Promise是Monad嗎?

譯者按: 近年來，函數式語言的特性都被其它語言學過去了。

原文:

Functional Computational Thinking — What is a monad? 譯者: Fundebug

為了保證可讀性，本文采用意譯而非直譯。另外，本文版權歸原作者所有，翻譯僅用于學習。

如果你使用函數式程式設計，不管有沒有用過函數式語言，在某總程度上已經使用過Monad。可能大多數人都不知道什麼叫做Monad。在這篇文章中，我不會用數學公式來解釋什麼是Moand，也不使用Haskell，而是用JavaScript直接寫Monad。

作為一個函數式程式員，我首先來介紹一下基礎的複合函數：

const add1 = x => x + 1
const mul3 = x => x * 3

const composeF = (f, g) => {
  return x => f(g(x))
}

const addOneThenMul3 = composeF(mul3, add1)
console.log(addOneThenMul3(4)) // 列印 15
           

複合函數

composeF

接收

f

和

g

兩個參數，然後傳回值是一個函數。該函數接收一個參數

x

, 先将函數

g

作用到

x

, 其傳回值作為另一個函數

f

的輸入。

addOneThenMul3

是我們通過

composeF

定義的一個新的函數：由

mul3

add1

複合而成。

接下來看另一個實際的例子：我們有兩個檔案，第一個檔案存儲了第二個檔案的路徑，第二個檔案包含了我們想要取出來的内容。使用剛剛定義的複合函數

composeF

, 我們可以簡單的搞定：

const readFileSync = path => {
  return fs.readFileSync(path.trim()).toString()
}

const readFileContentSync = composeF(readFileSync, readFileSync)
console.log(readFileContentSync('./file1'))
           

readFileSync

是一個阻塞函數，接收一個參數

path

，并傳回檔案中的内容。我們使用

composeF

函數将兩個

readFileSync

複合起來，就達到我們的目的。是不是很簡潔？

但如果

readFile

函數是異步的呢？如果你用

Node.js

寫過代碼的話，應該對回調很熟悉。在函數式語言裡面，有一個更加正式的名字：continuation-passing style 或則 CPS。

我們通過如下函數讀取檔案内容：

const readFileCPS = (path, cb) => {
  fs.readFile(
    path.trim(),
    (err, data) => {
      const result = data.toString()
      cb(result)
    }
  )
}
           

但是有一個問題：我們不能使用

composeF

了。因為

readCPS

函數本身不在傳回任何東西。

我們可以重新定義一個複合函數

composeCPS

,如下：

const composeCPS = (g, f) => {
  return (x, cb) => {
    g(x, y => {
      f(y, z => {
        cb(z)
      })
    })
  }
}

const readFileContentCPS = composeCPS(readFileCPS, readFileCPS)
readFileContentCPS('./file1', result => console.log(result))
           

注意：在

composeCPS

中，我交換了參數的順序。

composeCPS

會首先調用函數

g

,在

g

的回調函數中，再調用

f

, 最終通過

cb

傳回值。

接下來，我們來一步一步改進我們定義的函數。

第一步，我們稍微改寫一下

readFIleCPS

函數：

const readFileHOF = path => cb => {
  readFileCPS(path, cb)
}
           

HOF

是 High Order Function (高階函數)的縮寫。我們可以這樣了解

readFileHOF

: 接收一個為

path

的參數，傳回一個新的函數。該函數接收

cb

作為參數，并調用

readFileCPS

函數。

并且，定義一個新的複合函數:

const composeHOF = (g, f) => {
  return x => cb => {
    g(x)(y => {
      f(y)(cb)
    })
  }
}

const readFileContentHOF = composeHOF(readFileHOF, readFileHOF)
readFileContentHOF('./file1')(result => console.log(result))
           

