o,o,k,a,b... public static IntStream strs2Stream(String... strs){ return String.join("", strs).chars(); } //b,o,o,k,a,b... -> 'a:1 b:4..' public static String stream2SumGroupStr(IntStream is){ return groupMap2SumGroupStr(stream2GroupMap(is)); } //b,o,o,k,a,b... -> {a:*,b:*..} public static Map<Integer,IntSummaryStatistics> stream2GroupMap(IntStream is){ return is.boxed().collect(Collectors.groupingBy(i->i, Collectors.summarizingInt(i->i))); } //{a:*,b:*..} -> 'a:1 b:4..' public static String groupMap2SumGroupStr(Map<Integer,IntSummaryStatistics> map){ return groupSet2SumGroupStr(groupMap2GroupSet(map)); } //{a:*,b:*..} -> ('a:1','b:4'..) public static Set<String> groupMap2GroupSet(Map<Integer,IntSummaryStatistics> map){ return map .keySet() .stream() .map(k->(char)k.intValue()+":"+map.get(k).getCount()) .collect(Collectors.toSet()); } //('a:1','b:4'..) -> 'a:1 b:4..' public static String groupSet2SumGroupStr(Set<String> set){ return set .stream() .reduce((x,y) -> x + " " + y) .get(); }