无趣的FP和OOP之争

溪饱鱼2024-01-29 15:09

引言

最近经常在review和被别人review代码，正常来说代码怎么写都能写出来，但写出来的代码好坏就完全是取决于这个人的基础、经验、以及对于世界本身的思维逻辑和思考（因为代码本身就是描述现实世界的表达形式，一种更底层的媒介）。

既然要说起FP和OOP就可以从两个词开始组合,继承。

  • 继承: 子代会继承父代的特性，比如宝马，不同型号的车（如宝马X5和宝马X6）都继承了宝马的公共特性（如品牌、品质、一些设计理念），但是每一种型号都有自己的特性（如车身大小、外形、马力等）

  • 组合: 由多个模块最终搭成一个整体的功能。而其实在现实世界中，物体往往由不同的部分组成，而不是通过继承得到。

而编程范式则是对于这两种方式的方法论和抽象，来帮助我们更好的去模拟 和 理解 现实世界复杂的对象关系和数据流动。

那么进入主题，面向对象编程（OOP）和 函数式编程（FP）是两种常见的编程范式。

这两种编程范式本质都是解决同一个问题：如何有效地组织和复用代码。

  1. OOP提倡把数据和处理数据的行为打包成对象，这使得代码更易理解和维护。OOP的继承和多态特性让代码更具可扩展性。它的核心在于继承。

  2. FP强调函数的纯粹性和不可变性，让代码更具可预测性和可测试性。同时，FP的高阶函数和函数组合使得代码更具表达力和复用性。而它的核心是组合。

虽然是组合优于继承，但这只是趋势。我们要明白的事情是范式的最终的目的是为了降低软件复杂度，这两种范式都能够实现相同的功能，但他们在不同的场景下的复杂度是不同。我一个比较粗浅的理解是：重数据就OOP，重行为就FP。

多种语言在OOP和FP的倾向

面向对象编程（OOP）和函数式编程（FP）是两种不同的编程范式，其中OOP更强调数据的封装以及实例和类的概念，而FP更注重函数的纯粹性以及无状态的概念。主要的区别在于数据和行为的关系。在OOP中，数据和行为是在一起的，而在FP中，数据和行为是分开的。但其实在不同的语言中对于这个倾向是有差别的。

我们现在抛出问题，设想我们要为一个大型的电子商务平台构建后台管理系统。该平台需要处理各种类型的产品（书、电子设备、家居用品等）和多种方式的交易（在线购买、在线拍卖、二手交易等）。

JavaScript

JavaScript既支持面向对象编程（OOP）也支持函数式编程（FP）。但一般来说动态语言中都基本是组合倾向。只是在JavaScript在ES6之后加入了class关键字，使得对面向对象编程更加友好。

  1. 面向对象编程 (OOP):
javascript 复制代码 
class Product {
    constructor(name, category) {
        this.name = name;
        this.category = category;
    }
}

class Transaction {
    constructor(product, type) {
        this.product = product;
        this.type = type;
    }
}

class Book extends Product {
    constructor(name) {
        super(name, 'book');
    }
}

class OnlinePurchase extends Transaction {
    constructor(product) {
        super(product, 'online purchase');
    }
}

let book = new Book('JavaScript: The Good Parts');
let transaction = new OnlinePurchase(book);
  1. 函数式编程 (FP):
javascript 复制代码 
const product = (name, category) => ({name, category});
const transaction = (product, type) => ({product, type});

const book = (name) => product(name, 'book');
const onlinePurchase = (product) => transaction(product, 'online purchase');

let theBook = book('JavaScript: The Good Parts');
let theTransaction = onlinePurchase(theBook);

Python

同为动态语言与javascript同理。

OOP:

python 复制代码 
class Product:
    def __init__(self, name, category):
        self.name = name
        self.category = category

class Transaction:
    def __init__(self, product, type):
        self.product = product
        self.type = type

class Book(Product):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name, 'Book')

class OnlinePurchase(Transaction):
    def __init__(self, product):
        super().__init__(product, 'Online Purchase')

book = Book('Python for Data Analysis')
transaction = OnlinePurchase(book)

FP:

python 复制代码 
def product(name, category):
    return {'name': name, 'category': category}

def transaction(product, type):
    return {'product': product, 'type': type}

def book(name):
    return product(name, 'Book')

def online_purchase(product):
    return transaction(product, 'Online Purchase')


the_book = book('Python for Data Analysis')
the_transaction = online_purchase(the_book)

Go

虽然Go既不是纯面向对象编程，也不具备函数式编程的全部特性，而是用自己的方式平衡了过程式编程和接口抽象。

Go是通过自己的特性（如接口和嵌入）提供了强大的组合机制，这使得你能够通过组成的方式重用和扩展代码。Embedding是Go中一个替代继承的重要特性，它可以让一个类型拥有另一个类型的功能。

这里其实是Go的组合优于继承哲学的一个体现，也就是鼓励开发者以更灵活和模块化的方式重用和组合代码，而不是依赖复杂的继承链。

下面是一个用Go语言实现的例子：

go 复制代码 
type Product struct {
    Name     string
    Category string
}

type Transaction struct {
    Product
    Type string
}

// 使用组合来模拟"子类"

type Book struct {
    Product  // 嵌入 Product 结构体
    Author string
}

type OnlinePurchase struct {
    Transaction // 嵌入 Transaction 结构体
}


book := Book{Product{"go programming", "book"}, "go authors"}
transaction := OnlinePurchase{Transaction{book.Product, "online purchase"}}

Rust:

