第一：如果你不是数学家，monad这个词有点空洞。另一个术语是计算构建器，它更能描述它们的实际用途。

它们是链接操作的模式。它看起来有点像面向对象语言中的方法链接，但机制略有不同。

该模式主要用于函数式语言（特别是Haskell，它普遍使用monad），但也可以用于支持高阶函数的任何语言（即可以将其他函数作为参数的函数）。

JavaScript中的数组支持该模式，因此让我们将其作为第一个示例。

模式的要点是我们有一个类型（在本例中为Array），它有一个以函数作为参数的方法。提供的操作必须返回相同类型的实例（即返回数组）。

首先是一个不使用monad模式的方法链接示例：

[1,2,3].map(x => x + 1)

结果是[2,3,4]。代码不符合monad模式，因为我们作为参数提供的函数返回的是数字，而不是数组。monad形式的相同逻辑是：

[1,2,3].flatMap(x => [x + 1])

这里我们提供了一个返回Array的操作，所以现在它符合模式。flatMap方法为数组中的每个元素执行提供的函数。它期望每个调用都有一个数组作为结果（而不是单个值），但将得到的数组集合并为一个数组。所以最终的结果是相同的，数组[2,3,4]。

（提供给map或flatMap等方法的函数参数在JavaScript中通常称为“回调”。我将其称为“操作”，因为它更通用。）

如果我们连锁多个操作（以传统方式）：

[1,2,3].map(a => a + 1).filter(b => b != 3)

数组中的结果[2,4]

monad形式的相同链接：

[1,2,3].flatMap(a => [a + 1]).flatMap(b => b != 3 ? [b] : [])

产生相同的结果，即数组[2,4]。

您将立即注意到monad格式比非monad格式更难看！这正好表明单子不一定“好”。它们是一种有时有益有时不有益的模式。

请注意，monad模式可以以不同的方式组合：

[1,2,3].flatMap(a => [a + 1].flatMap(b => b != 3 ? [b] : []))

这里的绑定是嵌套的，而不是链式的，但结果是一样的。这是单子的一个重要属性，我们稍后会看到。这意味着组合的两个操作可以被视为单个操作。

该操作允许返回具有不同元素类型的数组，例如，将数字数组转换为字符串数组或其他东西；只要它仍然是一个数组。

这可以使用Typescript表示法更正式地描述。数组的类型为array＜T＞，其中T是数组中元素的类型。flatMap（）方法接受类型为T=>Array<U>的函数参数，并返回一个Array<U>。

一般来说，monad是任何类型的Foo＜Bar＞，它有一个“bind”方法，该方法接受类型为Bar＝＞Foo＜Baz＞的函数参数，并返回一个Foo＜Baz＞。

这回答了单子是什么。这个答案的其余部分将试图通过示例来解释为什么monads在Haskell这样的语言中是一种有用的模式，而Haskell对monads有很好的支持。

Haskell和Do表示法

要将map/filter示例直接转换为Haskell，我们将flatMap替换为>>=运算符：

[1,2,3] >>= \a -> [a+1] >>= \b -> if b == 3 then [] else [b] 

>>=运算符是Haskell中的绑定函数。当操作数是一个列表时，它与JavaScript中的flatMap相同，但对于其他类型，它被重载了不同的含义。

但是Haskell还为monad表达式提供了专用语法do块，它完全隐藏了绑定运算符：

 do a <- [1,2,3] 
    b <- [a+1] 
    if b == 3 then [] else [b] 

这将隐藏“管道”，并让您专注于在每个步骤中应用的实际操作。

在do块中，每一行都是一个操作。约束仍然认为块中的所有操作都必须返回相同的类型。因为第一个表达式是一个列表，所以其他操作也必须返回一个列表。

向后箭头<-看起来像赋值，但请注意，这是绑定中传递的参数。因此，当右侧的表达式是整数列表时，左侧的变量将是一个整数，但将对列表中的每个整数执行。

示例：安全导航（Maybe类型）

关于列表，让我们来看看monad模式如何对其他类型有用。

某些函数可能不总是返回有效值。在Haskell中，这由Maybe类型表示，该类型是Just value或Nothing选项。

总是返回有效值的链接操作当然很简单：

streetName = getStreetName (getAddress (getUser 17)) 

但如果任何函数都可以返回Nothing呢？我们需要单独检查每个结果，如果不是Nothing，则只将值传递给下一个函数：

case getUser 17 of
      Nothing -> Nothing 
      Just user ->
         case getAddress user of
            Nothing -> Nothing 
            Just address ->
              getStreetName address

