C# 函數式編程 編寫更優質的 C# 代碼 (Functional Programming in C# : How to Write Better C# Code)

作者：Enrico Buonanno 

畢業於哥倫比亞大學計算機科學系，是一名出色的開發人員、架構師和培訓師，擁有15年的工作經驗。

目錄

第Ⅰ部分核心概念

第1章介紹函數式編程3 
1.1什麼是函數式編程4 
1.1.1函數作為第一類值4 
1.1.2避免狀態突變4 
1.1.3編寫具有強力保證的程序5 
1.2 C#的函數式語言8 
1.2.1 LINQ的函數式性質9 
1.2.2 C# 6和C# 7中的函數式特性10 
1.2.3未來的C#將更趨函數化13 
1.3函數思維13 
1.3.1映射函數13 
1.3.2在C#中表示函數14 
1.4高階函數18 
1.4.1依賴於其他函數的函數18 
1.4.2適配器函數20 
1.4.3創建其他函數的函數20 
1.5使用HOF避免重複21 
1.5.1將安裝和拆卸封裝到HOF中23 
1.5.2將using語句轉換為HOF 24 
1.5.3 HOF的權衡25 
1.6函數式編程的好處27 
練習27 
小結28 

第2章為什麼函數純潔性很重要29 
2.1什麼是函數的純潔性29 
2.1.1純潔性和副作用30 
2.1.2管理副作用的策略31
2.2純潔性和並發性33 
2.2.1純函數可良好地並行化34 
2.2.2並行化不純函數35 
2.2.3避免狀態的突變36 
2.3純潔性和可測性38 
2.3.1實踐：一個驗證場景39 
2.3.2在測試中引入不純函數40 
2.3.3為什麼很難測試不純函數42 
2.3.4參數化單元測試43 
2.3.5避免標頭接口44 
2.4純潔性和計算的發展47 
練習47 
小結48 

第3章設計函數簽名和類型49 
3.1函數簽名設計49 
3.1.1箭頭符號50 
3.1.2簽名的信息量有多大51 
3.2使用數據對象捕獲數據52 
3.2.1原始類型通常不夠具體53 
3.2. 2使用自定義類型約束輸入53 
3.2.3編寫“誠實的”函數55 
3.2.4使用元組和對象來組合值56 
3.3使用Unit為數據缺失建模58 
3.3.1為什麼void不理想58 
3.3.2使用Unit彌合Action和Func之間的差異59 
3.4使用Option為數據可能缺失建模61 
3.4.1你每天都在使用糟糕的API 61 
3.4.2 Option類型的介紹62
3.4.3實現Option 65 
3.4.4通過使用Option而不是null來獲得健壯性68 
3.4.5 Option作為偏函數的自然結果類型69 
練習73 
小結74 

第4章函數式編程中的模式77 
4.1將函數應用於結構的內部值77 
4.1.1將函數映射到序列上77 
4.1.2將函數映射到Option 79 
4.1.3 Option是如何提高抽象層級的81 
4.1.4函子82 
4.2使用ForEach執行副作用83 
4.3使用Bind來鏈接函數85 
4.3.1將返回Option的函數結合起來85 
4.3.2使用Bind平鋪嵌套列表87 
4.3.3實際上，這被稱為單子88 
4.3.4 Return函數88 
4.3.5函子和單子之間的關係89 
4.4使用Where過濾值90 
4.5使用Bind結合Option和IEnumerable 91 
4.6在不同抽象層級上編碼92 
4.6.1常規值與高級值93 
4.6.2跨越抽象層級94 
4.6.3重新審視Map與Bind 95 
4.6.4在正確的抽象層級上
工作96 
練習96 
小結97

第5章使用函數組合設計程序99 
5.1函數組合99 
5.1.1複習函數組合100 
5.1.2方法鏈101 
5.1.3高級值界域中的組合101 
5.2從數據流的角度進行思考102 
5.2.1使用LINQ的可組合
API 102 
5.2.2編寫可組合性更好的函數103 
5.3工作流編程105 
5.3.1關於驗證的一個簡單
工作流106 
5.3.2以數據流的思想進行重構107 
5.3.3組合帶來了更大的靈活性108 
5.4介紹函數式領域建模109 
5.5端到端的服務器端工作流110 
5.5.1表達式與語句112 
5.5.2聲明式與命令式112 
5.5.3函數式分層113 
練習115 
小結115 

