论面向组合子程序设计方法 之 创世纪

发现老庄的连载方法很好.又能吸引眼球又能好整以暇.于是从善如流.


这几天在完善我的neptune系统和jaskell语言。顺手发现了一个logging的需求。如获至宝阿。

为什么呢？不是因为这个需求多么难，或者我的解决方法多么巧妙，而是因为，这个例子足够简单，直观，要说明它，背景知识几乎不大需要，三两句话大家就明白需要达到什么效果。这种例子可不是随便就想得到的。

而同时，它又对实现提出了一定程度的灵活性要求，正好方便我展示我叫做“面向组合子”的程序设计方法。


说到这里，不禁又有点沮丧，我也挺想象别人那样，先高举高打，玄之又玄，弄些哲学思辨，什么佛法呀，道德经阿，西游记亚，以及各位西方先哲的亟语，甚至量子力学的悖论。这样才能吸引眼球，增加人气呀。
可是，等而下之的工匠气作祟，说着说着就要拐到具体例子上去了。不争气呀。


算了，不想那么多了。论道不是俺这种俗人所擅长的，还是鼓捣“器”吧。


大致的背景是这样：
我的neptune是一个build system，在build的过程中会产生很多log信息。这些信息分为不同的重要级别。

说到这里，肯定有人已经按奈不住：用Log4j！

先不要急，我们这里不是要告诉你怎么处理你得程序中的logging需求，而是要通过这样一个容易理解的例子来说明以下“面向组合子”的编程方法。所以，这里让我们先假设我们不知道什么log4j。什么是log4j呀？

当然，大致的思路总归差不多的。因为我的neptune系统只需要一个logging的工具，而不关心这个logging工具是什么，这就是一个perfect的依赖注射的场合。

先定义接口Logger，然后从构造函数传递近来一个Logger实例，接着就直接调用Logger就是了。

public interface Logger{
  void print(int level, String msg);;
  void println(int level, String msg);;
  void logException(Throwable e);;
}

print用来输出信息，但是不折行，println可以折行。
logException用来直接纪录异常。这样，对异常是直接printStackTrace，还是println(e.getMessage())就是由具体的Logger实现来决定，我的neptune只需要把遇到的异常报告给Logger就是了。


好。接下来我吭哧吭哧地把neptune完成了，剩下的就是从哪里找一个Logger实现了。

最简单的Logger实现自然就是直接往屏幕上打印了：

class SimpleLogger implements Logger{
  public void print(int lvl, String msg);{
    System.out.print(msg);;
  }
  public void println(int lvl, String msg);{
    System.out.println(msg);;
  }
  public void printException(Throwable e);{
    e.printStackTrace();;
  }
}

直接把这个SimpleLogger注射进我的neptune，整个系统就可以工作了。
no big deal，对么？


好了，下面我们开始真正实现完整的logging系统了。经过分析，我们大致有以下的需要：

[list]1。logger可以把信息打印到log文件中。

2。不同的重要程度的信息也许可以打印到不同的文件中？象websphere，有error.log, info.log等。
如果这样，那么什么重要程度的信息进入error.log，什么进入warning.log，什么进入info.log也需要决定。

3。也许可以象ant一样把所有的信息都打印到一个文件中。

4。每条logging信息是否要同时打印当前的系统时间？也是一个需要抉择的问题。

5。不仅仅是log文件，我们还希望能够在标准错误输出上直接看见错误，普通的信息可以打印到log文件中，对错误信息，我们希望log文件和标准输出上都有。

6。标准输出上的东西只要通知我们出错了就行，大概不需要详细的stack trace，所以exception stack trace可以打印到文件中，而屏幕上有个简短的exception的message就够了。

7。warning似乎也应该输出到屏幕上。

8。不管文件里面是否要打印当前系统时间，屏幕上应该可以选择不要打印时间。

9。客户应该可以通过命令行来决定log文件的名字。

10。客户可以通过命令行来决定log的细节程度，比如，我们只关心info一样级别的信息，至于debug, verbose的信息，对不起，不要打印。

11。neptune生成的是一些Command对象，这些对象运行的时候如果出现exception，这些exception会带有execution trace，这个execution trace可以告诉我们每个调用栈上的Command对象在原始的neptune文件中的位置（行号）。
这种exception叫做NeptuneException，它有一个printExecutionTrace(PrintWriter)的方法来打印execution trace。
所以，对应NeptuneException，我们就不仅仅是printStackTrace()了，而是要在printStackTrace()之前调用printExecutionTrace()。


