自从我去年开始学习f#和OCaml以来,我已经阅读了大量的文章,这些文章坚持认为设计模式(尤其是Java中的)是命令式语言中缺失特性的变通方法。我发现的一篇文章给出了相当有力的主张:

Most people I've met have read the Design Patterns book by the Gang of Four (GoF). Any self respecting programmer will tell you that the book is language agnostic and the patterns apply to software engineering in general, regardless of which language you use. This is a noble claim. Unfortunately it is far removed from the truth. Functional languages are extremely expressive. In a functional language one does not need design patterns because the language is likely so high level, you end up programming in concepts that eliminate design patterns all together.

函数式编程(FP)的主要特性包括函数作为一类值、curry化、不可变值等。在我看来,OO设计模式是否接近这些特性并不明显。

此外,在支持OOP的函数式语言(如f#和OCaml)中,使用这些语言的程序员显然会使用与其他OOP语言相同的设计模式。事实上,现在我每天都在使用f#和OCaml,我在这些语言中使用的模式与我在Java中使用的模式之间没有明显的区别。

函数式编程消除了对面向对象设计模式的需求这一说法是否属实?如果是这样的话,你能发布或链接到一个典型的OOP设计模式的例子及其功能对等物吗?


当前回答

GoF设计模式是为Simula 67的后代面向对象语言(如Java和c++)编写的变通方法。

设计模式处理的大多数“弊病”是由以下原因引起的:

statically typed classes, which specify objects, but are not themselves objects; restriction to single dispatch (only the leftmost argument is used to select a method, the remaining arguments are considered as static types only: if they have dynamic types, it's up to the method to sort that out with ad-hoc approaches); distinction between regular function calls and object-oriented function calls, meaning that object-oriented functions cannot be passed as functional arguments where regular functions are expected and vice versa; and distinction between "base types" and "class types".

在通用Lisp对象系统中,这些设计模式中没有一个不会消失,即使解决方案的结构本质上与相应的设计模式相同。(此外,该对象系统比GoF书早了十多年。Common Lisp在该书第一次出版的同一年成为了ANSI标准。)

就函数式编程而言,模式是否适用于它取决于给定的函数式编程语言是否具有某种对象系统,以及它是否模仿受益于模式的对象系统。这种类型的面向对象不能很好地与函数式编程相结合,因为状态的突变是最重要的。

构造和非突变访问与函数式编程兼容,因此与抽象访问或构造有关的模式可以适用:像工厂、Facade、代理、Decorator和访问者这样的模式。

另一方面,像状态和策略这样的行为模式可能不能直接应用于功能性OOP,因为状态突变是它们的核心。这并不意味着它们不适用;也许它们以某种方式与任何可用于模拟可变状态的技巧结合应用。

其他回答

Peter Norvig的《动态编程中的设计模式》(Design Patterns in Dynamic Programming)对这一主题进行了深入的讨论,不过他讲的是“动态”语言而不是“函数式”语言(两者有重叠)。

我认为每个范式都有不同的目的,因此不能以这种方式进行比较。

我还没有听说过GoF设计模式适用于每一种语言。我听说它们适用于所有面向对象语言。如果您使用函数式编程,那么您解决的问题领域就不同于OO语言。

我不会使用函数式语言来编写用户界面,但是像c#或Java这样的面向对象语言会使这项工作更容易。如果我正在编写一种函数式语言,那么我就不会考虑使用OO设计模式。

讨论这个问题时不能不提到类型系统。

函数式编程的主要特征包括函数作为第一类值、curry化、不可变值等。在我看来,OO设计模式是否接近这些特性并不明显。

这是因为这些特性不能解决OOP所解决的问题……它们是命令式编程的替代品。面向对象的FP答案在于ML和Haskell的类型系统……特别是和类型、抽象数据类型、ML模块和Haskell类型类。

当然,仍然有一些设计模式是FP语言无法解决的。FP与单例的等价是什么?(暂时不考虑单例对象通常是一种糟糕的模式)

类型类做的第一件事是消除对单例对象的需求。

你可以浏览这23个名单,然后再剔除更多,但我现在没有时间。

当你试着从“设计模式”(一般)和“FP vs . OOP”的层面来看待这个问题时,你会发现答案最多是模糊的。

但是,在这两个轴上深入研究,并考虑特定的设计模式和特定的语言功能,事情就会变得更清楚。

因此,例如,当使用具有代数数据类型和模式匹配、闭包、第一类函数等的语言时,一些特定的模式(如访问者、策略、命令和观察者)肯定会改变或消失。不过,GoF书中的其他一些模式仍然“存在”。

总的来说,我会说,随着时间的推移,特定的模式正在被新的(或正在流行的)语言特性所淘汰。这是语言设计的自然过程;随着语言变得越来越高级,以前只能在书中使用示例来调用的抽象现在成为特定语言特性或库的应用程序。

(顺便说一句:这是我最近写的一篇博客,上面有更多关于FP和设计模式讨论的链接。)

我想引用Jeremy Gibbons的两篇优秀但有些密集的论文:《作为高阶数据类型泛型程序的设计模式》和《迭代器模式的精髓》(这两篇文章都可以在http://www.comlab.ox.ac.uk/jeremy.gibbons/publications/上找到)。

它们都描述了惯用函数构造如何覆盖其他(面向对象)设置中特定设计模式所覆盖的领域。