Scala IO monad：有什么意义？

Question

我最近观看了一个关于如何提出 IO monad 的视频，演讲是用 scala 进行的。我实际上想知道让函数返回 IO[A] 的意义何在。包装在 IO 对象中的 lambda 表达式就是突变，在更高的某个时刻，它们必须被观察到，我的意思是执行，以便发生一些事情。您不只是将问题推到更高的位置吗？

我能看到的唯一好处是它允许延迟评估，从某种意义上说，如果您不调用 unsafePerformIO 操作，则不会发生副作用。另外，我猜程序的其他部分可以使用/共享代码并决定何时发生副作用。

我想知道这就是全部吗？在可测试性方面有什么优势吗？我假设不是，因为你必须观察抵消这一点的影响。如果您使用特征/接口，您可以控制依赖关系，但当这些依赖关系发生影响时则无法控制。

我将以下示例放在代码中。

case class IO[+A](val ra: () => A){
  def unsafePerformIO() : A = ra();
  def map[B](f: A => B) : IO[B] = IO[B]( () => f(unsafePerformIO()))
  def flatMap[B](f: A => IO[B]) : IO[B] = {
    IO( () =>  f(ra()).unsafePerformIO())
  }
}



case class Person(age: Int, name: String)

object Runner {

  def getOlderPerson(p1: Person,p2:Person) : Person = 
    if(p1.age > p2.age) 
        p1
      else
        p2

  def printOlder(p1: Person, p2: Person): IO[Unit] = {
    IO( () => println(getOlderPerson(p1,p2)) ).map( x => println("Next") )
  }

  def printPerson(p:Person) = IO(() => {
    println(p)
    p
  })

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val result = printPerson(Person(31,"Blair")).flatMap(a => printPerson(Person(23,"Tom"))
                                   .flatMap(b => printOlder(a,b)))

   result.unsafePerformIO()
  }

}

你可以看到效果是如何推迟到 main 的，我觉得这很酷。我是从视频中感受到这一点后想到的。

我的实现是否正确？我的理解是否正确？

我还想知道是否应该将里程与 ValidationMonad 结合起来，如 ValidationMonad[IO[Person]] 中那样，以便在发生异常时可以短路？请思考。

布莱尔

Answer 1

函数的类型签名对于记录它是否有副作用是很有价值的。您的 IO 实现很有价值，因为它确实完成了这么多工作。它使您的代码得到更好的记录；如果您重构代码以尽可能地将涉及 IO 的逻辑与不涉及 IO 的逻辑分开，那么您就使不涉及 IO 的函数变得更可组合且更可测试。您可以在没有显式 IO 类型的情况下进行相同的重构；但使用显式类型意味着编译器可以帮助您进行分离。

但这只是开始。在您问题的代码中，IO 操作被编码为 lambda，因此是不透明的；除了运行 IO 操作之外，您无法对它执行任何操作，并且运行时的效果是硬编码的。

这不是实现 IO monad 的唯一可能方法。

例如，我可能会创建扩展共同特征的 IO 操作案例类。例如，然后我可以编写一个测试来运行一个函数并查看它是否返回正确的 IO 操作kind。

在这些代表不同类型 IO 操作的类的情况下，我可能不会包含这些操作在运行时执行的操作的硬编码实现。相反，我可以使用类型类模式将其解耦。这将允许交换 IO 操作的不同实现。例如，我可能有一组与生产数据库通信的实现，以及另一组与模拟内存数据库通信以用于测试目的的实现。

Bjarnason 和 Chiusano 的书 Scala 中的函数式编程 的第 13 章（“外部效果和 I/O”）对这些问题有很好的处理。特别参见 13.2.2，“简单 IO 类型的优点和缺点”。

更新：关于“交换 IO 操作的不同实现”，您可能会查找“free monad”，这是安排的一种方法

Answer 2

使用 IO monad 的好处是拥有纯程序。您不会将副作用推向更高的链条，而是消除它们。如果您有如下所示的不纯函数：

def greet {
  println("What is your name?")
  val name = readLine
  println(s"Hello, $name!")
}

您可以通过将其重写为来消除副作用：

def greet: IO[Unit] = for {
  _ <- putStrLn("What is your name?")
  name <- readLn
  _ <- putStrLn(s"Hello, $name!")
} yield ()

第二个函数是引用透明的。

可以在 scala.io 的 Rúnar Bjarnason 的幻灯片中找到为什么使用 IO monad 会导致纯程序的非常好的解释（可以在 此处找到视频）。