哈斯克尔的大规模设计?[关闭]

我在里面谈过这个 Engineering Large Projects in Haskell 而在 Design and Implementation of XMonad. 大型工程就是管理复杂性。Haskell中用于管理复杂性的主要代码结构机制是:

类型系统

• 使用类型系统来强制抽象,简化交互。
• 通过类型强制键不变量
  • (例如,某些值不能超出某些范围)
  • 特定的代码没有IO,不接触磁盘
• 强制安全:检查异常(可能/可能),避免混合概念(word、int、address)
• 好的数据结构(如拉链)可能会使某些测试不必要,因为它们排除了静态的越界错误。

剖析器

• 提供程序堆和时间配置文件的客观证据。
• 尤其是堆分析是确保不使用不必要的内存的最佳方法。

纯度

• 通过移除状态显著降低复杂性。纯粹的功能代码规模,因为它是复合的。您所需要的只是确定如何使用某些代码的类型——当您更改程序的其他部分时,它不会神秘地中断。
• 使用大量“模型/视图/控制器”样式的编程:尽快将外部数据解析为纯功能数据结构,对这些结构进行操作,然后在完成所有工作后,渲染/刷新/序列化。保持大部分代码的纯净

测试

• quickcheck+haskell代码覆盖率,以确保您正在测试无法用类型检查的内容。
• ghc+rts非常适合你看你是否花太多时间做GC。
• QuickCheck还可以帮助您为模块识别干净的正交API。如果代码的属性很难声明,那么它们可能太复杂了。保持重构,直到有一组干净的属性可以测试代码,这些属性组成良好。那么代码也可能设计得很好。

结构单子

• monads以类型捕获关键的体系结构设计(此代码访问硬件,此代码是单用户会话等)
• 例如,x monad中的x monad精确地捕捉了系统中哪些组件可以看到的状态的设计。

类型类和存在主义类型

• 使用类型类提供抽象:隐藏多态接口后面的实现。

并发性和并行性

• 潜行 par 进入你的程序,以轻松,可组合的并行击败竞争。

重构

• 可以在haskell中重构 很多 . 如果您明智地使用类型,这些类型将确保您的大规模更改是安全的。这将有助于你的代码库规模。确保重构在完成之前会导致类型错误。

明智地使用外国金融机构

• 外国金融机构可以更容易地使用外国代码,但外国代码可能是危险的。
• 在假设返回的数据的形状时要非常小心。

元程序设计

• 一些模板haskell或generics可以删除样板文件。

包装与配送

• 使用阴谋集团。不要滚动自己的构建系统。 (编辑:实际上你可能想使用 Stack 现在开始吧)。
• 将haddock用于好的api文档
• 类似工具 graphmod 可以显示模块结构。
• 如果可能的话,依赖于haskell平台版本的库和工具。它是一个稳定的基地。 (编辑:同样,这些天你可能想使用 栈 以获得稳定的基础。)

警告

• 使用 -Wall 保持代码没有异味。您也可以查看agda、isabelle或catch以获得更多的保证。对于线头状的检查,请看 hlint 建议改进。

使用所有这些工具,您可以控制复杂性,尽可能地消除组件之间的交互。理想情况下,您有一个非常大的纯代码基础,这非常容易维护,因为它是复合的。这并不总是可能的,但值得瞄准。

一般来说: 分解 将系统的逻辑单元放入尽可能小的引用透明组件中,然后在模块中实现它们。组件集(或内部组件)的全局或本地环境可能映射到monad。使用代数数据类型来描述核心数据结构。广泛分享这些定义。

Don给出了上面的大部分细节,但这里是我在haskell中做一些非常简单的有状态的程序(如系统守护进程)的两分钱。

1. 最后,你生活在一个单极变压器堆栈中。底部是IO。除此之外,每个主要模块(抽象意义上,不是文件意义上的模块)都将其必要状态映射到该堆栈中的一个层。因此,如果您的数据库连接代码隐藏在模块中,那么您将所有这些代码都写在一个monadreader连接类型m=>…&…然后,您的数据库函数总是可以在不需要从其他模块了解其存在的情况下获得它们的连接。最后,您可能会遇到一个承载数据库连接的层、另一个承载您的配置的层、三分之一用于并行和同步解析的各种信号量和mvar、另一个承载您的日志文件句柄等。

2. 找出错误处理方法 第一 . 对于大型系统中的haskell来说,目前最大的弱点是错误处理方法太多,包括像maybe这样的糟糕方法(这是错误的,因为您无法返回任何有关出错的信息;总是使用要么而不是maybe,除非您真正的意思是缺少值)。首先要弄清楚您将如何做,并从您的库和其他代码使用的各种错误处理机制中设置适配器到最后一个。这将在以后为你拯救一个悲伤的世界。