Rust既支持面向对象，也支持函数式编程，这两种范式在Rust中并不冲突，可能是我对Rust没有更深的理解，所以不太好总结出它其实更倾向于哪一个。但他自身的很多特性，比如：不可变变量、模式匹配、高阶函数和 闭包。总给我一种感觉他是倾向于组合的。

OOP例子：

rust 复制代码 
struct Product {
    name: String,
    category: String,
}

struct Transaction {
    product: Product,
    type_of: String,
}

struct Book {
    product: Product,
}

struct OnlinePurchase {
    transaction: Transaction,
}

// 创建book实例
let book = Book {
    product: Product {
        name: "Programming Rust".to_string(),
        category: "Book".to_string(),
    },
};

// 创建transaction实例
let transaction = OnlinePurchase {
    transaction: Transaction {
        product: book.product,
        type_of: "Online Purchase".to_string(),
    },
};

FP例子，可能理解Rust明白在这个场景可能oop更好一些：

rust 复制代码 
fn product(name: &str, category: &str) -> (String, String) {
    (name.to_string(), category.to_string())
}

fn transaction(product: (String, String), type_of: &str) -> ((String, String), String) {
    (product, type_of.to_string())
}

fn book(name: &str) -> (String, String) {
    product(name, "Book")
}

fn online_purchase(product: (String, String)) -> ((String, String), String) {
    transaction(product, "Online Purchase")
}

let the_book = book("Programming Rust");
let the_transaction = online_purchase(the_book);

Java

Java就是完全倾向OOP，在Java8+虽然有fp，但~~。

oop:

java 复制代码 
public class Product {
    private String name;
    private String category;

    public Product(String name, String category) {
        this.name = name;
        this.category = category;
    }
}

public class Transaction {
    private Product product;
    private String type;

    public Transaction(Product product, String type) {
        this.product = product;
        this.type = type;
    }
}

public class Book extends Product {
    public Book(String name) {
        super(name, "book");
    }
}

public class OnlinePurchase extends Transaction {
    public OnlinePurchase(Product product) {
        super(product, "Online Purchase");
    }
}


Product book = new Book("Java: The Complete Reference");
Transaction transaction = new OnlinePurchase(book);

fp：

java 复制代码 
import java.util.function.BiFunction;
import java.util.function.Function;
import java.util.function.Supplier;

class Product {
    private final String name;
    private final String category;

    Product(String name, String category) {
        this.name = name;
        this.category = category;
    }
}

class Transaction {
    private final Product product;
    private final String type;

    Transaction(Product product, String type) {
        this.product = product;
        this.type = type;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    BiFunction<String, String, Product> product = Product::new;
    BiFunction<Product, String, Transaction> transaction = Transaction::new;

    Function<String, Product> book = name -> product.apply(name, "book");
    Function<Product, Transaction> onlinePurchase = product -> transaction.apply(product, "online");

    Product theBook = book.apply("Java: The Complete Reference");
    Transaction theTransaction = onlinePurchase.apply(theBook);

    System.out.println(theTransaction.getType() + ": " + theTransaction.getProduct().getName());
}

并不是非此即彼

实际上来说一个完整的场景是既有数据也有动作的。自己感觉的最佳实践是数据用OOP、操作数据的行为用FP。

比如：一个购物车系统。在这个系统中，有产品、购物车，我们可以对购物车中的商品进行增加、删除、计算、回滚操作。ramda.js是一个函数式编程的库。

typescript 复制代码 
import * as R from 'ramda';

class Product {
  constructor(public name: string, public price: number) {}
}

class Transaction {
  constructor(public type: string, public cart:{ items: Product[], discounts: number }) {}
}

// 数据操作函数
const addItem = R.curry((product: Product, cart: { items: Product[], discounts: number }) => {
  return {
    items: R.append(product, cart.items),
    discounts: cart.discounts
  };
});

const removeItem = R.curry((product: Product, cart: { items: Product[], discounts: number }) => {
  return {
    items: R.reject(R.equals(product), cart.items),
    discounts: cart.discounts
  };
});

const applyDiscount = R.curry((discount: number, cart: { items: Product[], discounts: number }) => {
  return {
    items: cart.items,
    discounts: discount
  };
});

const getTotal = (cart: { items: Product[], discounts: number }) => {
  const totalWithoutDiscounts = R.sum(R.map(R.prop('price'), cart.items));
  return totalWithoutDiscounts - cart.discounts;
};

const createTransaction = (type: string, cart: { items: Product[], discounts: number }) => {
  return new Transaction(type, cart);
};

// 创建商品
const book = new Product("Book", 100);
const pen = new Product("Pen", 50);

// 创建购物车
let cart = { items: [], discounts: 0 };

// 操作购物车
cart = addItem(book, cart);
cart = addItem(pen, cart);
cart = removeItem(book, cart);
cart = applyDiscount(30, cart);

console.log(getTotal(cart)); // 输出：20

const myTransaction = createTransaction("Online Purchase", cart);
console.log(myTransaction); // 输出：Transaction { type: 'Online Purchase', cart: { items: [ [Product] ], discounts: 30 } }

思想与框架

虽然今年开始前端写得比较少，但我觉得我还是个前端。这里为学境的技术选型做一个铺垫。

就是为什么选择react而不是vue，因为实际上react对于fp要更践行一些，react对于纯函数组件、不可变性和高阶组件，本质就是函数思想的延伸。可是有同学会觉得react和vue都是支持函数式编程的，但实际上vue的核心概念更倾向命令式编程和OOP思想（比如对于Vue组件的数据、方法、生命周期等的组织方式）。

至于性能，现代浏览器这么发达，并不缺那三瓜两枣，真正需要高性能的场景也绝不是通过一个框架就能解决的。

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