函数式编程101（一）

函数式编程这几年变得越来越流行起来，越来越多的语音融入了函数式编程的语法，就连更新缓慢如Java也不例外，在Java8中引入了函数式编程的语法。JVM平台的后起之秀Scala，Groovy更是出生之初就有内置了对函数式编程的支持。作为最经常被拿来与Java做比较的C#，更是抢先一步在.NET 3.5版本时就有了对函数式编程的支持。后来.NET平台上更是直接引入了函数式编程语言F#。

函数式编程的兴起并非没有原因。

• 函数式编程语言一般极具表现力. 相比主流的面向对象语言能以极少的代码完成相同的工作。与代码量的减少相对应的就是维护成本的降低。
• 相对于命令式编程，函数式编程语言都是采用声明式编程的方式，能在更高的抽象级别上编程，代码更易于理解。
• 纯函数是没有副作用的，既不会修改全局状态，也不会修改传入的参数。在进行多线程编程时，就从根本上避免死锁，活锁或者是线程饥饿的问题。

函数式编程语言的特征

高阶函数

在函数式编程语言中，函数终于成为一等公民，可以跟变量一样作为参数传递，同时也可以作为函数返回值返回。这个功能带来的直接好处就是当我们需要传递行为的时候，不必在跟之前一样为了传递行为而引入一个对象。例如在Java 8之前，当我们想排序一个List时：

    List<Integer> values = newArrayList(11, 2, 43, 14, 5, 76, 6);
    Collections.sort(values, new Comparator<Integer>() {
        @Override
        public int compare(Integer one, Integer other) {
            return one.compareTo(other);
        }
    });     

Java 8引入了Lambda之后，我们不必再引入一个对象来封装我们的排序逻辑：

    Collections.sort(values, (a, b) -> a.compareTo(b));

本质上讲，传递进来的还是一个对象，只不过是因为Functional Interface的存在，我们可以假装传入的是一个函数。这一点在我们使用传入的对象时就更为明显: 我们不得不像使用对象一样通过调用apply方法来应用传入的函数。

    public static <T> T create(String stringValue, Function<String, T> instantiator) {
        return instantiator.apply(stringValue);
    }

在纯粹的函数式编程语言中，高阶函数的使用则更为自然， 如在haskell中，

    add :: a -> a -> a
    add a b = a + b

    perform :: a -> a -> (a -> a -> a) -> a
    perform a b action = action a b

    let result = perform 1 1 add    
    // result = 2

既然函数可以作为参数传递，也可以作为返回值，那么函数之间的运算也就不足为奇了。以下是Haskell中用来组合（compose）函数的函数(对，这里没有写错，就是通过组合函数来生成更强大函数)。

    (.) :: (b -> c) -> (a -> b) -> a -> c
    (.) f g x = f(g(x))

利用(.)，我们可以对函数进行组合：

    plus :: a -> a
    plus x = x + 1

    double :: a -> a
    double x = x * 2

    plusThenDouble = double.plus

    let result = plusThenDouble 1
    // result = 4

科里化(Currying)

科里化把一个（接收多个参数的函数）的运算转化为多个（只接收一个参数的函数）的运算。例如：

    add :: a -> a -> a
    add a b = a + b

函数add接收两个参数，返回两者的和。我们可以把函数add理解为接收一个参数a，然后返回一个函数addA。函数B接收另外一个参数B, 返回值则是A+B。那么1+2的例子就可以如下所示：

   add1 :: a -> a
   add1 = add 1

   let result = add1 2 // result = 3

上面的例子中add1其实就是一个部分应用函数(Partial Applied Function)。

其实这就是函数式编程语言中代码重用的方式。面向对象语言通过继承和组合重用已有逻辑，函数式语言可以通过部分应用函数以及函数组合来实现代码复用。

本篇文章是函数式编程系列之一：

1. 函数式编程 101
2. 函数式编程 101 (续)
3. 函数式编程初体验 一
4. 函数式编程初体验 二
5. 函数式编程初体验 三