我将尝试在Haskell的背景下解释Monad。

在函数式编程中，函数组合很重要。它允许我们的程序由小的、易于阅读的函数组成。

假设我们有两个函数：g:：Int->String和f:：String->Bool。

我们可以做（f.g）x，这与f（gx）相同，其中x是Int值。

当进行合成/将一个函数的结果应用到另一个函数时，使类型匹配是很重要的。在上述情况下，g返回的结果类型必须与f接受的类型相同。

但有时值是在上下文中的，这使得排列类型有点不容易。（在上下文中设置值非常有用。例如，Maybe Int类型表示可能不存在的Int值，IO String类型表示由于执行某些副作用而存在的String值。）

假设我们现在有g1：：Int->Maybe String和f1：：String->Maybe Bool。g1和f1分别与g和f非常相似。

我们不能做（f1.g1）x或f1（g1 x），其中x是Int值。g1返回的结果类型不是f1期望的类型。

我们可以用。运算符，但现在我们不能用..组合f1和g1。。问题是我们不能直接将上下文中的值传递给期望值不在上下文中的函数。

如果我们引入一个运算符来组合g1和f1，这样我们就可以写出（f1 operator g1）x，这不是很好吗？g1返回上下文中的值。该值将脱离上下文并应用于f1。是的，我们有这样一个操作员。它是<=<。

我们还有一个>>=运算符，它为我们做了完全相同的事情，尽管语法略有不同。

我们写：g1 x>>=f1。g1 x是Maybe Int值。>>=运算符帮助将Int值从“可能不存在”上下文中取出，并将其应用于f1。f1的结果是Maybe Bool，它将是整个>>=操作的结果。

最后，为什么Monad有用？因为Monad是定义>>=运算符的类型类，与定义==和/=运算符的Eq类型类非常相似。

总之，Monad类型类定义了>>=运算符，该运算符允许我们将上下文中的值（我们称为这些monadic值）传递给不需要上下文中值的函数。将考虑上下文。

如果这里需要记住一点，那就是Monads允许在上下文中包含值的函数组合。

解释“什么是monad”有点像说“什么是数字？”我们总是使用数字。但想象一下，你遇到了一个对数字一无所知的人。你怎么解释数字是什么？你怎么开始描述为什么这可能有用？

什么是单子？简单的回答是：这是一种将操作链接在一起的特定方式。

本质上，您正在编写执行步骤，并将它们与“绑定函数”链接在一起。（在Haskell中，它名为>>=。）您可以自己编写对绑定运算符的调用，也可以使用语法糖，使编译器为您插入这些函数调用。但无论哪种方式，每个步骤都由对该绑定函数的调用分隔。

因此绑定函数就像分号；它将流程中的步骤分开。bind函数的任务是获取上一步的输出，并将其输入下一步。

听起来不太难，对吧？但单子不止一种。为什么？怎样

好吧，bind函数可以从一个步骤中获取结果，并将其传递给下一个步骤。但如果这就是单子的全部。。。这实际上不是很有用。理解这一点很重要：每个有用的monad除了做monad之外，还做其他事情。每一个有用的单子都有一种“特殊的力量”，这使它独一无二。

（没有什么特别作用的monad被称为“身份monad”。与身份函数类似，这听起来是一件毫无意义的事情，但事实证明并非如此……但这是另一回事™.)

基本上，每个monad都有自己的绑定函数实现。你可以编写一个绑定函数，这样它就可以在执行步骤之间做一些傻事。例如：

如果每个步骤都返回一个成功/失败指示符，则只有在前一个步骤成功的情况下，才能让绑定执行下一个步骤。这样，失败的步骤“自动”中止整个序列，而无需您进行任何条件测试。（故障单）扩展这个想法，您可以实现“异常”。（错误单点或异常单点。）因为您自己定义它们，而不是将其作为一种语言特性，所以您可以定义它们的工作方式。（例如，您可能希望忽略前两个异常，仅在引发第三个异常时中止。）您可以使每个步骤返回多个结果，并让bind函数对其进行循环，将每个结果输入到下一步。这样，在处理多个结果时，就不必一直到处写循环。绑定函数“自动”为您完成所有这些。（单子）除了将“结果”从一个步骤传递到另一个步骤之外，还可以让bind函数传递额外的数据。这些数据现在不会显示在源代码中，但您仍然可以从任何地方访问它，而无需手动将其传递给每个函数。（《读者》杂志）您可以这样做，以便可以替换“额外数据”。这允许您模拟破坏性更新，而无需实际执行破坏性更新。（莫纳德州及其堂弟作家莫纳德。）因为您只是在模拟破坏性更新，所以您可以轻松地完成真正的破坏性更新所无法完成的事情。例如，您可以撤消上一次更新，或恢复到旧版本。你可以制作一个可以暂停计算的monad，这样你就可以暂停你的程序，进入并修补内部状态数据，然后恢复它。您可以将“continuations”实现为monad。这可以让你打破人们的想法！

