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编程语言的动静之争：Clojure太灵活，我们该如何驾驭它？

百家作者：InfoQ 2017-09-21 08:26:45

作者｜何婧誉

编辑｜小智

编程语言的圣战，除了语言种类之分，也有动静门派之别。我们写着静态语言往往想着动态语言的灵活，写着动态语言又容易想着静态语言的稳定和可靠。常听到有人说，Clojure 确实优美，但动态语言实在驾驭不了，怎么办？

注：本文整理自 Morgan Stanley VP 何婧誉在 QCon 2017 北京站上的演讲，原题为：《属兔的处子——喜欢 Clojure，但怕动态语言太灵活怎么办》。

写在前面

古话说的好，静若处子，动若脱兔。这个我觉得非常适合形容动静态语言的区别，静态语言因为类型系统的关系，一直给人的是很稳定、很可靠，但是可靠到一定程度就变成了死板，会变成一个牢狱或者困住业务上所需的灵活性，因此常常需要很多层抽象，很多层胶水代码，代码就开始变得非常的晦涩，非常的难懂，而动态语言则完全是相反的。

常听到有人说，Clojure 确实优美，但动态语言实在驾驭不了啊！没有类型的帮助，在涉及到复杂的数据结构之后很容易失去对现有程序的理解，易读性也会急速下降，而这也确实是 Clojure 作为动态语言所造成的问题。但是部分解决这个问题的办法总是有的。core.typed 和 core.spec 两个核心库就可以帮助我们缓解动态语言太过野性框不住的问题，而本次演讲的任务就是向大家介绍这两个库，以及这两个库解决这一问题的不同角度。

静态语言 VS 动态语言

静态语言因为类型系统的关系，一直给人的是很稳定、很可靠，但是可靠到一定程度就变成了死板，会变成一个牢狱或者困住业务上所需的灵活性，因此常常需要很多层抽象，很多层胶水代码，代码就开始变得非常的晦涩，非常的难懂。动态语言则完全是相反的，所有东西都是从类型上来讲，以函数为例，灵活性已经足够了，但是通常我们写着写着就忘记数据长什么样子了，你可能今天写了一个函数说，输入一个函数的数据，然后过了一个星期之后，我已经完全忘记这个数据是什么东西了，因为生产环境里面，类型系统在没有编译器的帮助下，基本上都是一次性的，这个问题对于用户来说有相当大的困扰。

一直以来，这两派之间没有争出特别的高低，静态语言笑动态语言做不出大系统，动态语言笑静态语言写的太慢、废话太多，今天这个主题当然不可能解决这个纷争，但是希望通过 Clojure 这个语言可以给大家一些不太为人知的思路。马上就有人来问了，我写 Clojure 就是为了逃避这样的内容来写系统，这样灵活多好用啊，我想写什么就写什么，快速原型靠的就是这个，我非常同意这一点。

简单示例

在 Clojure 里面有一个 json，因为动态语言的关系相当的简单，完全没有废话。这个函数我觉得哪怕是不写 Clojure 的，这个也是应该很能读的懂的。首先有一个 Java 的 Reader，是 FileReader，这个 Reader 被传递到了这个 json 的函数里面，读出来文件内容，读到 Map 里面，但是读完之后，你知道数据长什么样吗？不知道，下次换一个 json 文件，同样的函数可以同样读，但是你不知道读出来是什么东西。讲到这里就已经有一点难度在里面了。

现在看一下，我现在读完了要处理，我处理之后，我写任意一个函数，如果说你不看这个函数写的什么东西，你知道它处理完成之后长什么样吗？不知道，你知道他希望这个 json 数据是什么样的形状吗？不知道。我现在看了代码之后，可以给你讲，它里面会有会有 Age、Name、Job、Address。

看一下 Age，它需要能够使用 Int，那应该是个整数，但是要看代码才知道，再下面还是简单，那你们觉得 Name 的值是什么东西？完全没有使用到，它是一个 String，它是不是姓和名放在一起了？还是放在一个 Vector 里面，可能姓和名是分开的，就是说不知道，要看代码才知道。

你看到代码之后觉得，原来是这样，它应该是一个 Vector，或者是 List，姓和名是分开放，因为它这系，它用空格来 Join 一下，这个是一个很浅显的例子，就已经说明了 Clojure 的动态灵活性非常强，但是也造成对数据的解释性标记不是很清楚。

