前　　言
這是一本為每日編寫代碼的程序員所寫的書，目的是幫助他們了解如何使用函數(shù)式編程語言來完成實際的任務(wù)。因此，我不會花太多時間去探討函數(shù)式編程的理論，如Monads、Monoids、Functors、Categories等。這并不是說這些理論不正確、無價值或不相關(guān)，而是因為它們通常不會出現(xiàn)在程序員的日常工作中。這些理論已經(jīng)與常見的語言、代碼庫和框架融為了一體。如果對函數(shù)式理論感興趣，推薦閱讀Mark Seemann的著作。
本書探討的是如何（以及為何要）在日常工作中使用函數(shù)式編程為真實的客戶構(gòu)建真實的系統(tǒng)。接下來我們將比較下面兩種常見的代碼結(jié)構(gòu)——面向?qū)ο笳Z言（如Java）和函數(shù)式語言（如Clojure）。
我之所以選擇這兩種語言，是因為Java使用得非常廣泛，Clojure則極容易學習。
函數(shù)式編程和過程式編程簡史
1936年，艾倫·圖靈（Alan Turing）和阿隆佐·丘奇（Alonzo Church）這兩位數(shù)學家獨立解決了大衛(wèi)·希爾伯特（David Hilbert）所提出的著名難題之一：可判定性問題。雖然由于前言的篇幅限制，我們無法詳細描述這個問題，但只需知道這與尋找整數(shù)公式的通解有關(guān)即可。這與我們所討論的主題相關(guān)，因為數(shù)字計算機中的每個程序其實都是一個整數(shù)公式。
這兩位數(shù)學家獨立地證明了這樣的通解不存在。他們證明了存在這樣的整數(shù)，它們永遠不能由比該整數(shù)小的整數(shù)公式計算出來。另一種說法是，存在計算機程序無法計算的數(shù)字。實際上，這就是艾倫·圖靈所使用的方法。在1936年所發(fā)表的著名論文中，圖靈發(fā)明了一種數(shù)字計算機，并證明了即使給定無限的時間和空間，計算機也無法計算某些數(shù)字。
另外，丘奇通過他所發(fā)明的lambda演算（一種用于操作函數(shù)的數(shù)學形式化方法）得出了同樣的結(jié)論。通過對形式化方法邏輯的操作，他證明了存在無法解決的邏輯問題。
圖靈的發(fā)明是所有現(xiàn)代數(shù)字計算機的前身。所有數(shù)字計算機實際上都是一臺（有限）圖靈機。所有在數(shù)字計算機上執(zhí)行的程序?qū)嶋H上都是一個圖靈機程序。
丘奇和圖靈后來合作證明了他們倆的方法是等價的。圖靈機中的每一個程序都可以用lambda演算來表示。反之亦然。
所有的函數(shù)式編程實際上都是lambda演算。
這兩種編程風格在數(shù)學上是等價的。任何程序都可以使用過程式風格（圖靈）或函數(shù)式風格（丘奇）來編寫。本書要探討的不是這種等價性，而是如何使用函數(shù)式方法影響程序的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。我們將試圖確定函數(shù)式方法產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)和設(shè)計是否優(yōu)于或劣于使用過程式方法所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。
關(guān)于Clojure
本書選擇Clojure是因為學習新語言比較難，如果同時學習新范式的話，更是難上加難。因此，為了簡化學習任務(wù)，我選擇了一門既足夠簡單又能夠讓我們學習函數(shù)式編程和函數(shù)式設(shè)計的語言。
Clojure語義豐富且語法簡單。語法簡單意味著學習起來比較輕松。學習Clojure的難點都在語義方面。雖然代碼庫和習慣用法需要很大的努力去內(nèi)化，但學習語言本身幾乎不費力氣。希望本書能提供一種學習和欣賞函數(shù)式編程的方法，其間不會讓大家因新語言的語法而分心。
話雖如此，但本書并不是Clojure教程。在前幾章中，我會解釋一些Clojure的基礎(chǔ)知識并使用一些解釋性的腳注。同時，也期望親愛的讀者去做功課并查找相關(guān)資料。有幾個很好的網(wǎng)站可供查詢，我最喜歡的網(wǎng)站是https://clojure.org/api/cheatsheet。
本書會使用speclj測試框架。隨著內(nèi)容的展開，測試代碼會越來越多。它與其他受歡迎的測試框架非常相似，因此在閱讀過程中，熟悉它的各種功能并不難。
關(guān)于架構(gòu)和設(shè)計
本書的重點是描述用函數(shù)式方法構(gòu)建的系統(tǒng)的設(shè)計和架構(gòu)原則。為此，我將使用統(tǒng)一建模語言（Unified Modeling Language，UML）圖，并參考軟件設(shè)計的SOLID原則、設(shè)計模式，以及整潔架構(gòu)的概念。不用擔心，書中會解釋這些概念，并引用許多外部參考資料供你查閱。
關(guān)于面向?qū)ο?br />許多人都認為，面向?qū)ο缶幊毯秃瘮?shù)式編程互不兼容。本書應(yīng)該能夠證明事實并非如此。本書中的程序、設(shè)計和架構(gòu)是函數(shù)式和面向?qū)ο蟾拍畹娜诤象w。根據(jù)經(jīng)驗，我堅定地認為，這兩種風格是完全兼容的。好的程序員可以并且應(yīng)該將兩者兼收并蓄，相互為用。
關(guān)于“函數(shù)式”
本書會使用“函數(shù)式”這個術(shù)語，并對其進行定義和闡述。隨著內(nèi)容的展開，我也會對這個概念做一些修正。有些例子雖然是用函數(shù)式語言和函數(shù)式風格編寫的，但并不是純粹的函數(shù)式。在大多數(shù)情況下，我會為“函數(shù)式”這個詞加上引號，并使用腳注指出所做的修正。
為何要做修正？因為本書強調(diào)的是實用，而非理論。從函數(shù)式風格中獲得好處（而不是嚴格遵循理論）會更有趣。正如我們將在第1章中看到的，接受用戶提供的輸入?yún)��?shù)的“函數(shù)”并不是純粹的函數(shù)式，但本書會在需要實用性的地方使用這樣的“函數(shù)”。
本書所有示例的源代碼都存放在一個GitHub倉庫中，地址為https://github.com/unclebob/FunctionalDesign。