论面向组合子程序设计方法 之 monad

仍然是先用oo把轮廓划出来，我们需要建模一个接口来围绕它进行组合。

因为本文是关于co的论述，那么这个接口怎样分析出来的就暂时忽略掉了：

interface Dependency{
  Object getArgument(int i, Class type);;
  Class verifyArgument(int i, Class type);;
  Object getProperty(Object key, Class type);;
  Class verifyProperty(Object key, Class type);;
}

这个Dependency接口由每个不同的组件调用，来解决依赖。如果解析失败，则抛出异常。此处，我们暂时忽略异常这个细节。

getArgument负责解析一个函数参数，组件告诉Dependency对象，我需要给第3个参数，类型为String的解析依赖。于是就调用
getArgument(2, String.class)。

getProperty负责解析一个用某个key来标识的属性。比如一个javabean的property。

那两个verify是只取得解析到的那个符合要求的组件类型，但是并不实际创建对象。


然后是Component接口。这里，为了名字简短，我们不用ComponentAdapter这么恶长的名字，直接就是Component好了。

interface Component{
  Class getType();;
  Object create(Dependency dep);;
  Class verify(Dependency dep);;
}

getType()用来返回这个Component生成的对象的类型。
create用来创建这个对象。
verify用来保证这个对象可以被创建。

至于容器接口，再简单不过了。我们都知道pico不过是个hash table，yan的容器也差不多，虽然多几个getComponentOfType()的方法，但是大体上就是一个hash table。

interface Container{
  Component getComponent(Object key);;
  Component getComponentOfType(Class type);;
}

好了。oo完毕。下面来co。


首先，最简单的Component是什么？什么也不干，直接返回一个值。

class ValueComponent implements Component{
  private final Object v;
  public Class getType();{
    return v==null?null:v.getClass();;
  }
  public Object create(Dependency dep);{
    return v;
  }
  public Class verify(Dependency dep);{
    return getType();;
  }
}

稍微难啃点的，是构造函数和工厂方法。这两个都会调用Dependency的getArgument()来取得自己需要的参数实例。
实际上，java的reflection api里面的Method和Constructor还是有很多相似点的。
为了抽取共性，我们定义一个新的接口，叫做Function:

interface Function{
  Class getReturnType();;
  Class[] getParameterTypes();;
  Object call(Object[] args);;
}

这里，我就不展现把Method和Constructor匹配为Function的代码了，因为应该一目了然。
我们只要知道我们现在可以有三个函数产生Function对象：

class Functions{
  static Function ctor(Constructor ctor);;
  static Function method(Object obj, Method mtd);;
  static Function static_method(Class type, Method mtd);;
}

当然，还有一些辅助函数，
比如：

static Function ctor(Class type);;

然后是FunctionComponent。

class FunctionComponent implements Component{
  private final Function f;
  public Class getType();{
    return f.getReturnType();;
  }
  public Object create(Dependency dep);{
    final Class[] types = f.getParameterTypes();;
    final Object[] args = new Object[types.length];
    foreach(t:types);{
      args[i] = dep.getArgument(i, t);;
    }
    return f.call(args);;
  }
  public Class verify(Dependency dep);{
    final Class[] types = f.getParameterTypes();;
    foreach(t:types);{
      Class arg_type = dep.verifyArgument(i, t);;
      checkTypeMatch(types[i], arg_type);;
    }
    return f.getReturnType();;
  }
}

然后一个基本的component应该是java bean的setter了，对应pico的SetterInjectionComponentAdapter，也对应spring的bean。

class BeanComponent  implements Component{
  private final Class type;
  public Class getType();{
    return type;
  }
  public Object create(Dependency dep);{
    Object r = createInstance();;
    setJavaBeans(r,dep);;
  }
  public Class verify(Dependency dep);{
    ...
  }
}

具体的实现我省略了很多。因为会调用java.beans的api，并且会有一些caching优化的考虑，但是思路上很清楚，就是对每个property调用getProperty()就是了。


好，最基本的就这么几个了（其实，bean component并不是最基本的，后面我们会看到）。

下面看看都有些什么组合规则。

1。手工指定某个参数。

class WithArgument implements Component{
  private final Component parent;
  private final int pos;
  private final Component arg;
  public Class getType();{
    return parent.getType();;
  }
  public Object create(Dependency dep);{
    return parent.create(withArg(dep););;
  }
  public Class verify(Dependency dep);{
    return parent.verify(withArg(dep););;
  }
  private Dependency withArg(final Dependency dep);{
    return new Dependency();{
      public Object getArgument(int i, Class type);{
        if(i==pos);{
          checkTypeMatch(type, arg);;
          return arg.create(dep);;
        }
        else return dep.getArgument(i, type);;
      }
    }
    ...
  }
}