前文是一个很浅显的例子，现在来看一个更具体的。为了这个主题我想了好几天，觉得还是写一个很小的项目来展示一下要讲的东西。那写什么东西呢？我又想了好几天，在此先谢谢链家。因为是这样的，既然要来北京，就要关注一下房价。我到网上去看二手房信息，但一页页翻过去很累，我不可能手写一个总结，于是就写点程序抓取。当然这里不是真的写了一个爬虫，只是抓几个页面做做样子，没有让链家服务受到伤害，请鸟哥放心。

命名空间做的基本上就是通过一个库把 html 读进来之后，进行一些简单的操作，把整理好的数据写到一个 EDN 文件里边。比如说第一条你可以看到这个小区 1150 万，三卧室两个客厅，一个厨房两个卫生间，包括面积之类的东西。再看这个数据转换的函数，它收到一个参数是 Page，但这个 Page 长什么样完全不知道。我是通过库读进来的，读进来之后，并不知道它长什么样子，现在看这个代码也很难知道，它到底会返回一个什么样的类型，什么样的数据，如果将来需要扩展的话，或者将来我要给另外一个人用，或者帮助另外的一个人去做一些扩展，做一些维护很难搞定。

这就是前文说的 Clojure 作为一个动态语言的弊端——太灵活。这个弊端导致经常会忘记函数的参数是什么样子，而且这个是小项目，项目一大，那就更麻烦。可能有人会说的，文档不就是做这个事情的吗？文档跟测试，没有紧密的联合在一起，文档本身的代码是剥离的，而相对代码本身是没有限制的。比如说很多代码上面会写，但是其实代码里面并没有，它可能起到的效果某种程度上也是挺有限的。

Core.typed

Core.typed 是一个类型系统。它和其他语言的类型系统还是有点不一样的地方，不同点在于它不是语言的一部分，而是一个即查即用的库。Lisp 的灵活性导致它能够作为一个库直接插进去，而不是要作为一个语言核心。因为它有宏，通过宏可以把一个很大的类型系统直接插进去，而且这个类型系统比一般的系统要灵活很多，主要体现在这几个方面：

第一，它可以给已经写好的，没有标注过的，或者说是用的库里面没有标注过的函数直接加上类型；
第二，不需要把所有函数全部加上类型，你不想要的话，就不需要；
第三，你即使加上了也不一定要进行类型检查，所以它是一个选择性非常强的东西。它是为了能够和 Clojure 这样的语言进行协作。

那我们现在看一下它支持什么东西：

OptionType，现在很流行，这个流行的语言现在都有这个结构。

Ordered Intersection Type 这个我不多讲了，这个就是说一个函数，比如有两种参数形式，这两种参数类型可能又不一样，你再进行类型检查的时候，它会把这个参数从上到下有序的来进行一个匹配。unionType，写过 Haskell 人都知道，这个很简单，比如说整数，或者说是字符串，把它 union 一下，那就表示这个类型里面的东西可以是字符串，也可以是函数。

Identity 是很简单的函数，它会给你一模一样的东西，那它的类型是什么呢？它这个函数的类型是什么东西呢？让 Core.type 来帮我看一下。这个基本上可以看到前面有个 all，在这里对所有的 X 能取得的类型它返回的是一个 X，就是 Polymorphism 最简单的一个体现了。Occurrence Typing 这个东西见到的比较少，它是什么呢？它是通过检查代码里面写的控制流，比如像 if，或者像 switch，它能够进行类型推导。

举个例子，首先把这个 Form 绑到 A 这个名字上面，值就是 1，但是我把它标注成了 any，就是说这个 A，就算只是 1，然后再返回 A，这里大家觉得会返回什么东西？如果是检查一个类型，它最后返回的是 A，它是什么类型？Any，因为我已经标过了，我说 A 是 Any，所以它就相信 A 是 Any，但是如果我这么写，这个会返回什么东西？你可以看到它现在还是返回的是 A，这个 A 或者这个也是 A，那其他情况返回的是 Nil，那他现在觉得这个东西是什么呢？还是不是 Any，因为你现在有了控制流在这边，代码里已经写过了，所以它知道你只可能是 number，或者是 string，要不然就是 nil，所以最后 A 是 union string/number/nil。这个东西功能上是非常强大的，这个也是我强推的一个东西，这个你真正用起来就知道方便。