很多重复检查！想象一下如果链条更长。Haskell用Maybe的monad模式解决了这个问题：

do
  user <- getUser 17
  addr <- getAddress user
  getStreetName addr

这个do块调用Maybe类型的绑定函数（因为第一个表达式的结果是Maybe）。绑定函数仅在值为Just值时执行以下操作，否则只传递Nothing。

这里使用monad模式来避免重复代码。这与其他一些语言使用宏来简化语法的方式类似，尽管宏以非常不同的方式实现了相同的目标。

请注意，Haskell中monad模式和monad友好语法的结合导致了代码更干净。在JavaScript这样的语言中，如果没有对monad的任何特殊语法支持，我怀疑monad模式是否能够在这种情况下简化代码。

可变状态

Haskell不支持可变状态。所有变量都是常量，所有值都是不可变的。但State类型可用于模拟具有可变状态的编程：

add2 :: State Integer Integer
add2 = do
        -- add 1 to state
         x <- get
         put (x + 1)
         -- increment in another way
         modify (+1)
         -- return state
         get


evalState add2 7
=> 9

add2函数构建一个monad链，然后以7作为初始状态对其求值。

显然，这在Haskell中才有意义。其他语言支持开箱即用的可变状态。Haskell通常在语言特性上是“选择加入”的——您可以在需要时启用可变状态，并且类型系统确保效果是显式的。IO是这方面的另一个例子。

IO

IO类型用于链接和执行“不纯”函数。

与任何其他实用语言一样，Haskell有一系列与外界接口的内置函数：putStrLine、readLine等。这些函数被称为“不纯”，因为它们要么会产生副作用，要么会产生不确定性的结果。即使是像获取时间这样简单的事情也被认为是不纯洁的，因为结果是不确定的——用相同的参数调用两次可能会返回不同的值。

纯函数是确定性的——它的结果完全取决于传递的参数，除了返回值之外，它对环境没有任何副作用。

Haskell大力鼓励使用纯函数——这是该语言的一个主要卖点。不幸的是，对于纯粹主义者来说，你需要一些不纯的函数来做任何有用的事情。Haskell折衷方案是将纯函数和不纯函数彻底分开，并保证纯函数无法直接或间接执行不纯函数。

这是通过给所有不纯函数赋予IO类型来保证的。Haskell程序的入口点是具有IO类型的主函数，因此我们可以在顶层执行不纯的函数。

但是该语言如何防止纯函数执行不纯函数？这是因为Haskell的懒惰本性。只有当某个函数的输出被其他函数消耗时，才执行该函数。但除了将IO值分配给main之外，没有办法使用它。因此，如果一个函数想要执行一个不纯的函数，它必须连接到main并具有IO类型。

对IO操作使用monad链接还可以确保它们以线性和可预测的顺序执行，就像命令式语言中的语句一样。

这让我们看到大多数人会用Haskell编写的第一个程序：

main :: IO ()
main = do 
        putStrLn ”Hello World”

当只有一个操作，因此没有什么要绑定时，do关键字是多余的，但为了保持一致性，我还是保留了它。

（）类型表示“无效”。这种特殊的返回类型仅适用于因其副作用而调用的IO函数。

更长的示例：

main = do
    putStrLn "What is your name?"
    name <- getLine
    putStrLn "hello" ++ name

这构建了一个IO操作链，因为它们被分配给主功能，所以它们被执行。

将IO与Maybe进行比较表明了monad模式的多功能性。对于Maybe，该模式用于通过将条件逻辑移动到绑定函数来避免重复代码。对于IO，该模式用于确保IO类型的所有操作都是有序的，并且IO操作不会“泄漏”到纯函数。

总结

在我的主观看法中，monad模式只有在对该模式有一些内置支持的语言中才真正有价值。否则，它只会导致过于复杂的代码。但是Haskell（和其他一些语言）有一些内置支持，隐藏了繁琐的部分，然后该模式可以用于各种有用的事情。喜欢：

避免重复代码（可能）为程序的分隔区域添加可变状态或异常等语言特性。将讨厌的东西与美好的东西隔离开来（IO）嵌入式域特定语言（解析器）将GOTO添加到语言中。

解释monad似乎就像解释控制流语句一样。想象一下，一个非程序员要求你解释它们？

你可以给他们一个涉及理论的解释——布尔逻辑、寄存器值、指针、堆栈和框架。但那太疯狂了。

你可以用语法来解释它们。基本上，C中的所有控制流语句都有大括号，您可以通过它们相对于括号的位置来区分条件和条件代码。这可能更疯狂。

或者，您也可以解释循环、if语句、例程、子例程以及可能的协例程。

Monad可以取代相当多的编程技术。语言中有一种特定的语法支持它们，还有一些关于它们的理论。

它们也是函数式程序员使用命令式代码而不承认它的一种方式，但这并不是他们唯一的用途。

monad实际上是“类型运算符”的一种形式。它将做三件事。首先，它会将一种类型的值“包装”（或以其他方式转换）为另一种类型（通常称为“一元类型”）。第二，它将使底层类型上的所有操作（或函数）在monadic类型上可用。最后，它将为将自身与另一个monad组合以生成复合monad提供支持。