第Ⅱ部分函數式風格

第6章函數式錯誤處理119 
6.1表示輸出的更安全方式120 
6.1.1使用Either捕獲錯誤細節120 
6.1.2處理Either的核心函數123 
6.1.3比較Option和Either 124 
6.2鏈接操作可能失敗125 
6.3驗證：Either的一個完美用例127
6.3.1為錯誤選擇合適的表示法128 
6.3.2定義一個基於Either的API 129 
6.3.3添加驗證邏輯130 
6.4將輸出提供給客戶端應用程序131 
6.4.1公開一個類似Option的接口132 
6.4. 2公開一個類似Either的接口134 
6.4.3返回一個DTO結果134 
6.5 Either的變體136 
6.5.1在不同的錯誤表示之間進行改變136 
6.5.2 Either的特定版本137 
6.5.3重構Validation和Exceptional 138 
6.5.4保留異常141 
練習142 
小結142 

第7章用函數構造一個應用程序145 
7.1偏函數應用：逐個提供參數146 
7.1.1手動啟用偏函數應用147 
7.1.2歸納偏函數應用148 
7.1. 3參數的順序問題150 
7.2克服方法解析的怪癖150 
7.3柯里化函數：優化偏函數應用152 
7.4創建一個友好的偏函數應用API 155 
7.4.1可文檔化的類型156 
7.4.2具化數據訪問函數157 
7.5應用程序的模塊化及
組合159 
7.5.1 OOP中的模塊化160
7.5.2 FP中的模塊化162 
7.5.3比較兩種方法164 
7.5.4組合應用程序165 
7.6將列表壓縮為單個值166 
7.6.1 LINQ的Aggregate方法166 
7.6.2聚合驗證結果168 
7.6.3收穫驗證錯誤169 
練習170 
小結171 

第8章有效地處理多參函數173 
8.1高級界域中的函數應用程序174 
8.1.1理解應用式176 
8.1.2提升函數177 
8.1.3介紹基於屬性的測試179 
8.2函子、應用式、單子181 
8.3單子定律182 
8.3.1右恆等元183 
8.3.2左恆等元183 
8.3.3結合律184 
8.3.4對多參函數使用Bind 185 
8.4通過對任何單子使用LINQ來提高可讀性186 
8.4.1對任意函子使用LINQ 186 
8.4.2對任意單子使用LINQ 188 
8.4.3 let、where及其他LINQ子句191 
8.5何時使用Bind或Apply 192 
8.5.1具有智能構造函數的驗證192 
8.5.2使用應用式流來收集錯誤194 
8.5.3使用單子流來快速失敗195
練習196 
小結196 

第9章關於數據的函數式思考199 
9.1狀態突變的陷阱200 
9.2理解狀態、標識及變化202 
9.2.1有些事物永遠不會變化203 
9.2.2表示非突變的變化205 
9.3強制不可變性207 
9.3.1永遠不可變209 
9.3.2無樣板代碼的拷貝方法的可行性210 
9.3.3利用F#處理數據類型212 
9.3.4比較不變性的策略：一場醜陋的比賽213 
9.4函數式數據結構簡介214 
9.4.1經典的函數式鍊錶215 
9.4.2二叉樹219 
練習223 
小結224 

第10章事件溯源：持久化的函數式方法225 
10.1關於數據存儲的函數式思考226 
10.1.1為什麼數據存儲只能追加226 
10.1.2放鬆，並忘卻存儲狀態227 
10.2事件溯源的基礎知識228 
10.2.1表示事件228 
10.2.2持久化事件229 
10.2.3表示狀態230 
10.2.4一個模式匹配的插曲231 
10.2. 5表示狀態轉換234 
10.2.6從過去的事件中重建當前狀態235
10.3事件溯源系統的架構236 
10.3.1處理命令237 
10.3.2處理事件240 
10.3.3添加驗證241 
10.3.4根據事件創建數據的視圖243 
10.4比較不可變存儲的不同方法246 
10.4.1 Datomic與
Event Store 247 
10.4.2你的領域是否受事件驅動？247 
小結248 

