杭州建站:論計(jì)算機(jī)專業(yè)初學(xué)者學(xué)習(xí)函數(shù)式編程的理由。
很奇怪不是，很少有人每天都使用函數(shù)式編程語(yǔ)言。如果你用Scala，Haskell，Erlang，F(xiàn)#或某個(gè)Lisp方言來(lái)編程，很可能沒有公司會(huì)花錢聘你。這個(gè)行業(yè)里的絕大部分人都是使用像Python，Ruby，Java或C#等面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言——它們用起來(lái)很順手。不錯(cuò)，你也許會(huì)偶然用到一兩個(gè)“函數(shù)式語(yǔ)言特征”，例如“block”，但人們不會(huì)去做函數(shù)式編程。
然而，很多年來(lái)，我們一直被教導(dǎo)說函數(shù)式編程語(yǔ)言很好很棒。我仍然記得當(dāng)我**次閱讀ESR的**的關(guān)于學(xué)習(xí)Lisp語(yǔ)言的論文時(shí)的困惑。也許大多數(shù)的人對(duì)Paul Graham 的《Beating The Averages》這篇文章更加熟悉：
使用Lisp開發(fā)使我們的開發(fā)周期迭代的如此之快，以至于有時(shí)當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在新聞發(fā)布會(huì)上推出他們的新功能一兩天后，我們就能復(fù)制出同樣的功能。當(dāng)報(bào)道產(chǎn)品發(fā)布的新聞?dòng)浾叽螂娫捊o我們時(shí)，我們的產(chǎn)品已經(jīng)擁有了同樣的功能特征。
那些皈依函數(shù)式編程的人中，一直常見的考慮是：學(xué)習(xí)這種新的、函數(shù)式的語(yǔ)言“對(duì)你有好處”；就像是某些人建議說每天30分鐘的健身房活動(dòng)會(huì)“讓你的身體健康”一樣。但這也同時(shí)暗示了這樣做的難度和需要的付出。Lisp語(yǔ)言跟Haskell、Ocaml和Scala語(yǔ)言不同，被認(rèn)為是出了名的難學(xué)，可以說是臭名昭著。文雅的人說這是Lisp語(yǔ)言的“深度&廣度”的體現(xiàn)。不文雅的人說這是“意玩”或“玩弄學(xué)術(shù)”或簡(jiǎn)單的“沒必要”。我認(rèn)為，它的難度跟你對(duì)它熟不熟悉有關(guān)，而且，這種難度是一種重要指標(biāo)顯示：學(xué)習(xí)這樣的一種語(yǔ)言會(huì)讓你編程更有效率、能力更強(qiáng)。
它給你的初次印象不友善
我7歲時(shí)就開始編程，在漫長(zhǎng)無(wú)聊的郊區(qū)夏季里，在我祖父的計(jì)算機(jī)上瞎搞一氣。我學(xué)了BASIC，用它在屏幕上畫一個(gè)蹦跳的球。我學(xué)了Pascal，用它寫了一個(gè)能通過PC喇叭放音樂的程序。大概10歲時(shí)我學(xué)了C語(yǔ)言，但遇到了一堵越不過去的墻，直到我上了高中。那就是：指針。即使不算這些該死的指針，我寫、讀、學(xué)習(xí)、練習(xí)中，同樣遭遇無(wú)數(shù)的失敗。我把祖父的硬盤給毀掉了兩次(一次屬意外)，最后弄得不少次要自己重裝操作系統(tǒng)。我失敗，一遍遍的失敗。
也許你也有跟我相似的故事，也許是完全不同的一個(gè)。但我想，差不多所有學(xué)過編程的人都有過遇到困難的經(jīng)歷。我們?cè)趯W(xué)了一些基本知識(shí)后，必然會(huì)遇到一些公認(rèn)的概念上的關(guān)口，比如“指針”。很多計(jì)算機(jī)科學(xué)教授會(huì)把指針描述為他們課程上的過濾網(wǎng)。如果你想成為一名**的程序員，你必須要能理解指針。很少人能輕松的掌握它們。大多數(shù)人，包括我，則需要不斷的練習(xí)和參考例子來(lái)理解什么是指針、為什么它們很重要。
這種艱難的努力過程不是偶然的，是一種幾乎普遍的現(xiàn)象。指針是一種非常強(qiáng)大和基礎(chǔ)功能的概念。學(xué)會(huì)它能讓你成為一名更好的程序員，能讓你的思考更加形象化。即使你使用的語(yǔ)言并不提供指針這樣的特征，但跟指針類似的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和概念卻隨處可見。
新奇事物
一旦你學(xué)會(huì)了幾種語(yǔ)言后，所有的語(yǔ)言都開始看起來(lái)都很相似。知道Python的人學(xué)習(xí)Ruby可能不會(huì)遇到太多的問題，知道Java的人學(xué)習(xí)C#會(huì)感到很熟悉。不錯(cuò)，也有意外的地方。Ruby愛好者在學(xué)習(xí)Python時(shí)會(huì)對(duì)它的comprehension感到吃驚，Java用戶會(huì)對(duì)C#里的委派摸不著頭腦。還是那句話，如果你只瞟一眼，它們都很相似。我可以打保票的說，如果你還不曾有過這樣的認(rèn)識(shí)，一旦你學(xué)了一種Lisp語(yǔ)言，你會(huì)發(fā)現(xiàn)所有的Lisp變種都很相似。
有人說，大部分人**次使用Haskell或Ocaml時(shí)都完全的不知所措。見鬼了，在Haskell里，連分號(hào)都跟別人不一樣。這并不是語(yǔ)法的問題；Haskell和ML語(yǔ)言完全基于一種不同的概念、一種新的語(yǔ)言范式。你需要用不同的方式開發(fā)應(yīng)用，不同的方式組織應(yīng)用，不同的方式擴(kuò)展應(yīng)用。
很多這樣的新概念都具有不可思議的強(qiáng)大力量。Haskell里的Monads是跟指針一樣基礎(chǔ)且強(qiáng)大的概念(你很可能在不知道它叫什么的情況下就已經(jīng)使用過它們了)。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。
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**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——例如分類學(xué)理論，half-finished abstractions，一些失敗的研究——弄的迷失方向。沒有一個(gè)清晰的指導(dǎo)(比如由一個(gè)實(shí)用主義的作者寫的一本好書)，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。
眼見為實(shí)
學(xué)習(xí)一種函數(shù)式編程語(yǔ)言最顯而易見的好處是，你能學(xué)會(huì)這種類型語(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)某一特定類別的問題。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**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) {
// ...
}
}
即使是沒有加入循環(huán)邏輯，這種缺乏函數(shù)式模式中常見的名詞和動(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)你開始學(xué)的時(shí)候，請(qǐng)注意，不要過于在意。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**的軟件根本沒有使用任何的函數(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，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)。
南昌莫非傳媒補(bǔ)充：
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。
