最近比較巧合的接觸了Functional programming，經(jīng)常接觸到Monad的概念（在Haskell和F#中），然而除了知道這個(gè)概念很難明白以外其他都不太清楚，粗略地看了幾篇相關(guān)文章講的很晦澀難懂。所以決定花一段時(shí)間將這個(gè)FP的奇怪概念搞個(gè)明白。
什么是monad?
太長(zhǎng)了，懶得看
恩我也是這么想的。。所以我一直沒(méi)看，我在這里嘗試著來(lái)用簡(jiǎn)單一些的文字說(shuō)明一下Monad的概念，有可能每段都有錯(cuò)誤，謹(jǐn)慎啊。
Monad是一個(gè)FP中的專有名詞，是一個(gè)含有變量的類，monad是Monad這個(gè)類的實(shí)例。這個(gè)類的作用是把一系列操作連接在一起。沒(méi)錯(cuò)你可能想到do關(guān)鍵字，比如最簡(jiǎn)單的IO實(shí)例：
do
putStrLn "What is your name?"
name <- getLine
putStrLn ("Welcome, " ++ name ++ "!")
在這里do之后的list里面我們做了三件事情，打印，讀取IO輸入，輸出結(jié)果。在這三句話中間傳遞了參數(shù)name，這是一個(gè)state，這個(gè)state存在的意義是使得我們能夠以pure functional的方式執(zhí)行這三句話。
然而do關(guān)鍵字是一個(gè)語(yǔ)法糖，在這個(gè)語(yǔ)法糖的背后是一個(gè)>>=，也就是bind操作符在支持這個(gè)操作的連續(xù)性。那么在這里說(shuō)，Monad就是一個(gè)支持>>=操作符的類，就是一個(gè)能夠連接多個(gè)operation的類。沒(méi)錯(cuò)剛才那段代碼就是一個(gè)monad，就是一段由幾個(gè)function組成的control flow，bind操作符的作用就是讀取左邊操作的結(jié)果并且讓右邊操作能夠使用。很簡(jiǎn)單
這說(shuō)的太簡(jiǎn)單了，肯定是錯(cuò)的
是說(shuō)的很簡(jiǎn)單，但是不能說(shuō)是錯(cuò)的吧。。舉個(gè)例子，假如有個(gè)沒(méi)有概念的人問(wèn)你“什么是函數(shù)”，怎么回答？一段映射？讀取幾個(gè)參數(shù)輸出幾個(gè)參數(shù)的代碼？這么簡(jiǎn)單的概念你怎么使別人相信函數(shù)在編程過(guò)程中的重要作用呢，很難吧。Java中我們當(dāng)然可以寫一個(gè)函數(shù)，讀取一個(gè)int返回一個(gè)int，這嚴(yán)格的遵守了數(shù)學(xué)函數(shù)的定義，但是同時(shí)這個(gè)函數(shù)還可以做很多其他的事情，比如打印出來(lái)，比如進(jìn)一個(gè)死循環(huán)，但是這些不是pure function能做的，haskell這樣的語(yǔ)言中function就應(yīng)該讀取一個(gè)值返回一個(gè)值，它對(duì)程序的影響只能體現(xiàn)在它的返回值上?！笆裁词呛瘮?shù)”這個(gè)問(wèn)題的答案大概長(zhǎng)什么樣子我想大家心里應(yīng)該有數(shù)。
Monad能發(fā)揮巨大作用，不是因?yàn)樗亩x太復(fù)雜，是因?yàn)樗恢皇呛?jiǎn)單的定義，而是可以延伸出無(wú)數(shù)個(gè)種類。沒(méi)錯(cuò)bind操作符的確就是簡(jiǎn)單地把參數(shù)從左邊傳給右邊，能包含bind操作符的都是monad，但是monad還可以同時(shí)做很多其他的事情，做的事情不一樣monad的作用也不一樣。換句話說(shuō)，不同monad賦予了>>=不同的意義。
舉一個(gè)不是我想出來(lái)的例子，以下代碼是javascript的幾個(gè)函數(shù)。
var sine = function(x) { return Math.sin(x) };
var cube = function(x) { return x * x * x };
var sineCubed = cube(sine(x));
sineCubed是一個(gè)組合函數(shù)，可以很簡(jiǎn)單的把它在Haskell中寫出來(lái)。然而這個(gè)時(shí)候我們隊(duì)sineCubed有個(gè)特殊的要求，要求它能夠打印出來(lái)自己運(yùn)行時(shí)的值。javascript中間在函數(shù)里加一句console.log即可，但是Haskell中間呢？沒(méi)辦法在sine:: Number -> Number這個(gè)函數(shù)中間加一句打印，那樣違反了pure function的原則。那么我們只能在返回值中體現(xiàn)出來(lái)：
var sine = function(x) {
return [Math.sin(x), 'sine was called.'];
};
var cube = function(x) {
return [x * x * x, 'cube was called.'];
};