最后一个就是宏也会被展开之后再推导类型，宏跟大家刚刚知道的 switch 有点像，就是已经很直接了当的，告诉大家这个宏是可以展开之后判断类型。我做的 Demo 的 types Demo，就是把刚刚链家那个小项目加了类型系统，我现在是把它所制造的结果定义类型，但它其实是什么呢？是一个 Map。

Core.spec 总结

通过一个库给动态语言加上类型系统——即插即用
可以给已经写好的函数或者是用的无类型库标注类型
可以选择性地加上类型
加上了类型也并非一定要 type check
支持 Option Type，Ordered Intersection Types, Union Types
支持 Heterogenous Maps 和 Sequentials
支持 Polymorphism （All, Context Bounds），Higher-Kinds
支持 Occurrence Typing！（通过检查 control flow 进行类型推导）
宏也会被展开后再推导类型

Core.spec

我本人很喜欢写这个，我觉得给函数加上类型非常过瘾，但是有问题，那有别的办法吗？有的，Core.spec，现在这个东西是 Clojure 核心，在很尽力地推广。在方法上或者在函数上，加上先限条件，功能要强大一点，强大在什么地方呢？

比方说生产环境，Runtime 不会受到影响，它的性能不会受到影响。因为如果你一天到晚在检验，它的性能上是会受到影响的，所以缺省验证是关闭掉的，如果你觉得某些东西可能重要性比较大，你要加上去也是可以的。spec 非常灵活，它可以把那种正则方式的 rule 给写起来，就是比如某个 list，我觉得里面开头至少有一个字符串，然后后面跟着的至少是 0 个的整数等等，你就可以用正则里面的加号，星号直接定义这个 rule。并且所有只有一个参数的 predicate 的函数统统可以跟它进行无缝对接，不需要另外语法把它转换成 spec。这里面有很多种的验证方式，那么多的验证的方式可能现在没有时间讲，就不讲了，总体来说就是可以把数据套在一个很灵活的模子里。

Core.spec 总结

Runtime 性能基本不会受到影响（缺省 spec 验证关闭）
Map 的类型应该就是 key 及其对应的值的类型！(keys)
Sequence 可以多方面限制（cat, alt, regex style matching, coll-of）
只有一个参数的返回 boolean 值的函数通通都自动成为 predicate
各种验证方式，满足你的需求 (conform, explain, valid?)
multi-spec 支持更复杂的数据结构

Core.type vs Core.spec

写在最后

core.typed 和 core.spec 你推荐哪个？

我的脑子喜欢 core.spec，因为有前景。我的内心喜欢 core.typed，因为给东西加类型写起来真得很过瘾。

写《程序员修炼之路》的 Andy Hunt 和 David Thomas 大师曾说，要在软件开发这个行当立于不败之地，应该“每年学一种新的语言”。10 月 QCon 上海站上，C++ 之父 Bjarne Stroustrup 会分享关于 C++ 语言的发展和未来编程语言格局，还有摩根大通高级程序员赵劼（老赵）、阿里中心主管杨冠宝（孤尽）、PingCAP 首席架构师唐刘、饿了么资深 Android 工程师张涛、沪江资深 Android 工程师何梁伟、Movoto 前端工程师吴名扬等，分享有关 Kotlin、Rust、TypeScript、.Net 的语言实践，也欢迎你到现场和我们交流。

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作者介绍

何婧誉（Loretta），Morgan Stanley VP。一枚剑桥大学计算机科学系毕业的妹子，兴趣范围从技术、数学、金融到桌游、国标、英文书法、语言学、哲学、钢琴等范围极广，属于样样都知道一些的典型 jack of all trades。技术上主要擅长 JVM 语言，有几年 Java 经验，2010 年遇见 Clojure 之后顿时被其简洁的语法、简单的写法及极具表达力的特性深深吸引，2011 年得以开始专业 Clojure 5 年多，现于大摩写 Scala。主要用 Clojure 做数据流处理，但也曾用其做过网络应用乃至安卓应用。JVM 之外亦与 Python、Perl 等主流语言，以及 ML 等非主流函数语言打过交道。约四年前开始与国内的 Clojure 社区有所接触，业余时间致力于解答 Clojure 相关问题，并希望能将 Clojure 的影响范围继续扩大。