奇怪的是沒(méi)有,很少有人每天使用函數(shù)式編程語(yǔ)言。如果您使用Scala、Haskell、Erlang、F# 或Lisp 的某些方言進(jìn)行編程,很可能沒(méi)有公司愿意雇用您。這個(gè)行業(yè)的絕大多數(shù)人使用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言,如Python、Ruby、Java 或C# ——,他們覺(jué)得這些語(yǔ)言很舒服。是的,您可能偶爾會(huì)使用一兩個(gè)“函數(shù)式語(yǔ)言特性”,例如“塊”,但人們不進(jìn)行函數(shù)式編程。
然而,多年來(lái),我們一直被教導(dǎo)說(shuō)函數(shù)式編程語(yǔ)言很好,很棒。我還記得第一次閱讀ESR 關(guān)于學(xué)習(xí)Lisp 的著名論文時(shí)的困惑?;蛟S大多數(shù)人都比較熟悉Paul Graham 的《Beating The Averages》 文章:
使用Lisp 開(kāi)發(fā)使我們能夠如此快速地迭代我們的開(kāi)發(fā)周期,有時(shí)當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在一兩天后的新聞發(fā)布會(huì)上推出他們的新功能時(shí),我們能夠復(fù)制相同的功能。當(dāng)報(bào)道產(chǎn)品發(fā)布會(huì)的記者打電話給我們時(shí),我們的產(chǎn)品已經(jīng)具有相同的功能。
那些轉(zhuǎn)向函數(shù)式編程的人一直以來(lái)的一個(gè)共同考慮是,學(xué)習(xí)這種新的函數(shù)式語(yǔ)言“對(duì)你有好處”;就像有人建議每天在健身房鍛煉30 分鐘會(huì)“讓你身體健康”。但它也暗示了這樣做所需要的困難和努力。與Haskell、Ocaml 和Scala 不同,Lisp 是出了名的難學(xué)。優(yōu)雅的人說(shuō)這是Lisp語(yǔ)言“深度和廣度”的體現(xiàn)。粗俗的人說(shuō)這是“下流”或“玩學(xué)術(shù)”或干脆“不要”。在我看來(lái),它的難易程度與你是否熟悉它有關(guān),而這個(gè)難易程度是一個(gè)重要的指標(biāo):學(xué)習(xí)這樣一門(mén)語(yǔ)言會(huì)讓你更有效率,更有能力進(jìn)行編程。
它給你的初次印象不友善
我7 歲時(shí)開(kāi)始編程,在郊區(qū)漫長(zhǎng)而無(wú)聊的夏天里,我在祖父的電腦上閑逛。我學(xué)習(xí)了BASIC 并用它在屏幕上畫(huà)了一個(gè)彈跳球。我學(xué)習(xí)了Pascal 并用它編寫(xiě)了一個(gè)通過(guò)PC 揚(yáng)聲器播放音樂(lè)的程序。我大約10 歲時(shí)學(xué)習(xí)了C,但直到我上高中時(shí)才碰上了我無(wú)法逾越的墻。那就是:指針。即使沒(méi)有這些該死的指點(diǎn),我在寫(xiě)作、閱讀、學(xué)習(xí)和實(shí)踐中也遇到了無(wú)數(shù)次失敗。我把祖父的硬盤(pán)毀了兩次(一次是不小心),結(jié)果不得不自己重裝操作系統(tǒng)很多次。我失敗了,一次又一次地失敗。
也許你的故事與我的相似,也許完全不同。但是我想幾乎每個(gè)學(xué)過(guò)編程的人都經(jīng)歷過(guò)困難。我們?cè)趯W(xué)習(xí)了一些基礎(chǔ)知識(shí)之后,難免會(huì)遇到一些公認(rèn)的概念障礙,比如“指針”。許多計(jì)算機(jī)科學(xué)教授會(huì)在他們的課程中將指針描述為過(guò)濾器。如果你想成為一名優(yōu)秀的程序員,你必須了解指針。很少有人能輕易掌握它們。包括我在內(nèi)的大多數(shù)人都需要實(shí)踐和示例來(lái)理解指針是什么以及它們?yōu)槭裁粗匾?
這種艱難的努力過(guò)程并非偶然,而是幾乎普遍存在的現(xiàn)象。指針是一個(gè)非常強(qiáng)大且具有基本功能的概念。學(xué)習(xí)它會(huì)讓你成為更好的程序員,并讓你更直觀地思考。即使你使用的語(yǔ)言不提供像指針這樣的特性,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類(lèi)似于指針的概念也比比皆是。
新奇事物
一旦你學(xué)會(huì)了幾種語(yǔ)言,所有的語(yǔ)言都會(huì)開(kāi)始變得相似。會(huì)Python的人學(xué)習(xí)Ruby可能不會(huì)有太多問(wèn)題,而會(huì)Java的人會(huì)覺(jué)得C#很熟悉。是的,也有驚喜。 Ruby 愛(ài)好者在學(xué)習(xí)Python 時(shí)會(huì)對(duì)它的理解感到驚訝,而Java 用戶會(huì)對(duì)C# 中的委托感到困惑。再一次,如果你只看一眼它們,它們都是相似的。我可以肯定地說(shuō),如果您還沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)Lisp 語(yǔ)言,您會(huì)發(fā)現(xiàn)所有Lisp 變體都是相似的。
據(jù)說(shuō)大多數(shù)人在第一次使用Haskell 或Ocaml 時(shí)完全不知所措。見(jiàn)鬼,在Haskell 中連分號(hào)都不一樣。這不是語(yǔ)法問(wèn)題; Haskell 和ML 語(yǔ)言完全基于不同的概念,一種新的語(yǔ)言范式。您需要以不同的方式開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序,以不同的方式組織應(yīng)用程序,并以不同的方式擴(kuò)展應(yīng)用程序。
許多這些新概念都非常強(qiáng)大。 Haskell 中的Monad 是一個(gè)與指針一樣基礎(chǔ)和強(qiáng)大的概念(你可能不知道
它叫什么的情況下就已經(jīng)使用過(guò)它們了)。所以,跟學(xué)了Java后再學(xué)C#不一樣,有志向?qū)W習(xí)函數(shù)式語(yǔ)言的人需要往回走的更遠(yuǎn),去學(xué)習(xí)更加基礎(chǔ)的概念后才能接下去學(xué)習(xí)。就像是完全再學(xué)習(xí)一次指針。并且,就像是當(dāng)年我們剛開(kāi)始學(xué)習(xí)編程一樣,一些很大的概念看起來(lái)會(huì)讓人迷惑茫然,讓人沮喪,直到你去攻克(以及失敗)它們。吃下你的藥丸,找到你的藥劑師
盡管不好學(xué),但我堅(jiān)信,學(xué)習(xí)這些函數(shù)式編程語(yǔ)言會(huì)在職業(yè)上對(duì)你有好處。我相信有些人讀到這點(diǎn)時(shí)會(huì)眼睛翻起來(lái)向天看,很難想象出這些monoids或monad會(huì)對(duì)他們?cè)谑褂肑ava或C#時(shí)有用處。對(duì)我而言,我已經(jīng)不驚奇于由于這樣的思維而阻止他們學(xué)習(xí)函數(shù)式語(yǔ)言的現(xiàn)象;他們需要學(xué)習(xí)一種跟指針和遞歸一樣基礎(chǔ)的新概念。他們需要有一種只有專(zhuān)業(yè)人員在完成清晰的商業(yè)目標(biāo)時(shí)才具有的耐心和斗志。很少人能在過(guò)了可塑的年齡后還受得了挫折——一次又一次的挫折——否則我們現(xiàn)在都早成專(zhuān)家了,不是嗎?
