Question

我正在考虑如何使用Haskell的类型系统来强制执行程序中的模块化。例如，如果我有一个Web应用程序，我很好奇是否有办法将所有数据库代码与CGI代码从纯文本系统代码中分离出来。

例如，我正在设想一个DB monad，所以我可以编写如下函数：

countOfUsers :: DB Int
countOfUsers = select "count(*) from users"

我希望不可能使用DB monad支持的副作用。我正在想象一个更高级别的monad，它将仅限于直接URL处理程序，并且能够组成对DB monad和IO monad的调用。

这可能吗？这是明智的吗？

更新：我最终使用Scala而不是Haskell实现了这一目标：http://moreindirection.blogspot.com/2011/08/implicit-environment-pattern.html

Answer 1

我正在想象一个更高级别的monad，它将仅限于直接URL处理程序，并且能够组成对DB monad和IO monad的调用。

你当然可以做到这一点，并获得关于组件分离的非常强大的静态保证。

最简单的说，你想要一个受限制的IO monad。使用类似“污点”技术的东西，您可以创建一组IO操作，将其移植到一个简单的包装器中，然后使用模块系统隐藏类型的底层构造函数。

通过这种方式，您只能在CGI上下文中运行CGI代码，在DB上下文中运行DB代码。 Hackage有很多例子。

另一种方法是为操作构造解释器，然后使用数据构造函数来描述您希望的每个基本操作。操作应该仍然形成一个monad，你可以使用do-notation，但你要构建一个描述要运行的动作的数据结构，然后通过解释器以受控的方式执行。

在典型情况下，这可能比您需要的内省更多，但是在执行之前，该方法可以让您充分考虑用户代码。

Answer 2

我认为除了提到的两个唐斯图尔特之外还有第三种方式，甚至可能更简单：

class Monad m => MonadDB m where
    someDBop1 :: String -> m ()
    someDBop2 :: String -> m [String]

class Monad m => MonadCGI m where
    someCGIop1 :: ...
    someCGIop2 :: ...

functionWithOnlyDBEffects :: MonadDB m => Foo -> Bar -> m ()
functionWithOnlyDBEffects = ...

functionWithDBandCGIEffects :: (MonadDB m, MonadCGI m) => Baz -> Quux -> m ()
functionWithDBandCGIEffects = ...

instance MonadDB IO where
    someDBop1 = ...
    someDBop2 = ...

instance MonadCGI IO where
    someCGIop1 = ...
    someCGIop2 = ...

这个想法非常简单，您可以为要分离的各种操作子集定义类型类，然后使用它们对函数进行参数化。即使你创建类的唯一具体monad是IO，在任何MonadDB上参数化的函数仍然只允许使用MonadDB操作（以及从它们构建的操作），因此您可以获得所需的结果。在IO monad中的“可以执行任何操作”功能中，您可以无缝地使用MonadDB和MonadCGI操作，因为IO是一个实例。

（当然，你可以定义其他实例，如果你愿意的话。通过各种monad变换器提升操作将是直截了当的，我认为实际上并没有什么能阻止你为实例编写实例“包装”和“翻译”单子唐斯图尔特提到，从而结合了这些方法 - 虽然我不确定你是否有理由这样做。）

Answer 3

感谢您提出这个问题！

我在客户端/服务器Web框架上做了一些工作，它使用monads来区分不同的exect环境。显而易见的是客户端和服务器端，但它也允许您编写双方代码（可以在两者上运行）客户端和服务器，因为它不包含任何特殊功能）以及异步客户端，它用于在客户端编写非阻塞代码（本质上是客户端的延续monad）。这听起来与您区分CGI代码和DB代码的想法非常相关。

以下是有关我的项目的一些资源：

Slides来自我对该项目所做的演示
Draft paper
我还在这个主题上写了Bachelor thesis（虽然很长）

我认为这是一种有趣的方法，它可以为您提供有关代码的有趣保证。但是有一些棘手的问题。如果你的服务器端函数需要int并返回int，那么这个函数的类型应该是什么？在我的项目中，我使用了int -> int server（但也可以使用server (int -> int)。

如果你有这样的几个函数，那么组合它们并不是那么简单。您需要编写以下代码，而不是编写goo (foo (bar 1))：

do b <- bar 1
   f <- foo b
   return goo f

你可以使用一些组合器来编写相同的东西，但我的观点是组合不那么优雅。

使用Haskell的类型系统来强制实现模块化

3 个答案: