編程語言的動靜之爭：Clojure太靈活，我們該如何駕馭它？

作者｜何婧譽

編輯｜小智

編程語言的聖戰，除了語言種類之分，也有動靜門派之別。我們寫著靜態語言往往想著動態語言的靈活，寫著動態語言又容易想著靜態語言的穩定和可靠。常聽到有人說，Clojure 確實優美，但動態語言實在駕馭不了，怎麼辦？

註：本文整理自 Morgan Stanley VP 何婧譽在 QCon 2017 北京站上的演講，原題為：《屬兔的處子——喜歡 Clojure，但怕動態語言太靈活怎麼辦》。

寫在前面

古話說的好，靜若處子，動若脫兔。這個我覺得非常適合形容動靜態語言的區別，靜態語言因為類型系統的關係，一直給人的是很穩定、很可靠，但是可靠到一定程度就變成了死板，會變成一個牢獄或者困住業務上所需的靈活性，因此常常需要很多層抽象，很多層膠水代碼，代碼就開始變得非常的晦澀，非常的難懂，而動態語言則完全是相反的。

常聽到有人說，Clojure 確實優美，但動態語言實在駕馭不了啊！沒有類型的幫助，在涉及到複雜的數據結構之後很容易失去對現有程序的理解，易讀性也會急速下降，而這也確實是 Clojure 作為動態語言所造成的問題。但是部分解決這個問題的辦法總是有的。core.typed 和 core.spec 兩個核心庫就可以幫助我們緩解動態語言太過野性框不住的問題，而本次演講的任務就是向大家介紹這兩個庫，以及這兩個庫解決這一問題的不同角度。

靜態語言 VS 動態語言

靜態語言因為類型系統的關係，一直給人的是很穩定、很可靠，但是可靠到一定程度就變成了死板，會變成一個牢獄或者困住業務上所需的靈活性，因此常常需要很多層抽象，很多層膠水代碼，代碼就開始變得非常的晦澀，非常的難懂。動態語言則完全是相反的，所有東西都是從類型上來講，以函數為例，靈活性已經足夠了，但是通常我們寫著寫著就忘記數據長什麼樣子了，你可能今天寫了一個函數說，輸入一個函數的數據，然後過了一個星期之後，我已經完全忘記這個數據是什麼東西了，因為生產環境裡面，類型系統在沒有編譯器的幫助下，基本上都是一次性的，這個問題對於用戶來說有相當大的困擾。

一直以來，這兩派之間沒有爭出特別的高低，靜態語言笑動態語言做不出大系統，動態語言笑靜態語言寫的太慢、廢話太多，今天這個主題當然不可能解決這個紛爭，但是希望通過 Clojure 這個語言可以給大家一些不太為人知的思路。馬上就有人來問了，我寫 Clojure 就是為了逃避這樣的內容來寫系統，這樣靈活多好用啊，我想寫什麼就寫什麼，快速原型靠的就是這個，我非常同意這一點。

簡單示例

在 Clojure 裡面有一個 json，因為動態語言的關係相當的簡單，完全沒有廢話。這個函數我覺得哪怕是不寫 Clojure 的，這個也是應該很能讀的懂的。首先有一個 Java 的 Reader，是 FileReader，這個 Reader 被傳遞到了這個 json 的函數裡面，讀出來文件內容，讀到 Map 裡面，但是讀完之後，你知道數據長什麼樣嗎？不知道，下次換一個 json 文件，同樣的函數可以同樣讀，但是你不知道讀出來是什麼東西。講到這裡就已經有一點難度在裡面了。

現在看一下，我現在讀完了要處理，我處理之後，我寫任意一個函數，如果說你不看這個函數寫的什麼東西，你知道它處理完成之後長什麼樣嗎？不知道，你知道他希望這個 json 數據是什麼樣的形狀嗎？不知道。我現在看了代碼之後，可以給你講，它裡面會有會有 Age、Name、Job、Address。

看一下 Age，它需要能夠使用 Int，那應該是個整數，但是要看代碼才知道，再下面還是簡單，那你們覺得 Name 的值是什麼東西？完全沒有使用到，它是一個 String，它是不是姓和名放在一起了？還是放在一個 Vector 裡面，可能姓和名是分開的，就是說不知道，要看代碼才知道。

你看到代碼之後覺得，原來是這樣，它應該是一個 Vector，或者是 List，姓和名是分開放，因為它這系，它用空格來 Join 一下，這個是一個很淺顯的例子，就已經說明了 Clojure 的動態靈活性非常強，但是也造成對數據的解釋性標記不是很清楚。

前文是一個很淺顯的例子，現在來看一個更具體的。為了這個主題我想了好幾天，覺得還是寫一個很小的項目來展示一下要講的東西。那寫什麼東西呢？我又想了好幾天，在此先謝謝鏈家。因為是這樣的，既然要來北京，就要關注一下房價。我到網上去看二手房信息，但一頁頁翻過去很累，我不可能手寫一個總結，於是就寫點程序抓取。當然這裡不是真的寫了一個爬蟲，只是抓幾個頁面做做樣子，沒有讓鏈家服務受到傷害，請鳥哥放心。

命名空間做的基本上就是通過一個庫把 html 讀進來之後，進行一些簡單的操作，把整理好的數據寫到一個 EDN 文件裡邊。比如說第一條你可以看到這個小區 1150 萬，三卧室兩個客廳，一個廚房兩個衛生間，包括面積之類的東西。再看這個數據轉換的函數，它收到一個參數是 Page，但這個 Page 長什麼樣完全不知道。我是通過庫讀進來的，讀進來之後，並不知道它長什麼樣子，現在看這個代碼也很難知道，它到底會返回一個什麼樣的類型，什麼樣的數據，如果將來需要擴展的話，或者將來我要給另外一個人用，或者幫助另外的一個人去做一些擴展，做一些維護很難搞定。

這就是前文說的 Clojure 作為一個動態語言的弊端——太靈活。這個弊端導致經常會忘記函數的參數是什麼樣子，而且這個是小項目，項目一大，那就更麻煩。可能有人會說的，文檔不就是做這個事情的嗎？文檔跟測試，沒有緊密的聯合在一起，文檔本身的代碼是剝離的，而相對代碼本身是沒有限制的。比如說很多代碼上面會寫，但是其實代碼裡面並沒有，它可能起到的效果某種程度上也是挺有限的。

Core.typed

Core.typed 是一個類型系統。它和其他語言的類型系統還是有點不一樣的地方，不同點在於它不是語言的一部分，而是一個即查即用的庫。Lisp 的靈活性導致它能夠作為一個庫直接插進去，而不是要作為一個語言核心。因為它有宏，通過宏可以把一個很大的類型系統直接插進去，而且這個類型系統比一般的系統要靈活很多，主要體現在這幾個方面：

第一，它可以給已經寫好的，沒有標註過的，或者說是用的庫裡面沒有標註過的函數直接加上類型；

第二，不需要把所有函數全部加上類型，你不想要的話，就不需要；

第三，你即使加上了也不一定要進行類型檢查，所以它是一個選擇性非常強的東西。它是為了能夠和 Clojure 這樣的語言進行協作。

那我們現在看一下它支持什麼東西：

OptionType，現在很流行，這個流行的語言現在都有這個結構。

Ordered Intersection Type 這個我不多講了，這個就是說一個函數，比如有兩種參數形式，這兩種參數類型可能又不一樣，你再進行類型檢查的時候，它會把這個參數從上到下有序的來進行一個匹配。unionType，寫過 Haskell 人都知道，這個很簡單，比如說整數，或者說是字元串，把它 union 一下，那就表示這個類型裡面的東西可以是字元串，也可以是函數。

Identity 是很簡單的函數，它會給你一模一樣的東西，那它的類型是什麼呢？它這個函數的類型是什麼東西呢？讓 Core.type 來幫我看一下。這個基本上可以看到前面有個 all，在這裡對所有的 X 能取得的類型它返回的是一個 X，就是 Polymorphism 最簡單的一個體現了。Occurrence Typing 這個東西見到的比較少，它是什麼呢？它是通過檢查代碼裡面寫的控制流，比如像 if，或者像 switch，它能夠進行類型推導。

