深入理解函数式编程之monad

从一个简单例子说起

在深入理解函数式编程之functor中,我们给出了一个简单例子来说明functor函子,这个例子就是-我们有一个基于整型List对象,我们希望把该对象中的每一个元素都加1。我们使用functor是这么做的:

List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
list.stream().map(i -> i + 1).forEach(System.out::println);、

通过上文的讲述,我们都知道,所谓functor模式,就是实现了map方法。
functor模式能够解决一系列这样的问题,但是遇到了下面的问题,又该如何解决呢?
现在,假设我们有如下的List对象:

List> lists = new ArrayList<>();
lists.add(Arrays.asList(1));
lists.add(Arrays.asList(2, 3));
lists.add(Arrays.asList(4, 5, 6));

我们需要对List对象的每一个元素(List对象)的每一个元素(Integer对象)加1,该怎么做呢?
对于这么一个简单问题,我们就不能使用functor模式了,因为Stream对象的map后,里面的元素仍然是List对象,我们不能直接对List对象做加1的操作。
学过Stream对象的人都知道,这个问题是使用Stream对象的flatMap方法解决,代码如下:

lists.stream().flatMap((list) -> list.stream()).map(i -> i + 1).forEach(System.out::println);

这里就使用了monad模式。
所谓的monad模式,在Java中,也就是指实现了flatMap函数的类。

图解monad模式

functor模式的图例如下所示:

深入理解函数式编程之monad_第1张图片
functor模式过程

根据图例,整个 functor模式分为如下几步:

  1. 从包装里取出元素;
  2. 对每一个元素应用map方法里传递的函数;
  3. 得到了每一个新的元素(图例中假设经过函数运算后,每一个元素都变大了);
  4. 再将新的元素重新放回包装里;
  5. 将整个包装返回。

monad模式的图例则如下图所示:

深入理解函数式编程之monad_第2张图片
monad模式的过程

根据图例,整个 monad模式分为如下几步:

  1. monad模式的原始对象是一个大包装里套小包装的包装,如上图第一个长方体所示;
  2. 从小包装里取出元素,放到大包装里;
  3. 使得对象只有一个包装;
  4. 从包装里取出元素;
  5. 对每一个元素应用map方法里传递的函数;
  6. 得到了每一个新的元素(图例中假设经过函数运算后,每一个元素都变大了);
  7. 再将新的元素重新放回包装里;
  8. 将整个包装返回。

monad模式的简单应用

在SNS应用中,我们经常会查某个人的朋友的朋友,或者某个人的粉丝的粉丝,等等。
某个人在SNS系统中是一个普通用户:

public class User {
    private final String name;
    private final List friends = new ArrayList<>();
    public void addFriend(User user)
    {
        this.friends.add(user);
    }
    public void addFriends(User... users)
    {
        this.friends.addAll(Arrays.asList(users));
    }
    public User(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
            "name='" + name + '\'' +
            '}';
    }
    public List getFriends() {
        return Collections.unmodifiableList(this.friends);
    }
}

现在,我们来建立用户:

User tom = new User("Tom");
User mike = new User("Mike");
User alice = new User("Alice");
User jack = new User("Jack");
User john = new User("John");
User rose = new User("Rose");
User ben = new User("Ben");

接着,我们来建立人与人之间的关系:

tom.addFriends(mike, alice);

mike.addFriends(jack, john, rose);

alice.addFriends(rose, ben);

jack.addFriends(rose, john);

john.addFriends(rose, ben);

rose.addFriends(tom, mike, alice);

ben.addFriends(rose, jack);

然后,我们就可以查tom这个用户的朋友的朋友了:

tom.getFriends().stream().flatMap(user -> user.getFriends().stream()).forEach(System.out::println);

我们还可以查tom这个用户朋友的朋友的朋友:

tom.getFriends().stream().flatMap(user -> user.getFriends().stream()).flatMap(user -> user.getFriends().stream()).forEach(System.out::println);

看看,是不是很有意思?
后面,我们会接着讲讲monad在设计模式中的使用,敬请关注,谢谢!

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