還有更復(fù)雜的東西,有大量的語(yǔ)言和算法研究都是用函數(shù)式語(yǔ)言實(shí)施的(尤其是Haskell)。你很容易會(huì)被這些不熟悉的概念——例如分類(lèi)學(xué)理論,half-finished abstractions,一些失敗的研究——弄的迷失方向。沒(méi)有一個(gè)清晰的指導(dǎo)(比如由一個(gè)實(shí)用主義的作者寫(xiě)的一本好書(shū)),本來(lái)已經(jīng)很困難的學(xué)習(xí)任務(wù)變的更加可怕。
這些疊加起來(lái)的復(fù)雜因素導(dǎo)致了不出意外的結(jié)果:很多人不情愿在函數(shù)式編程學(xué)習(xí)中投入時(shí)間。很容易理解這種不情愿,“我干嘛不把花在學(xué)習(xí)這些東西的時(shí)間用在實(shí)現(xiàn)什么東西上呢?”但這種思路也表明了你永遠(yuǎn)不愿意在任何新技術(shù)上浪費(fèi)時(shí)間(只用自己熟悉的)。在一個(gè)像軟件技術(shù)這樣日新月異的產(chǎn)業(yè)里,我不認(rèn)為這是正確的判斷。
眼見(jiàn)為實(shí)
學(xué)習(xí)一種函數(shù)式編程語(yǔ)言最顯而易見(jiàn)的好處是,你能學(xué)會(huì)這種類(lèi)型語(yǔ)言中的函數(shù)式概念。它能幫助你的大腦,讓它具有能非常清晰的思考和處理一些驚人的重大概念的能力。這并不是函數(shù)式編程具有魔法;各種語(yǔ)言和范式的出現(xiàn)都是為了應(yīng)對(duì)某一特定類(lèi)別的問(wèn)題。函數(shù)式編程的殺手锏正是應(yīng)對(duì)了當(dāng)今世界上日益增長(zhǎng)的并行性編程和元數(shù)據(jù)編程趨勢(shì)。
例如,我們研究一個(gè)簡(jiǎn)化的、本地版本化的Google著名的MapReduce范例。用函數(shù)式方式描述這種范例是不可思議的清晰簡(jiǎn)潔:
?
- mapReducer?data?partitioner?mapper?reducer?= ?
- let?partitions?=?partitioner?data ?
- in?reduce?reducer?(map?mapper?partitions) ?
讓這樣的代碼支持并行計(jì)算或分布式并行計(jì)算是輕而易舉的(對(duì)于本地并行計(jì)算,很多的功能包都支持“pmap”和“preduce“——只需要利用函數(shù)式語(yǔ)言的一些簡(jiǎn)單特性)。像maps,partitions, generators, streams, reductions, folds,已以及function chaining等概念在各種的函數(shù)式編程語(yǔ)言中都大同小異,所以,任何對(duì)Lisp,Haskell,OCaml,甚至帶點(diǎn)函數(shù)式語(yǔ)言特征的語(yǔ)言——Python和Ruby熟悉的人,都會(huì)很容易的理解這里面的思想精華。
讓我們花點(diǎn)時(shí)間考慮一下,如何用一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言,以一種常見(jiàn)的面向?qū)ο蟮哪J絹?lái)清楚的描述這種架構(gòu)。至少你需要做的事情是定義用來(lái)描述mapper和reducer的聲明。如果你有好奇心,請(qǐng)?jiān)囍媚阆矚g的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言描述一個(gè)最小化的“面向?qū)ο蟆钡腗apReduce。我發(fā)現(xiàn)那是非常羅嗦的。如果使用Java風(fēng)格的語(yǔ)言,它會(huì)像這樣:
- interface?Mapper?{ ?
- B?map(A?input); ?
- } ?
- ?
- interface?Reducer?{ ?
- Y?reduce(X?a,?X?b); ?
- } ?
- ?
- abstract?class?MapReduce?{ ?
- private?Mapper?mapper; ?
- private?Reducer?reducer; ?
- ?
- public?MapReduce(Mapper?map,?Reducer?reduce)?{ ?
- //?... ?
- } ?
- ?
- public?run(SeqenceType?data)?{ ?
- //?... ?
- } ?