“可能monad”本质上等同于Visual Basic/C#中的“可为null的类型”。它接受不可为null的类型“T”并将其转换为“可为null＜T＞”，然后定义所有二进制运算符在可为null＞＜T＞上的含义。

副作用也有类似的表现。创建了一个结构，该结构包含函数返回值旁边的副作用描述。当值在函数之间传递时，“提升”操作会复制副作用。

它们被称为“monad”，而不是更容易理解的“类型运算符”的名称，原因如下：

Monad对他们的行为有限制（详见定义）。这些限制，加上涉及三个运算，符合范畴理论中一个叫做monad的结构，这是一个模糊的数学分支。它们是由“纯”函数语言的支持者设计的纯函数语言的支持者，如模糊的数学分支由于数学晦涩难懂，而且monad与特定的编程风格相关，人们倾向于使用monad这个词作为一种秘密握手。正因为如此，没有人费心去投资一个更好的名字。

http://mikehadlow.blogspot.com/2011/02/monads-in-c-8-video-of-my-ddd9-monad.html

这是你要找的视频。

用C#演示组合和对齐类型的问题，然后用C#正确实现它们。最后，他展示了F#和Haskell中相同的C#代码的外观。

我最喜欢的Monad教程：

http://www.haskell.org/haskellwiki/All_About_Monads

（在谷歌搜索“monad教程”的17万次点击中！）

@斯图：monads的目的是允许您将（通常）顺序语义添加到纯代码中；您甚至可以组合Monad（使用Monad Transformers）并获得更有趣和复杂的组合语义，例如，带有错误处理的解析、共享状态和日志记录。所有这些在纯代码中都是可能的，monad只允许您将其抽象并在模块化库中重用（在编程中总是很好的），并提供方便的语法使其看起来势在必行。

Haskell已经有了运算符重载[1]：它使用类型类的方式与使用Java或C#中的接口的方式非常相似，但Haskell恰好也允许使用非字母数字标记（如+&&和>）作为中缀标识符。如果您的意思是“重载分号”[2]，那么在您看来这只是运算符重载。“重载分号”听起来像是黑魔法，自找麻烦（想象一下有进取心的Perl黑客听到了这个想法），但关键是没有monad就没有分号，因为纯函数代码不需要或不允许显式排序。

这一切听起来比实际情况要复杂得多。sigfpe的文章很酷，但使用了Haskell来解释它，这有点无法打破理解Haskell到grok Monads和理解Monads到grok Haskell的鸡和蛋的问题。

[1] 这是与monad不同的问题，但monad使用Haskell的运算符重载特性。

[2] 这也是一个过度简化，因为链接一元操作的运算符是>>=（发音为“bind”），但有语法糖（“do”）允许您使用大括号和分号和/或缩进和换行。

（另请参见“什么是monad？”中的答案）

蒙纳斯的一个很好的动机是西格菲（丹·皮波尼）的《你本可以发明蒙纳斯！（也许你已经有了）。还有很多其他monad教程，其中许多都试图使用各种类比以“简单的术语”来解释monad：这就是monad教程谬论；避开它们。

正如MacIver博士在《告诉我们为什么你的语言很糟糕》中所说：所以，我讨厌Haskell的事情：让我们从显而易见的开始。Monad教程。不，不是单子。特别是教程。他们没完没了，夸夸其谈，亲爱的上帝，他们太乏味了。此外，我从未见过任何令人信服的证据表明它们确实有帮助。阅读类定义，编写一些代码，忘掉这个可怕的名字。

你说你懂“也许莫纳德”吗？很好，你在路上了。只要开始使用其他monad，迟早你会了解monad的一般含义。

（如果你以数学为导向，你可能想忽略几十个教程，学习定义，或遵循类别理论的讲座：）定义的主要部分是Monad M包含一个“类型构造器”，为每个现有类型“T”定义一个新类型“M T”，以及在“常规”类型和“M”类型之间来回移动的一些方式。]

同样，令人惊讶的是，对monad最好的介绍之一实际上是介绍monad的早期学术论文之一，Philip Wadler的Monad for functional programming。它实际上有一些实用的、非平凡的激励性例子，与许多人工教程不同。