所有这些和更多的都可以通过monad实现。当然，这一切在没有单子的情况下也是完全可能的。使用monad非常简单。

你应该首先了解函子是什么。在此之前，先了解高阶函数。

高阶函数只是一个以函数为自变量的函数。

函子是任何类型构造T，其中存在一个高阶函数，称之为map，它将类型为A->b的函数（给定任意两个类型A和b）转换为函数Ta->Tb。该map函数还必须遵守恒等式和复合法则，以便以下表达式对所有p和q返回true（Haskell表示法）：

map id = id
map (p . q) = map p . map q

例如，名为List的类型构造函数是一个函子，如果它配备了一个类型为（a->b）->Lista->Listb的函数，该函数遵守上述定律。唯一实际的实施是显而易见的。生成的Lista->Listb函数在给定列表上迭代，为每个元素调用（a->b）函数，并返回结果列表。

monad本质上只是一个函子T，它有两个额外的方法，类型为T（T A）->T A的join和类型为A->T A的unit（有时称为return、fork或pure）。对于Haskell中的列表：

join :: [[a]] -> [a]
pure :: a -> [a]

为什么有用？因为例如，您可以使用返回列表的函数映射列表。Join获取生成的列表列表并将它们连接起来。列表是monad，因为这是可能的。

您可以编写一个函数，先映射，然后连接。此函数称为bind或flatMap，或（>>=）或（=<<）。这通常是Haskell中给出monad实例的方式。

monad必须满足某些定律，即联接必须是关联的。这意味着，如果您的值x类型为[[a]]]，那么join（join x）应该等于join（map joinx）。纯必须是联接的标识，这样联接（纯x）==x。

在Scala的上下文中，您会发现以下是最简单的定义。基本上，flatMap（或bind）是“关联”的，并且存在一个标识。

trait M[+A] {
  def flatMap[B](f: A => M[B]): M[B] // AKA bind

  // Pseudo Meta Code
  def isValidMonad: Boolean = {
    // for every parameter the following holds
    def isAssociativeOn[X, Y, Z](x: M[X], f: X => M[Y], g: Y => M[Z]): Boolean =
      x.flatMap(f).flatMap(g) == x.flatMap(f(_).flatMap(g))

    // for every parameter X and x, there exists an id
    // such that the following holds
    def isAnIdentity[X](x: M[X], id: X => M[X]): Boolean =
      x.flatMap(id) == x
  }
}

E.g.

// These could be any functions
val f: Int => Option[String] = number => if (number == 7) Some("hello") else None
val g: String => Option[Double] = string => Some(3.14)

// Observe these are identical. Since Option is a Monad 
// they will always be identical no matter what the functions are
scala> Some(7).flatMap(f).flatMap(g)
res211: Option[Double] = Some(3.14)

scala> Some(7).flatMap(f(_).flatMap(g))
res212: Option[Double] = Some(3.14)


// As Option is a Monad, there exists an identity:
val id: Int => Option[Int] = x => Some(x)

// Observe these are identical
scala> Some(7).flatMap(id)
res213: Option[Int] = Some(7)

scala> Some(7)
res214: Some[Int] = Some(7)

注：严格地说，函数编程中的Monad的定义与范畴理论中的Monard的定义不同，后者是按映射和展平的顺序定义的。尽管它们在某些映射下是等价的。这个演示非常好：http://www.slideshare.net/samthemonad/monad-presentation-scala-as-a-category

根据我们所谈论的monad，“什么是monad”这个问题是错误的：

对“什么是单单体？”这个问题的简短回答是，它是内函子范畴中的单单体，或者它是一种通用数据类型，配备了满足某些定律的两个运算。这是正确的，但它并没有揭示一个重要的大局。这是因为问题是错误的。在这篇论文中，我们的目标是回答正确的问题，即“当作者谈论单子时，他们真正说的是什么？”

虽然这篇论文没有直接回答什么是单子，但它有助于理解不同背景的人谈论单子时的含义以及原因。

事实上，与一般人对蒙得斯的理解相反，他们与国家无关。Monads只是一种包装东西的方法，它提供了对包装好的东西进行操作而不展开的方法。

例如，您可以在Haskell中创建一个类型来包装另一个类型：

data Wrapped a = Wrap a

包装我们定义的东西

return :: a -> Wrapped a
return x = Wrap x

要在不展开的情况下执行操作，假设您有一个函数f：：a->b，然后您可以执行此操作来提升该函数以作用于包装的值：

fmap :: (a -> b) -> (Wrapped a -> Wrapped b)
fmap f (Wrap x) = Wrap (f x)

这就是所有需要理解的。然而，事实证明，有一个更通用的函数来执行此提升，即bind：

bind :: (a -> Wrapped b) -> (Wrapped a -> Wrapped b)
bind f (Wrap x) = f x

bind可以比fmap做得更多，但反之亦然。实际上，fmap只能用绑定和返回来定义。因此，在定义monad时。。您给出它的类型（这里是Wrapped a），然后说明它的返回和绑定操作是如何工作的。

很酷的是，这是一个普遍的模式，它会在所有地方弹出，以纯方式封装状态只是其中之一。

有关如何使用monad来引入函数依赖关系，从而控制求值顺序（如Haskell的IO monad中所用）的好文章，请查看IOInside。

至于理解单子，不要太担心。读一些你觉得有趣的东西，如果你不马上理解，也不要担心。那就用Haskell这样的语言潜水吧。修道院就是这样一种东西，在那里，通过练习，理解慢慢地进入你的大脑，有一天你突然意识到你理解了它们。