- } ?
- ?
即使是沒(méi)有加入循環(huán)邏輯,這種缺乏函數(shù)式模式中常見(jiàn)的名詞和動(dòng)詞的使用,使得MapReduce這種技術(shù)很難被定義。這種定義方式幾乎是滑稽可笑的,但它能讓你想到函數(shù)式概念。另外一個(gè)好例子是Scala語(yǔ)言如何利用完備的Java Fork/Join類(lèi)庫(kù),把它輕松的集成的自己的自有語(yǔ)法中。
各有所求
所以,我鼓勵(lì)任何想進(jìn)步的程序員:請(qǐng)考慮學(xué)習(xí)一種函數(shù)式語(yǔ)言。Haskell和OCaml都是極好的選擇,F(xiàn)#和Erlang也相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò)。它們都不好學(xué),但也許這是個(gè)好事。努力弄清楚你遇到的復(fù)雜的概念,看看是否有其他人正在利用這些概念;經(jīng)常的,你會(huì)在尋找這些不熟悉的概念的真正用意的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)思想上的突破。
當(dāng)你開(kāi)始學(xué)的時(shí)候,請(qǐng)注意,不要過(guò)于在意。就像其他任何需要你花時(shí)間和精力的事情一樣,過(guò)度的在函數(shù)式編程上進(jìn)行精力上的投資是很危險(xiǎn)的。掉進(jìn)了認(rèn)知能力的陷阱后你的投資會(huì)血本無(wú)歸。你很容易會(huì)忘掉世界上還有無(wú)數(shù)種計(jì)算模型,你更容易忘掉有多少種優(yōu)秀的軟件根本沒(méi)有使用任何的函數(shù)式概念。
學(xué)習(xí)的道路會(huì)越來(lái)越難走,但從另一方面說(shuō),在你日常的編程中,你會(huì)發(fā)現(xiàn)有越來(lái)越多的可以使用的重要概念和模型。對(duì)于這樣緊湊的編程風(fēng)格你會(huì)越來(lái)越適應(yīng),必然,你也會(huì)對(duì)如何成為一名更好的軟件工程師有了新的認(rèn)識(shí)。
補(bǔ)充
有不少校對(duì)這篇文章的人在看完文章后都問(wèn)了我一個(gè)同樣的問(wèn)題:“聽(tīng)起來(lái)不錯(cuò),大衛(wèi),可是我應(yīng)該學(xué)習(xí)那種語(yǔ)言呢?”當(dāng)然,這是他們給我出的難題。
我想,如果你是一個(gè)很有經(jīng)驗(yàn)的程序員,這最能“應(yīng)付”這個(gè)問(wèn)題的答案是:“選一種符合你的需求的”。如果你需要在JVM上工作,選擇Scala或Clojure。如果你想能快速的開(kāi)發(fā)大型分布式軟件系統(tǒng),選擇Erlang。如果你想要一種具有超強(qiáng)編譯器的超能干活的語(yǔ)言,請(qǐng)選擇Haskell或RCaml。如果你想要一種比Ruby或Python更有能力的原型工具,選擇Scheme。
請(qǐng)記住,我們?cè)谶@里要做的這些目的是為了實(shí)際的技能和自我進(jìn)步。如果你能騰出時(shí)間學(xué)這些,就走出你的安逸環(huán)境,挑戰(zhàn)自己。
因?yàn)槲乙呀?jīng)學(xué)習(xí)了Lisp和Erlang,而且使用OCaml做專(zhuān)業(yè)工作,我決定研究一下Haskell,這完全是另外一個(gè)世界。我發(fā)現(xiàn)唯一能幫助我參透這種語(yǔ)言的途徑是依賴(lài)Learn You A Haskell 和 Real World Haskell這兩本有用的指導(dǎo)材料。這些書(shū)寫(xiě)的非常好,很有價(jià)值,而且可以免費(fèi)在網(wǎng)上找到。如果你想試一下Haskell,這些書(shū)可以當(dāng)作你的尋寶圖。
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