好，通过decorate这个Dependency对象，我们得到了手工制定某个参数的能力。
这里，我们对参数仍然用Component，而不是一个简单的Object作为这个参数的值，是因为参数本身也可能需要创建，它的依赖关系也可能需要在Dependency对象中解析。如果参数不需要创建，那么，你尽可以用ValueComponent来包装一下。


2。手工指定property的值。跟上面的代码非常类似，就是重载了getProperty()和verifyProperty()。

class WithProperty implements Component{
  private final Component parent;
  private final Object key;
  private final Component prop;
  public Class getType();{
    return parent.getType();;
  }
  public Object create(Dependency dep);{
    return parent.create(withProp(dep););;
  }
  public Class verify(Dependency dep);{
    return parent.verify(withProp(dep););;
  }
  private Dependency withProp(final Dependency dep);{
    return new Dependency();{
      public Object getProperty(Object k, Class type);{
        if(k.equals(key););{
          checkTypeMatch(type, prop);;
          return prop.create(dep);;
        }
        else return dep.getProperty(k, type);;
      }
    }
    ...
  }
}

3。和很多组合子一样，map是一个相当有用的组合规则。它负责把一个Component返回的对象作一下额外的处理，transform成另外一个对象。

interface Map{
  Object map(Object obj);;
}

class MapComponent implements Component{
  private final Component c;
  private final Map map;
  public Class getType();{
    return null;
  }
  public Object create(Dependency dep);{
    return map.map(c.create(dep););;
  }
  public Class verify(Dependency dep);{
    c.verify(dep);;
    return Object.class;
  }
    ...
}

注意，这里，因为我们无法预先知道Map这个接口返回的对象会是什么类型，所以，我们让getType()返回null来标示这是一个动态决定的组件类型。

4。比map更一般化一点的，是bind动作。所谓bind，也是根据一个Component创建的对象来决定接下来返回什么动作。不同的是，它用这个对象来产生另外一个Component，让这个Component来生成一个新对象。多说无益，让我们看代码：

interface Binder{
  Component bind(Object obj);;
}

class BoundComponent implements Component{
  private final Component c;
  private final Binder binder;
  public Class getType();{
    return null;
  }
  public Object create(Dependency dep);{
    return binder.bind(c.create(dep););.create(dep);;
  }
  public Class verify(Dependency dep);{
    c.verify(dep);;
    return Object.class;
  }
    ...
}

这个Binder接口看似简单，但是它的存在对整个co都是生死攸关的大事。可以说，如果没有这个Binder, co就基本可以不存在了。
为什么这么说呢？因为这个binder再加上前面的那个ValueComponent代表了一种非常一般性的计算模型：monad。有一个专门的数学分支：组论，就是研究monad的。
它虽然不是放之四海皆准的计算模型，比如，有比它更为一般性的Arrow模型。但是，用它几乎可以描述我们一般所遇到的大量问题。

除了前面的几个基本组合子之外，几乎所有的组合子，如果我们愿意，都可以从这个bind推衍出来。比如上面的map，如果用简洁点的函数式语法来表述的话（原谅我还是忍不住用函数式，java的语法就象一砣一砣屎一样压得我喘不过气来）

map(a, f); = bind (a, \x->value(f(x);););;

这个代码的意思是说，你可以很轻易地把一个Map对象adapt到Binder对象，只要在bind函数里面调用：

return new ValueComponent(map.map(v););;

就行了。

后面的很多组合子，比如对一个组件生成的对象调用某个方法，设置一些java bean setter，都是从这个bind组合子衍生出来的。


好了，今天时间紧迫，到此告一段落吧。

评论

2 楼 ykdsg 2016-12-08  

有源码吗？

1 楼 swfeye 2006-12-15  

还是有点看不懂???
return new ValueComponent(map.map(v));
这个不是用map来实现bind吗?
能否多花一点篇幅专门讲下map,bind等基础monad?
说实话,今天我一口气从最后一篇看起,感觉对CO有点感觉了,可一到这里就卡壳了...
谢谢了!!!