舉個例子，首先把這個 Form 綁到 A 這個名字上面，值就是 1，但是我把它標註成了 any，就是說這個 A，就算只是 1，然後再返回 A，這裡大家覺得會返回什麼東西？如果是檢查一個類型，它最後返回的是 A，它是什麼類型？Any，因為我已經標過了，我說 A 是 Any，所以它就相信 A 是 Any，但是如果我這麼寫，這個會返回什麼東西？你可以看到它現在還是返回的是 A，這個 A 或者這個也是 A，那其他情況返回的是 Nil，那他現在覺得這個東西是什麼呢？還是不是 Any，因為你現在有了控制流在這邊，代碼里已經寫過了，所以它知道你只可能是 number，或者是 string，要不然就是 nil，所以最後 A 是 union string/number/nil。這個東西功能上是非常強大的，這個也是我強推的一個東西，這個你真正用起來就知道方便。

最後一個就是宏也會被展開之後再推導類型，宏跟大家剛剛知道的 switch 有點像，就是已經很直接了當的，告訴大家這個宏是可以展開之後判斷類型。我做的 Demo 的 types Demo，就是把剛剛鏈家那個小項目加了類型系統，我現在是把它所製造的結果定義類型，但它其實是什麼呢？是一個 Map。

Core.spec 總結

通過一個庫給動態語言加上類型系統——即插即用

可以給已經寫好的函數或者是用的無類型庫標註類型

可以選擇性地加上類型

加上了類型也並非一定要 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！（通過檢查 control flow 進行類型推導）

宏也會被展開後再推導類型

Core.spec

我本人很喜歡寫這個，我覺得給函數加上類型非常過癮，但是有問題，那有別的辦法嗎？有的，Core.spec，現在這個東西是 Clojure 核心，在很儘力地推廣。在方法上或者在函數上，加上先限條件，功能要強大一點，強大在什麼地方呢？

比方說生產環境，Runtime 不會受到影響，它的性能不會受到影響。因為如果你一天到晚在檢驗，它的性能上是會受到影響的，所以預設驗證是關閉掉的，如果你覺得某些東西可能重要性比較大，你要加上去也是可以的。spec 非常靈活，它可以把那種正則方式的 rule 給寫起來，就是比如某個 list，我覺得裡面開頭至少有一個字元串，然後後面跟著的至少是 0 個的整數等等，你就可以用正則裡面的加號，星號直接定義這個 rule。並且所有隻有一個參數的 predicate 的函數統統可以跟它進行無縫對接，不需要另外語法把它轉換成 spec。這裡面有很多種的驗證方式，那麼多的驗證的方式可能現在沒有時間講，就不講了，總體來說就是可以把數據套在一個很靈活的模子里。

Core.spec 總結

Runtime 性能基本不會受到影響（預設 spec 驗證關閉）

Map 的類型應該就是 key 及其對應的值的類型！(keys)

Sequence 可以多方面限制（cat, alt, regex style matching, coll-of）

只有一個參數的返回 boolean 值的函數通通都自動成為 predicate

各種驗證方式，滿足你的需求 (conform, explain, valid?)

multi-spec 支持更複雜的數據結構

Core.type vs Core.spec

寫在最後

core.typed 和 core.spec 你推薦哪個？

我的腦子喜歡 core.spec，因為有前景。我的內心喜歡 core.typed，因為給東西加類型寫起來真得很過癮。

寫《程序員修鍊之路》的 Andy Hunt 和 David Thomas 大師曾說，要在軟體開發這個行當立於不敗之地，應該「每年學一種新的語言」。10 月QCon 上海站上，C++ 之父 Bjarne Stroustrup會分享關於 C++ 語言的發展和未來編程語言格局，還有摩根大通高級程序員趙劼（老趙）、阿里中心主管楊冠寶（孤盡）、PingCAP 首席架構師唐劉、餓了么資深 Android 工程師張濤、滬江資深 Android 工程師何梁偉、Movoto 前端工程師吳名揚等，分享有關 Kotlin、Rust、TypeScript、.Net 的語言實踐，也歡迎你到現場和我們交流。

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