Мона́да — это абстракция линейной цепочки связанных вычислений. Монады позволяют организовывать последовательные вычисления.
Монады чаще всего используются в функциональных языках программирования. При ленивой модели вычисления порядок редукции неизвестен. Например, вычисление 1 + 3 + 6
может быть редуцировано в 1 + 9
или 4 + 6
. Монады позволяют упорядочить редукцию. Поэтому существует ироничное утверждение, что Монады — это способ перегрузить оператор "точка с запятой".
Монада является контейнером, который хранит в себе значение произвольного типа. Она должна обладать функцией связывания (bind), которая принимает два аргумента: текущее значение монады и функцию, принимающую значение типа, который содержит текущая монада и возвращающая новую монаду. Результатом вызова функции связывания будет новая монада, полученная путём применения первого аргумента ко второму. Так могла бы выглядеть монада в императивном языке Java и одна из её реализаций, контейнер Maybe:
import java.util.function.Function;
interface Monad<T> {
public <U> Monad<U> bind(Function<T, Monad<U>> f);
}
class Maybe<T> implements Monad<T> {
private final T val;
public Maybe(T val) {
this.val = val;
}
public T getVal() {
return val;
}
@Override
public <U> Monad<U> bind(Function<T, Monad<U>> f) {
if (val == null)
return new Maybe<U>(null);
return f.apply(val);
}
}
public class MonadApp {
public static void main(String[] args) {
Maybe<Integer> x = new Maybe<>(5);
Monad<Integer> y = x.bind(v -> new Maybe<Integer>(v+1))
.bind(v -> new Maybe<Integer>(v*2));
System.out.println( ((Maybe<Integer>)y).getVal() );
}
}
Появившиеся в Java 8 функциональные интерфейсы позволяют реализовать интерфейс, похожий на монаду.
Класс Monad присутствует в стандартном модуле Prelude
. Для реализации данного класса требуется любой однопараметрический тип (тип рода * -> *
). Монада обладает четырьмя методами
class Functor f where
fmap :: (a -> b) -> f a -> f b
class Functor f => Applicative f where
pure :: a -> f a
(<*>) :: f (a -> b) -> f a -> f b
(*>) :: f a -> f b -> f b
(<*) :: f a -> f b -> f a
-- m :: * -> *
class Applicative m => Monad m where
(>>=) :: m a -> (a -> m b) -> m b
(>>) :: m a -> m b -> m b -- реализован по-умолчанию: a >> b = a >>= \_ -> b
return :: a -> m a -- = pure
fail :: String -> m a -- по-умолчанию вызывает errorWithoutStackTrace
Метод return
может ввести в заблуждение программистов знакомых с императивными языками: он не прерывает вычисления, а лишь упаковывает произвольное значение типа a
в монаду m
. Метод fail
не имеет отношения к теоретической сущности монад, однако используется в случае ошибки сопоставления с образцом внутри монадического вычисления.[1]).
Оператор >>=
является функцией связывания. Оператор >>
— частный случай оператора >>=
, используется когда нам не важен результат связывания.
Некоторые типы, реализующие класс Monad:
IO
, используется для функций с побочным эффектом. Конструкторы IO скрыты от программиста, также отсутствуют функции распаковки монады. Это не позволяет вызывать грязные функции из чистых.Maybe
. Вычисление прерывается, если получено значение Nothing.[] (список)
. Вычисление прерывается при пустом списке. При непустом списке оператор >>=
вызывает функцию для каждого элемента списка.Reader
.Writer
.State
. Помимо возможностей Reader позволяет изменять состояние.В языке также присутствует do-нотация, которая является более удобной формой записи монадических функций. В данном примере f1 использует do-нотацию, а f2 записана с помощью операторов связывания:
f1 = do
s <- getLine
putStrLn $ "Hello " ++ s
putStrLn "Goodbye"
f2 = getLine >>=
(\s -> putStrLn $ "Hello " ++ s) >>
putStrLn "Goodbye"
Концепция монад в программировании была унаследована из теории категорий.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .