漂亮的with，鱼与熊掌可以兼得

2018-03-07 17:13:24 浏览数 (1)

假设要加载磁盘上的一个文件，并以二进制形式读取文件的数据。若要从健壮性的角度考虑，需得考虑两种异常情况：

  • 加载文件失败，例如给定的文件路径并不存在该文件
  • 读取文件数据失败，例如磁盘扇区有故障

显然，生活中总是存在着例外，我们不能乐观对待，还得未雨绸缪，唯有对这些异常情况做充分判断，由代码组成的软件系统才够健壮：

代码语言：javascript复制
case File.read(path) do
    {:ok, binary} ->
        case :beam_lib.chunks(binary, :abstract_code) do
            {:ok, data} ->
                {:ok, wrap(data)}
            error ->
                error
        end
    error -> 
        error
end

代码固然健壮了，然后程序结构的美感却被破坏了。我一贯贪婪，自然不满足于这种扭曲怪异的高质量烂代码。若代码的优雅能与健壮二者兼得，那就是编程世界的乌托邦了！

未必是幻想的乌托邦呢，因为Elixir从1.2版本开始就体贴地引入了with/1表达式。用它改写前面的代码，整容技艺甚至超过韩国整容术，因为整容后的代码不仅美丽，而且天然，如清水出芙蓉，似乎好的代码就该长出这样优雅的姿容：

代码语言：javascript复制
with {:ok, binary} <- File.read(path),
     {:ok, data} <- :beam_lib.chunks(binary, :abstract_code),
do: {:ok, wrap(data)}

没有诘屈聱牙的错落嵌套，没有繁杂的error处理语句，with像一个高明的雕刻家，几刀刻下，划掉多余的石头棱角，栩栩如生的面容就浮现出来了，浑然天成。

仿佛似曾相识？它似乎与for comprehension有着孪生的基因。嗯……千万不要被外相给迷惑了。本质上讲，for其实用于collection中对值的匹配（相当于是flatMap与filter），而with/1则直接匹配值。例如，对于定义的这样两个函数：

代码语言：javascript复制
def ok(x), do: {:ok, x}def error(x), do: {:error, x}

for用于函数返回值的collection，然后利用模式匹配:ok，就能起到filter的作用：

代码语言：javascript复制
for {:ok, x} <- [ok(1), error(2), ok(3)], do: x
#=> [1, 3]

with则直接作用在函数上，然后根据模式匹配分别处理正确场景与错误场景：

代码语言：javascript复制
with {:ok, x} <- ok(1),
     {:ok, y} <- ok(2),do: {:ok, x   y}#{:ok, 3}

with {:ok, x} <- error(1),
     {:ok, y} <- ok(2),do: {:ok, x   y}#{:error, 1}

当error(2)无法匹配{:ok, y}时，with/1的表达式链条就会及时终止，并返回产生匹配错误的值。这样就可以保证不让错误的数据继续传递，避免出现不可知的异常。这一做法其实也可以解决管道符|>的问题。

对于一个执行流程的代码片段，管道符|>可以让代码充满无与伦比的美；可惜，动人的风情之下也可能暗藏杀机。使用管道符时，倘若chain中的任意一个函数出现错误，就可能导致传递下去的数据非下一个函数所料，从而导致整个管道出现不可控的崩溃。

譬如说，我们要编写一个发送短消息的功能：首先要获取user信息，同时解析需要发送的短信内容，然后再发送。使用管道符的代码如下：

代码语言：javascript复制
%{sms: sms, user: nil, response: nil}
|> get_user
|> get_response
|> send_response

def send_response(user, response) do
    message = user <> response  #假设user与response都是字符串
    send(message)
end

假设get_response/1出现了错误，例如返回一个nil，当代码执行到send_response/2时，就可能抛出ArgumentError。

使用with/1可否解决该问题呢？例如：

代码语言：javascript复制
with user <- get_user(sms.from),
     response <- get_response(sms.message),
do: send_response(user, response)

情况并不如我们预期的那样美好，当response为nil时，程序仍然会出现错误。那么，改成这样呢：

代码语言：javascript复制
with user <- get_user(sms.from),
     response <- get_response(sms.message),
     sent <- send_response(user, response)
do
    sent
else
    error -> error
end

依旧如此！毕竟with/1并不是try/catch，它并不能捕获执行中抛出的错误，然后转向else进行错误处理。只有当模式匹配出现错误时，才会转向else。

这其实引出Elixir的一个编程习惯，那就是对异常或错误的处理方式。

要优雅地处理错误，并用优雅的with/1将逻辑串联起来，就需要重构get_user，get_response，send_response等函数。当程序逻辑正确时，返回一个tuple对象{:ok, result}；如果出现错误，则返回{:error, error}。于是代码变成：

代码语言：javascript复制
with
  {:ok, user}     <- get_user(sms.from)
  {:ok, response} <- get_response(sms.message)
  {:ok, sent}     <- send_response(user, response)
do
  {:ok, sent}
else
  {:error, :no_response} -> send_response(user, "I'm not sure what to say...")
  error -> error
end

倘若遵循这样一个编码规范，每个函数并不需要检查输入参数是否是error，而是统一放到with/1的else中进行处理，可以省去冗余的错误处理代码。

with/1将正常场景与异常场景用一种相对优雅的方式分隔开，相较于使用|>，虽然显得还不够直观，但至少保证了代码逻辑结构足够的清晰度，干净利落地体现了编码意图，且代码还是足够健壮的。鱼与熊掌可以兼得，with/1庶几达到了这一目标。

参考：

  • Elixir's With Statement
  • Learning Elixir's with
  • MY FAVORITE PATTERN REVISITED
erlang

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