补遗 (摘自评论;感谢 Lii 和; liminalisht -
更多关于将一个大程序分割成堆栈中单子的不同方法的讨论:

Ben Kolera 对这个话题作了一个非常实际的介绍,并且 Brian Hurt 讨论解决问题的方法 lift 将一元动作转换为自定义的一元动作。 George Wilson 显示如何使用 mtl 编写与实现所需类型类的任何monad一起工作的代码,而不是您的自定义monad类型。 Carlo Hamalainen 写了一些简短、有用的笔记来概括乔治的谈话。

用haskell设计大型程序和用其他语言设计没有什么不同。 大型编程是将问题分解为可管理的部分,以及如何将这些部分组合在一起;实现语言不那么重要。

也就是说,在大型设计中,最好尝试并利用类型系统,以确保您只能以正确的方式将各个部分组合在一起。这可能涉及新类型或幻影类型,以使具有相同类型的内容看起来不同。

在进行重构时,纯度是一个很大的好处,所以尽量保持尽可能多的代码是纯的。纯代码很容易重构,因为它与程序的其他部分没有隐藏的交互。

我第一次用这本书学习了功能编程。 这可能不是你想要的,但对于初学者来说,这可能是学习构建功能程序的最好的第一步——独立于规模。在所有抽象层次上,设计应始终具有清晰排列的结构。

函数编程的技巧

http://www.cs.kent.ac.uk/people/staff/sjt/craft2ee/

函数编程的技巧

http://www.cs.kent.ac.uk/people/staff/sjt/craft2e/

我目前正在写一本题为“功能设计和建筑”的书。它为您提供了一套完整的技术,如何使用纯功能方法构建大型应用程序。它描述了许多功能模式和想法,同时构建了一个类似于SCADA的应用程序“仙女座”来从头开始控制宇宙飞船。我的母语是哈斯克尔。这本书包括:

• 使用图表进行建筑建模的方法;
• 需求分析;
• 嵌入式DSL域建模;
• 外部DSL设计和实现;
• 单子系统的影响;
• 作为功能接口的自由单子;
• 箭头化的EDSL;
• 利用自由单态EDSL进行控制反转;
• 软件事务存储器;
• 镜头;
• 州、读者、作家、RWS、圣莫纳兹;
• 不纯状态:IOREF、MVAR、STM;
• 多线程并发域建模;
• 图形用户界面;
• 主流技术和方法的适用性,如UML、Solid、Grass;
• 与不纯子系统的相互作用。

你可能会熟悉这本书的代码 here 和 'Andromeda' 项目代码。

我希望在2017年底完成这本书。在这之前,您可以阅读我的文章“功能编程中的设计和体系结构”(RUS)。 here .

更新

我在网上分享了我的书(前5章)。见 post on Reddit

加布里埃尔的博客帖子 Scalable program architectures 也许值得一提。

haskell设计模式与主流设计模式的区别在于 重要途径:

• 传统建筑 :将多个组件组合在一起 键入a生成b类型的“网络”或“拓扑”

• 哈斯克尔建筑 :将A型部件组合到一起 生成同一类型A的新组件,在中不可区分 替换部分的特征

我经常会想到,一个看似优雅的建筑往往会从那些以自下而上的方式展现出这种美妙的同质性的图书馆中掉出来。在haskell中,这一点尤其明显——传统上被认为是“自顶向下的体系结构”的模式往往在类似 mvc , Netwire 和 Cloud Haskell . 也就是说,我希望这个答案不会被解释为试图取代这个主题中的其他任何一个,只是结构选择可以并且应该被领域专家理想地抽象到库中。在我看来,构建大型系统的真正困难在于评估这些库的体系结构“优点”,而不是所有的实际问题。

AS liminalisht 在评论中提到, The category design pattern 是加布里埃尔关于这个话题的另一篇文章,也是类似的。

我找到报纸了 " Teaching Software Architecture Using Haskell " (pdf) 作者Alejandro Serrano,对思考Haskell的大规模结构很有用。

也许您必须后退一步,首先考虑如何将问题的描述转换为设计。由于haskell具有很高的层次性,它可以以数据结构、作为过程的操作和作为函数的纯转换的形式捕获对问题的描述。然后你有了一个设计。当您编译此代码并在代码中找到关于丢失字段、丢失实例和丢失单元转换器的具体错误时,开发就开始了,因为例如,您从需要在IO过程中使用特定状态单元的库中执行数据库访问。瞧,有节目。编译器为您提供思想上的草图,并为设计和开发提供一致性。

这样一来,从一开始你就可以从Haskell的帮助中获益,而编码是自然的。如果你所想的是一个具体的普通问题,我不想做一些“实用的”、“纯粹的”或足够一般的事情。我认为过度工程是其中最危险的事情。当问题是创建一个抽象一组相关问题的库时,情况就不同了。