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深入探索单子转换器与自由单子

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发布时间: 2025-08-19 00:05:39 订阅数: 3
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Scala 2.13编程实战与进阶

# 深入探索单子转换器与自由单子 ## 1. 单子转换器概述 在编程中,我们实现了单子转换器。实现时,我们做了一点小牺牲,将原始函数返回类型的复杂度提升到某种“通用类型”。不过这种牺牲很小,通常只需将原始函数提升到合适的上下文即可。 ### 1.1 抽象的钓鱼 API 以下是一个更抽象方式实现的钓鱼组件面向用户的 API: ```scala abstract class FishingApi[F[_]: Monad] { val buyBait: String => F[Bait] val castLine: Bait => F[Line] val hookFish: Line => F[Fish] def goFishing(bestBaitForFish: F[String]): F[Fish] = for { name <- bestBaitForFish bait <- buyBait(name) line <- castLine(bait) fish <- hookFish(line) } yield fish } ``` 这个 API 对效果类型进行了抽象,为库作者提供了更多灵活性,也为 API 用户提供了更清晰的结构。它可以与任何具有单子的效果一起使用。 ### 1.2 不同效果类型的实现示例 #### 1.2.1 Future 和 Optional 混合结果的实现 ```scala import Transformers.OptionTMonad import ch09.Monad.futureMonad import scala.concurrent.ExecutionContext.Implicits.global object Ch10 { type Bait = String type Line = String type Fish = String } object Ch10FutureFishing extends FishingApi[OptionT[Future, ?]] with App { val buyBaitImpl: String => Future[Bait] = Future.successful val castLineImpl: Bait => Option[Line] = Option.apply val hookFishImpl: Line => Future[Fish] = Future.successful override val buyBait: String => OptionT[Future, Bait] = (name: String) => buyBaitImpl(name).map(Option.apply) override val castLine: Bait => OptionT[Future, Line] = castLineImpl.andThen(Future.successful(_)) override val hookFish: Line => OptionT[Future, Fish] = (line: Line) => hookFishImpl(line).map(Option.apply) goFishing(Transformers.optionTunit[Future, String]("Crankbait")) } ``` 这里为原始函数实现了外观,只是将它们常规地提升到适当的效果中。`goFishing` 方法可以直接使用,编译器只需 `OptionT[Future]` 的单子实例即可。 #### 1.2.2 返回 Try 类型的实现 ```scala import scala.util._ object Ch10OptionTTryFishing extends FishingApi[OptionT[Try, ?]] with App { val buyBaitImpl: String => Try[Bait] = Success.apply val castLineImpl: Bait => Option[Line] = Option.apply val hookFishImpl: Line => Try[Fish] = Success.apply override val buyBait: String => OptionT[Try, Bait] = (name: String) => buyBaitImpl(name).map(Option.apply) override val castLine: Bait => OptionT[Try, Line] = castLineImpl.andThen(Try.apply(_)) override val hookFish: Line => OptionT[Try, Fish] = (line: Line) => hookFishImpl(line).map(Option.apply) goFishingM(Transformers.optionTunit[Try, String]("Crankbait")) } ``` 当底层函数返回类型从 `Future` 变为 `Try` 时,我们只需改变 `castLine` 函数的提升方式和 `goFishing` 函数初始参数包装器的类型参数,无需修改钓鱼的“业务”逻辑。 ### 1.3 单子转换器的作用 单子转换器在某种意义上“扁平化”了两个单子,使得在调用 `map` 和 `flatMap` 方法(以及在 `for` 推导式中)时可以一次性穿透所有层。 ### 1.4 Either 类型的实现 ```scala object Ch10EitherTFutureFishing extends FishingApi[EitherT[Future, String, ?]] with App { val buyBaitImpl: String => Future[Bait] = Future.successful val castLineImpl: Bait => Either[String, Line] = Right.apply val hookFishImpl: Line => Future[Fish] = Future.successful override val buyBait: String => EitherT[Future, String, Bait] = (name: String) => buyBaitImpl(name).map(l => Right(l): Either[String, Bait]) override val castLine: Bait => EitherT[Future, String, Line] = castLineImpl.andThen(Future.successful(_)) override val hookFish: Line => EitherT[Future, String, Fish] = (line: Line) => hookFishImpl(line).map(l => Right(l): Either[String, Fish]) goFishing(Transformers.eitherTunit[Future, String, String]("Crankbait")).value } ``` 这里 `castLineImpl` 的返回类型变为 `Either[String, Line]`,提升过程稍复杂,因为需要向编译器传达 `Either` 左右两侧的类型。 ### 1.5 EitherT 类的实现 ```scala implicit class EitherT[F[_]: Monad, L, A](val value: F[Either[L, A]]) { def compose[B](f: A => EitherT[F, L, B]): EitherT[F, L, B] = { val result: F[Either[L, B]] = value.flatMap { case Left(l) => Monad[F].unit(Left[L, B](l)) case Right(a) => f(a).value } new EitherT(result) } def isRight: F[Boolean] = Monad[F].map(value)(_.isRight) } def eitherTunit[F[_]: Monad, L, A](a: => A) = new EitherT[F, L, A](Monad[F].unit(Right(a))) implicit def EitherTMonad[F[_] : Monad, L]: Monad[EitherT[F, L, ?]] = new Monad[EitherT[F, L, ?]] { override def unit[A](a: => A): EitherT[F, L, A] = ```
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李_涛

知名公司架构师
拥有多年在大型科技公司的工作经验,曾在多个大厂担任技术主管和架构师一职。擅长设计和开发高效稳定的后端系统,熟练掌握多种后端开发语言和框架,包括Java、Python、Spring、Django等。精通关系型数据库和NoSQL数据库的设计和优化,能够有效地处理海量数据和复杂查询。
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