12。neptune使用的是jaskell语言，如果jaskell脚本运行失败，一个EvaluationException会被抛出，这个类有一个printEvaluationTrace(PrintWriter)的方法来打印evaluation trace，这个trace用来告诉我们每个jaskell的表达式在脚本文件中的位置。
所以，对应EvaluationException，我们要在printStackTrace()之前，调用printEvaluationTrace()。

13。execution trace和evaluation trace应该被打印到屏幕上和log文件两个地方。

14。因为printExecutionTrace()和printEvaluationTrace()本身已经打印了这个异常的getMessage()，所以，对这两种异常，我们就不再象对待其它种类的异常那样在屏幕上打印getMessage()了，以免重复。

15。也许还有一些暂时没有想到的需求， 比如不是写入log文件，而是画个图之类的变态要求。[/list:u]

大致上，我目前遇到的需求也就是这些了。

好了，允许我卖个关子，下回分解的时候再说怎么用“面向组合子”和依赖注射的方法来解决这个问题吧。

在本节结束之前，我稍微提一下“面向组合子”的来历。


组合子，英文叫combinator，是函数式编程里面的重要思想。如果说OO是归纳法（分析归纳需求，然后根据需求分解问题，解决问题），那么“面向组合子”就是“演绎法”。通过定义最基本的原子操作，定义基本的组合规则，然后把这些原子以各种方法组合起来。我最近一段时间做的东西，jaskell不用说了，函数式语言。yan, neptune, jparsec全是用面向组合子的思想开发的。

OO就像是猜谜，给你一个苹果，然后问你：这个苹果是怎么得到的呢？然后你分析一番，说：我认为这个苹果是由分子组成的，这些分子如此这般排列，然后分子又由原子组成，如此这般排列...

而CO（面向组合子），就等于是说：这有H, C, O三种原子，强弱两种作用力，你来看看能做点什么出来吧，然后你就像搭积木一样，把这三种原子，两种作用力搭建出这大千世界，什么毛毛虫，狗熊，周星星，不小心，一下就做出了一个苹果。

OO的关键是需求。
所谓"refactor"，不过也是强调需求，让你不要自作聪明地瞎假设需求而复杂化设计。时刻着眼于当前的需求。这样，一旦需求变更，所浪费的力气可以保证最小，而且，船小才好调头嘛。
如果需求分析的不好，一切就歇菜了，虽然因为一些比如ioc之类的设计方法能让你不至于推到重来，但是需求仍然是重中之重。


那些什么上下文没有，上来就说“怎么用OO来做一个人骑车呀？”，“是人.骑(车)呀？还是车.被骑(人)？”纯粹是没头没脑地瞎掰。

而CO的关键则是组合子和组合规则的设计。这些组合方法必须非常精巧，尽量正交。组合子的设计既要简单（越简单才越容易被组合），还要完整。
比如说，对整数这个组合子，我们有+-*等组合方法，这样只要有了0,1这两个组合子，我们就可以构造出整个整数世界。
可是，精巧的组合子设计也不是那么容易的。需要有一点点数学的感觉和严密的逻辑思维基础。


有人说，上帝是用OO设计的世界，可要我是上帝，我宁可用CO。
设计几个简单的基本粒子，几个简单的相互作用力，然后让这些东西自己组合，随意发展，不是比事必躬亲，先想透彻了自己想让世界是什么样子，然后一张一张图纸地具体设计，一个一个人地造，
“撒旦，你去干坏事，往死了整这帮贱人！”
“天使，你去干好事，打个巴掌再给他们点甜枣吃。”
“儿子，你下去混混，看丫敢不敢钉死你！”
来的容易美妙？

哈。终于形而上起来了，爽！