第二步，我們接着改進

readFileHOF

const readFileEXEC = path => {
  return {
    exec: cb => {
      readFileCPS(path, cb)
    }
  }
}
           

readFileEXEC

函數傳回一個對象，對象中包含一個

exec

屬性，而且

exec

是一個函數。

同樣，我們再改進複合函數：

const composeEXEC = (g, f) => {
  return x => {
    return {
      exec: cb => {
        g(x).exec(y => {
          f(y).exec(cb)
        })
      }
    }
  }
}

const readFileContentEXEC = composeEXEC(readFileEXEC, readFileEXEC)
readFileContentEXEC('./file1').exec(result => console.log(result))
           

現在我們來定義一個幫助函數:

const createExecObj = exec => ({exec})
           

該函數傳回一個對象，包含一個

exec

屬性。

我們使用該函數來優化

readFileEXEC

const readFileEXEC2 = path => {
  return createExecObj(cb => {
    readFileCPS(path, cb)
  })
}
           

readFileEXEC2

接收一個

path

參數，傳回一個

exec

對象。

接下來，我們要做出重大改進，請注意！

迄今為止，是以的複合函數的兩個參數都是huan'hnh函數，接下來我們把第一個參數改成

exec

const bindExec = (execObj, f) => {
  return createExecObj(cb => {
    execObj.exec(y => {
      f(y).exec(cb)
    })
  })
}
           

該

bindExec

函數傳回一個新的

exec

我們使用

bindExec

來定義讀寫檔案的函數：

const readFile2EXEC2 = bindExec(
  readFileEXEC2('./file1'),
  readFileEXEC2
)
readFile2EXEC2.exec(result => console.log(result))
           

如果不是很清楚，我們可以這樣寫：

bindExec(
  readFileEXEC2('./file1'),
  readFileEXEC2
)
.exec(result => console.log(result))
           

我們接下來把

bindExec

函數放入

exec

對象中：

const createExecObj = exec => ({
  exec,
  bind(f) {
    return createExecObj(cb => {
      this.exec(y => {
        f(y).exec(cb)
      })
    })
  }
})
           

如何使用呢？

readFileEXEC2('./file1')
.bind(readFileEXEC2)
.exec(result => console.log(result))
           

這已經和在函數式語言Haskell裡面使用Monad幾乎一模一樣了。

我們來做點重命名：

• readFileEXEC2 -> readFileAsync
• bind -> then
• exec -> done

readFileAsync('./file1')
.then(readFileAsync)
.done(result => console.log(result))
           

發現了嗎？竟然是Promise!

Monad在哪裡呢？

從

composeCPS

開始，都是Monad.

• readFIleCPS

  是Monad。事實上，它在Haskell裡面被稱作 Cont Monad ；

• exec 對象

  是一個Monad。事實上，它在Haskell裡面被稱作 IO Monad 。

Monad 有什麼性質呢？

1. 它有一個環境；
2. 這個環境裡面不一定有值；
3. 提供一個擷取該值的方法；
4. 有一個

   bind

   函數可以把值從第一個參數

   Monad

   中取出來，并調用第二個參數

   函數

   。第二個函數要傳回一個Monad。并且該傳回的Monad類型要和第一個參數相同。

數組也可以成為Monad

Array.prototype.flatMap = function(f) {
  const r = []
  for (var i = 0; i < this.length; i++) {
    f(this[i]).forEach(v => {
      r.push(v)
    })
  }
  return r
}

const arr = [1, 2, 3]
const addOneToThree = a => [a, a + 1, a + 2]

console.log(arr.map(addOneToThree))
// [ [ 1, 2, 3 ], [ 2, 3, 4 ], [ 3, 4, 5 ] ]

console.log(arr.flatMap(addOneToThree))
// [ 1, 2, 3, 2, 3, 4, 3, 4, 5 ]
           

我們可以驗證：

1. [] 是環境
2. []可以為空，值不一定存在；
3. 通過

   forEach

   可以擷取；
4. 我們定義了

   flatMap

   來作為

   bind

結論

• Monad是回調函數

  ?

  根據性質3，是的。

• 回調函數式Monad

  不是，除非有定義

  bind

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