第Ⅲ部分高級技術

第11章惰性計算、延續以及單子組合之美251 
11.1惰性的優點251 
11.1.1用於處理Option的惰性API 252 
11.1.2組合惰性計算254 
11.2使用Try進行異常處理256 
11.2.1表示可能失敗的計算257 
11.2.2從JSON對像中安全地提取信息257 
11.2.3組合可能失敗的計算259 
11.2.4單子組合：是什麼意思呢？260 
11.3為數據庫訪問創建中間件管道261 
11.3.1組合執行安裝/拆卸的函數261 
11.3.2逃離厄運金字塔的秘方263 
11.3.3捕獲中間件函數的本質263 
11.3.4實現中間件的查詢模式265 
11.3.5添加計時操作的中間件268
11.3.6添加管理數據庫事務的中間件269 
小結271 

第12章有狀態的程序和計算273 
12.1管理狀態的程序274 
12.1.1維護所檢索資源的緩存275 
12.1.2重構可測試性和錯誤處理277 
12.1.3有狀態的計算278 
12.2一種用於生成隨機數據的語言279 
12.2.1生成隨機整數280 
12.2.2生成其他基元281 
12.2.3生成複雜的結構282 
12.3有狀態計算的通用模式284 
小結287 

第13章使用異步計算289 
13.1異步計算290 
13.1.1對異步的需要290 
13.1.2用Task表示異步操作291 
13.1.3 Task作為一個將來值的容器292 
13.1.4處理失敗294 
13.1. 5一個用於貨幣轉換的HTTP API 296 
13.1.6如果失敗，請再試幾次297 
13.1.7並行運行異步操作297 
13.2遍歷：處理高級值列表299 
13.2.1使用單子的Traverse來驗證值列表301 
13.2.2使用應用式Traverse來收集驗證錯誤302 
13.2.3將多個驗證器應用於單個值304
13.2.4將Traverse與Task一起使用以等待多個結果305 
13.2.5為單值結構定義Traverse 306 
13.3結合異步和驗證(或其他任何兩個單子效果) 308 
13.3.1堆疊單子的問題308 
13.3. 2減少效果的數量310 
13.3.3具有一個單子堆疊的LINQ表達式311 
小結312 

第14章數據流和Reactive Extensions 315 
14.1用IObservable表示數據流316 
14.1.1時間上的一個序列的值316 
14.1.2訂閱IObservable 317 
14.2創建IObservable 318 
14.2.1創建一個定時器319 
14.2.2使用Subject來告知IObservable應何時發出信號320 
14.2.3從基於回調的訂閱中創建IObservable 320 
14.2.4由更簡單的結構創建IObservable 321 
14.3轉換和結合數據流323 
14.3.1流的轉換323 
14.3.2結合和劃分流325 
14.3.3使用IObservable進行錯誤處理327 
14.3.4融會貫通329 
14.4實現貫穿多個事件的邏輯330 
14.4.1檢測按鍵順序330
14.4.2對事件源作出反應333 
14.4.3通知賬戶何時透支335 
14.5應該何時使用IObservable？337 
小結338 

第15章並發消息傳遞339 
15.1對共享可變狀態的需要339 
15.2理解並發消息傳遞341 
15.2.1在C#中實現代理343 
15.2.2開始使用代理344 
15.2.3使用代理處理並發請求346 
15.2.4代理與角色349 
15.3 “函數式API”與“基於代理的實現” 350 
15.3.1代理作為實現細節351 
15.3.2將代理隱藏於常規API的背後352 
15.4 LOB應用程序中的並發消息傳遞353 
15.4.1使用代理來同步對賬戶數據的訪問354 
15.4.2保管賬戶的註冊表356 
15.4.3代理不是一個對象357 
15.4.4融會貫通359 
小結361 

結束語：接下來呢？363