一个Java程序员眼中的Haskell

本文尝试用Java中的概念解释Haskell中的概念。

函数(function)

这个似乎不用说,Java也有函数。但Haskell的Function是pure function,同样的输入一定得到同样地输出,也就是所谓的referential transparency。举个例子。函数collectNames

List<String> collectNames(String[] names) {

   List<String> result = new ArrayList<String>();

   for (String name:names) {

      result.add(name);

   }
}

这个函数同样的输入一定得到同样地输出,因此可以在所有调用此函数的地方直接用函数的输出替换。

再看看另一个版本的collectNames

List<String> all  = new ArrayList<String>();
List<String> collectNames(String[] names) {

   for (String name:names) {

      all.add(name);

   }

   return all;

}

这个版本的函数输出和all也有关系,即便是同样地输入也不能保证得到同样地输出,因此无法确定函数调用处的输出,从而无法用函数输出替换函数调用,也就不是referential transparency

函数调用(function call)

Java的函数调用语法是funcName(arguments), Haskell的函数调用语法去除了括号,简化为funcName arguments

Haskell的语法还支持中缀写法,比如: 3 `add` 2, 这是Java语法所不具备的。

Haskell的语法默认支持科里化,比如:add 3,会返回一个新函数。在Java里做到这一点稍微麻烦一下,一个近似的方法是构造一个lambda表达式,比如:

(x) -> add(3, x)

Haskell的语法还支持函数组合,比如,negate . abs 相当于Java的lambda表达式

(x) -> negate(abs(x))

多参数的函数组合也是一样,比如,(mul 3) . (add 4) 相当于Java的lambda表达式

(x) -> mul(3, add(4, x))

值类型(type)

Haskell中的值类型定义包括类型名称和值构造函数:

data MyType = ValueContructorA String | ValueConstructorB Float

这与Java中的类和构造方法十分相似。

class MyType {

   MyType(String str) {}

   MyType(Float f) {}

}

为了表达地更一致,也可以用静态工厂方法

class MyType {

   static MyType ValueConstructorA(String str) { return new MyType(); }

   static MyType ValueConstructorB(Float f) { return new MyType(); }

}

还可以进一步用接口代替具体类型

interface MyType {

   static MyType ValueConstructorA(String str) { return new MyType() {}; }

   static MyType ValueConstructorB(Float f) { return new MyType() {}; }

}

至此,这都是形式的相似,要达到Haskell的神似还要做些努力。比如,Haskell的值可以进行模式匹配(pattern matching)、解构(data destructure),这就要求值构造函数的输出要携带类型以及构造信息,一种简单粗暴的做法是

interface HaskellType {

   Class<? extends HaskellType> getType();

   Method getConstructor();

   Object[] getArgs();

}

interface MyType extends HaskellType {

   static MyType ValueConstructorA(String str) {

      return new MyType() {

         public Class<? extends HaskellType> getType() { return MyType.class; }

         public Method getConstructor() {

            return MyType.class.getDeclaredMethod("ValueConstructorA", String.class);

         }

         public Object[] getArgs() { return new Object[] { str }; }

      }

}

这里记录了值对象所属的类型,调用的构造方法以及传入的参数,有了这些信息就可以在运行期对值对象进行解构和模式匹配,甚至可以在编译期生成上述代码以及用于解构和模式匹配的代码。

类型构造器(type constructor)

前面看到,Haskell的值类型和Java的类、接口很像,Java的类、接口和方法都支持泛型参数,类似的Haskell的值类型也支持类型参数,比如

data MyType a = ValueConstructorA a

对应到Java中,

interface MyType<T> {

   static <U> MyType<U> ValueConstructorA(U u) { return new MyType<U>() {}; }

}

类型类(type class)

Haskell的类型类很像Java的接口,比如,下面的Haskell代码

class Eq a where

    (==) :: a -> a -> Bool

     (/=) :: a-> a -> Bool

相当于Java中的接口定义

interface Eq<T> {

   boolean equal(T l, T r);

   default boolean inEqual(T l, T r) { return !equal(l, r); }

}

Functor

参考这里 


到目前为止,本文列举了Haskell中最基本的概念并尝试用Java中的概念进行解释。作为一门函数式语言,Haskell把函数的定义和使用简化到了极致,用Java的对象表达式去解释难免显得笨拙,本文只是希望帮助Java程序员去理解Haskell中的一些概念,无意比较优劣。

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