swift函数式编程-抽象计算过程

本文的目的是为了总结下我在开发者大会上看傅若愚做的演讲。因为大会的时间比较短,所以,他并没有足够的时间来解释清楚他是如何解决回调地狱的。我后续请教了他,他用下面非常清晰思维过程做了回复!
再此,非常感谢@傅若愚的耐心指导,大家有空也一定要看一看@swift开发者大会的相关视频,一定会收货颇多。

以下内容基本出自他的讲义,以及他对我提的问提“为什么使用这种方式解决回调地狱的思考过程”的回复。

典型的回调地狱

解决回调地狱之后的代码

抽象这个过程

Hmmmm,为什么我们会想到用Async来简化回调地狱呢?我们得回头想想所谓的回调地狱到底是怎么一回事,首先一起来看一段相对简单的“回调地狱”吧(为了简单起见,我们先不考虑错误处理):

getFirstItem() {
 firstItem in getSecondItem(firstItem) { 
      secondItem in getThirdItem(secondItem){ 
          thirdItem in 
          //Here we get our third item 
      } 
  }
}

所以它到底是在干什么?如果我们将它按照人类的语言描述一遍,并尽量不遗漏掉任何的代码执行过程:

  • 1、异步地发出一个请求,在回调中获得请求的数据。(即firstItem)然后根据上一步的数据,在getSecondItem中计算出一个新的请求。

  • 2、异步地发出这个新的请求,并在回调中获得请求的数据。(即secondItem)然后根据上一步的数据,在getThirdItem中计算出一个新的请求。

  • 3、异步地发出这个新的请求,并在回调中获得请求的数据。(即thirdItem)

分析这个过程

于是我们可以看到,所谓的“回调地狱”其实也不过是在重复地做一些计算的过程,如果我们能够找到一种对类似的计算过程的封装方法,那么我们就能解决“回调地狱”的问题
这里如果直接去想,去找,真的是挺难的,原因在于我们平时写代码其实更多地是在对数据进行抽象:比如我们会去抽象一个用户,一个商品——这些东西都是一个一个的对象(或者说封装之后的数据),即便涉及到对象的方法,那本质上也是在对数据的行为进行的抽象。而现在,我们却是需要对一种计算的过程进行抽象,它需要的编程思维和我们平时所习惯的代码写法完全是不一样的!

想想是否有现有的模式去解决这个问题

那么,有没有类似的已经做出来的其他过程抽象的例子可以给我们参考,帮助我们进行思考呢?答案当然是有的,并且不止一个!如果对Swift的标准库比较熟悉,那么很容易想到Optional.flatMap这个函数:

public enum Optional<Wrapped> : _Reflectable, NilLiteralConvertible {
    case None
    case Some(Wrapped)
    /// Construct a `nil` instance.
    public init()
    /// Construct a non-`nil` instance that stores `some`.
    public init(_ some: Wrapped)
    /// If `self == nil`, returns `nil`.  Otherwise, returns `f(self!)`.
    @warn_unused_result
    public func map<U>(@noescape f: (Wrapped) throws -> U) rethrows -> U?
    /// Returns `nil` if `self` is nil, `f(self!)` otherwise.
    @warn_unused_result
    public func flatMap<U>(@noescape f: (Wrapped) throws -> U?) rethrows -> U?
    /// Create an instance initialized with `nil`.
    public init(nilLiteral: ())
}

这个函数的具体用法如下:

someOptionalNumber
.flatMap(divide3) //{x in x == 0 ? nil : return 3/x} 
.flatMap(divide5) //{x in x == 0 ? nil : return 5/x} 
//我们还可以无限地链下去......

如果我们把上面这段代码像之前那样描述一遍:
1、对一个Optional数据,确保这个数据的值不为nil,否则后面的步凑不执行。然后根据上一步的数据,在divide3中计算出一个新的Optional数据。

2、对这个新的Optional数据,确保这个数据的值不为nil,否则后面的步凑不执行然后根据上一步的数据,在divide5中计算出一个新的Optional数据。

3、对这个新的Optional数据……

终于找到了这个计算过程

我们发现,这个过程竟然与我们此前的描述很多部分惊人的相似!

然后根据上一步的数据,在XXX中计算出一个新的XXXX

这句话似乎应该是一个pattern,如果它是一个pattern,肯定不止会在一个地方出现!于是我们再来看看这个我们可能更加熟悉的函数!

[1,2,3,4,5] 
.flatMap(duplicate) // { x in return [x, x] }
.flatMap(anotherFunction) // {x in return [x, x]}
//[1,1,1,1,2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4,5,5,5,5]

老办法,把它真正做的事情翻译一遍,并尽量不遗漏任何计算过程
遍历一个Array,得到其中的每一个数据然后根据上一步的数据,在duplicate中计算出一个新的Array

遍历这个新的Array,得到其中的每一个数据然后根据上一步的数据,在anotherFunction中计算出一个新的Array

......

果然出现了!如果我们现在再根据上下文回去看我们“回调地狱”的问题,我们可以确信,只要我们将这个步骤封装好了,我们的问题也就解决了!并且我们所需要做的事情仅仅是定义一个针对回调函数的flatMap而已。首先,让我们把一个异步函数封装进一个结构体,什么是异步函数呢?比如:

func async(callback: String->Void){}

这就是一个异步函数,它的签名是 (String->Void)->Void的形式。那么我们首先将形如
(T->Void)->Void的函数封装起来:

struct Async<T>{ let asyncFunction:(T->Void)->Void}

接下来,我们观察Optional和Array的flatMap函数:
//Optional 的 flatMap函数定义

/// Returns `nil` if `self` is nil, `f(self!)` otherwise.
    @warn_unused_result
public func flatMap<U>(@noescape f: (Wrapped) throws -> U?) rethrows -> U?

如果不知道@noescape,throws,rethrows,去掉无妨阅读,比如,这样理解
public func flatMap<U>( f: (Wrapped) throws -> U?) -> U?

是不是更加清晰了
//Array 的 flatMap函数定义

extension SequenceType {
    /// Return an `Array` containing the non-nil results of mapping
    /// `transform` over `self`.
    ///
    /// - Complexity: O(*M* + *N*), where *M* is the length of `self`
    ///   and *N* is the length of the result.
    @warn_unused_result
    public func flatMap<T>(@noescape transform: (Self.Generator.Element) throws -> T?) rethrows -> [T]
}

同理:去掉@noescape等等干扰

public func flatMap<T>(transform: (item) -> T?) -> [T]
他们的函数签名几乎一模一样:

flatMap<U>(transform:T -> M<U>) -> M<U>  //其中M<U>表示Array<U>或者Optional<U>

那么,我们的flatMap也应该是这个样子!

struct Async<T>{ 
let asyncFunction:(T->Void)->Void 
func flatMap<U>(transform: T->Async<U>)->Async<U>{ 
//fill this function 
}}

剩下的事情,就只是将这个函数体按照前面整理出的“然后根据上一步的数据,在transform中计算出新的Async,进行补玩就OK了。

具体补完的代码我就不在这里写出来了,如果实在还写不出,可以去参考傅若愚GitHub上面找一个Demo,但我更建议你尝试着自己将它补完。

------最后,谁提Monad我跟谁急!------ 这个是@傅若愚说的,monad只是一个概念而已,他的意思应该是指,我们不要丢下更加重要的抽象计算过程不顾,而去追逐一个对函数式编程思想不太重要的概念。

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