那么sineCubed此時(shí)應(yīng)該怎么寫？假設(shè)還是之前的寫法，那么我們會(huì)發(fā)現(xiàn)cube函數(shù)需要讀取一個(gè)數(shù)組了，無(wú)法執(zhí)行。這時(shí)候就需要多做一步處理，假設(shè)這個(gè)時(shí)候我在做一個(gè)作業(yè)，只要完成作業(yè)即可，那我可能就是sineCubed中cube只讀取sine返回值的第一個(gè)參數(shù)，或者改變cube的簽名為cube :: (Number,String) -> (Number,String)野蠻地完成任務(wù)（語(yǔ)言穿越了，只是為了表達(dá)意思）。這顯然不是best practice，更優(yōu)雅的方法是什么？沒(méi)錯(cuò)這位同學(xué)答對(duì)了，就是對(duì)參數(shù)進(jìn)行一個(gè)包裝和解包裝的工作，我們需要一個(gè)工具能夠做這個(gè)事情。
首先需要一個(gè)unit，它讀取一個(gè)Number，將這個(gè)number放在一個(gè)container里，返回一個(gè)(Number,String)。
// unit :: Number -> (Number,String)
var unit = function(x) { return [x, ''] };
unit函數(shù)使得原本簡(jiǎn)單的返回值可以被包裝成包含了其他信息的值。然后在lift函數(shù)中我們用到了unit：
// lift :: (Number -> Number) -> (Number -> (Number,String))
var lift = function(f) {
return function(x) {
return unit(f(x));
};
};
lift的簽名是讀取一個(gè)函數(shù)，返回一個(gè)函數(shù)，它將一個(gè)簡(jiǎn)單函數(shù)"lift"到了一個(gè)包含了一個(gè)其他信息的函數(shù)。要做sineCubed，我們還需要一個(gè)函數(shù)能夠組合幾個(gè)函數(shù)，這是compose做的事情，它簡(jiǎn)單地把兩個(gè)函數(shù)復(fù)合起來(lái)?？梢韵胂筮€需要一個(gè)bind，它使得原本的sine和cube的函數(shù)簽名能夠被修改成想要的類型。這幾個(gè)抽象的函數(shù)概念就組成了一個(gè)monad，實(shí)際上bind和unit就組成了一個(gè)monad，剛剛做的事情其實(shí)就是Haskell的Writer monad所做的事情。打開(kāi)這個(gè)鏈接看看，應(yīng)該你就能懂了。
這么說(shuō)，monad其實(shí)是一種design pattern?
我個(gè)人覺(jué)得拿javascript去形容Haskell中的概念是一件容易誤導(dǎo)人的事情，之前在一篇很長(zhǎng)的blog中也看到說(shuō)“不要用其他語(yǔ)言的思維去考慮函數(shù)式語(yǔ)言”。說(shuō)monad是一種design pattern是有一定道理的，假設(shè)你在程序中需要一個(gè)函數(shù)接受一類輸入，得到另外一類的輸出，那么就要考慮用到bind和unit這樣的函數(shù)，unit函數(shù)包裝參數(shù)的類得到需要的另外一種類型，bind函數(shù)修改原函數(shù)使得它能夠接受自己返回的函數(shù)類型。這樣做的好處是可以在達(dá)到目的的同時(shí)，避免對(duì)原來(lái)的代碼做出“毀滅性”的徹底修改。
然而之上說(shuō)的只是一種monad類型，并不適用到全部范圍。我們來(lái)看看其它幾種monad：
在一系列操作中，每一步都返回一個(gè)success/failure的標(biāo)志，只有success才執(zhí)行下一步，failure則自動(dòng)終止。這是Failure Monad。
將返回標(biāo)志改成Exception的處理，這是Error Monad， Exception Monad，如何處理完全可以自定義。
每一步返回多個(gè)結(jié)果，在下一步遍歷這些結(jié)果，進(jìn)行篩選或者處理，這是List Monad。
每一步操作都是針對(duì)state的一個(gè)action，下一步操作只從上一步操作返回的world status得到信息進(jìn)行操作，bind操作使得IO的side effects能夠保證按順序處理，這是I/O Monad。（這里說(shuō)的太籠統(tǒng)，最好再看看I/O Monad的說(shuō)明。。）
更合適的說(shuō)，Monad是一個(gè)通用的將各個(gè)函數(shù)作為組建搭建起來(lái)的“積木”，這個(gè)積木有兩個(gè)基本部件"return"和">>="，而且這兩個(gè)部件滿足一些特定的組合性質(zhì)，那么我就可以說(shuō)我搭建的是一個(gè)monad:
- (return x) >>= f == f x
- m >>= return == m
- (m >>= f) >>= g == m >>= (\x -> f x >>= g)
orz...
這些事情，不用Monad當(dāng)然也能做到，但是Monad的意義是使得達(dá)到這些目的的方法簡(jiǎn)單很多，只需要去定義>>=做什么事情即可達(dá)到目的。
打字好累。。stackoverflow的這個(gè)鏈接有很多大牛講解了自己對(duì)Monad的理解，看完這篇日志之后再去看這個(gè)鏈接可能會(huì)稍微多理解一些東西（或者可以發(fā)現(xiàn)我說(shuō)錯(cuò)了那麻煩告訴我一下=，=）
第一次在簡(jiǎn)書上寫日志，markdown的設(shè)置弄了很久。。希望這篇日志能夠?qū)Υ蠹矣悬c(diǎn)小幫助
