lambda/closure – JavaScript、Python、Scala 到 Java SE 7

lambda/closure –
JavaScript、Python、Scala 到 Java SE 7
林信良
http://openhome.cc
caterpillar@openhome.cc

Update to date
• JDK 7 Features updated ! Plan B
has apparently been approved
– http://www.baptiste-wicht.com/2010/09/jdk-7-
features-updated-plan-b-is-apparently-here/
• 2011 Java SE 7 沒有 Closure … Orz
• 2012 Java SE 8 才有 Closure ... XD
• 2012 世界末日才有 Closure … 囧rz

議程
• lambda
• closure
• 動靜之間
• 沒有 lambda/closure 的 Java
• Java SE 7 lambda/closure 提案

What is

http://en.wikipedia.org/wiki/Lambda
In programming languages such as
Lisp and Python, lambda is an
operator used to denote
anonymous functions or closures

/lambda/

從 Java…呃！JavaScript 來認識起…

既然函式是物件，那麼可以作什麼？

• 指定給別的變數
function foo(arg) {
document.write(arg , ' ');
}
var zzz = foo;
zzz('demo');

• 這跟樓下的是一樣的 …
var foo = function(arg) {
document.write(arg , ' ');
};
var zzz = foo;
zzz('demo');

既然可以指定給別的變數，就可以…

• 作為引數傳入函式中
function show(element) {
document.write(element + ' ');
}
[1, 2, 3, 4, 5].forEach(show);

• 這跟樓下的是一樣的 …
var show = function(element) {
document.write(element + ' ');
};
[1, 2, 3, 4, 5].forEach(show);

走訪陣列
var array = [1, 2, 3, 4, 5];
for(var i = 0; i < array.length; i++) {
doucment.write(array[i] + ' ');
}

[1, 2, 3, 4, 5].forEach( function(element) {
doucment.write(element + ' ');
} );

可作為引數傳入函式？那就可以設計 callback 函式..

• 實作 forEach
Array.prototype.forEach = function(callback) {
for(var i = 0; i < this.length; i++) {
callback(this[i]);
}
};

[1, 2, 3, 4, 5].forEach( function(element) {
doucment.write(element + ' ');
} );

當函式是物件時
• 可以根據需要傳遞給另一個名稱參考
• 不再被動呼叫，可主動指導別的函式動作
• 流程中不同演算，設計callback函式代換

簡化的語法
不同的設計

Closure
• 文言文….
– 函式物件建立時，自由變數（Free variable
）綁定了當時作用範圍中的變數，使被綁定的
變數之作用範圍跟隨著被建立的函式物件
• 白話文就是….

心愛的跟別人跑了…XD

r2

這是一個區域變數

function init() {
var local = 10;
setInterval(
function() {
alert(new Date() + ': ' + local);
local++;
}, 自由變數（Free variable）
3000);
}
window.onload = init;

網頁資源載入完成後執行一次

• local這樣的變數對函式實字部份的宣告
來說，稱為自由變數（Free variable）
• 自由變數真正的意義，必須結合函式實字
以外的環境才可以得知

你說過要跟我海枯石爛啊啊啊啊…

init 函式…

r2

實際的應用呢？…
• 在 JavaScript 中模擬私用性…
function Account(money) {
var balance = money;
this.getBalance = function() {
return balance;
};
this.deposit = function(money) {
if(money > 0) {
balance += money;
}
};
}

var account = new Account(1000);
account.deposit(500);
account.balance = 1000;

正確的說法叫腳踏兩（多）條船…XD

My name is Python ….

def max(m, n):
return m if m > n else n

print(max(10, 3)) # 顯示 10

maximum = max
print(maximum(10, 3)) # 顯示 10

max = lambda m, n: m if m > n else n
print(max(10, 3)) # 顯示 10

函式定義
function max(m, n) { def max(m, n):
if(m > n) { return m if m > n else n
return m;
}
return n;
}

匿名函式
function(m, n) { lambda m, n: m if m > n else n
if(m > n) {
return m;
}
return n;
};

import math
從函式傳回函式
def prepare_factor(max):
# 一些建立質數表的過程，需要一些時間與資源
primes = [i for i in range(2, max) if prime[i] == 1] # 質數表

def factor(num):
# 利用質數表進行因式分解的過程
while primes[i] ** 2 <= num:
if num % primes[i] == 0:
Closure list.append(primes[i])
num //= primes[i]
else:
i += 1

return factor # 傳回函式

factor = prepare_factor(1000)
print(factor(100)) # 顯示 [2, 2, 5, 5]

當函式是物件時
• 可以根據需要傳遞給另一個名稱參考
• 不再被動呼叫，可主動指導別的函式動作
• 流程中不同演算，設計callback函式代換
• 可以形成 Closure 綁定自由變數（資源）
• 可以從函式中傳回函式

Python 只作「半套」？。。XD

1
18

• 變數無需宣告就可以直接使用並指定值
• 除非特別使用global或nonlocal指明（
Python 3），否則變數範圍（Scope）
總在指定值時建立

def func(): def func():
x = 10 x = 10
def getX(): def getX():
return x return x
def setX(n): def setX(n):
x = n nonlocal x = n
return (getX, setX) return (getX, setX)

getX, setX = func() getX, setX = func()
getX() # 10 getX() # 10

setX(20) setX(20)
getX() # 10 getX() # 20

函式定義
def max(m: Int, n: Int): Int = {
if (m > n)
m
else
n
}

匿名函式
val max: (Int, Int) => Int = (m: Int, n: Int) => if(m > n) m else n

動態定型語言
• 型態資訊是在資料本身而不是變數
• 變數本身的型態是在執行時期運算得知，
也同一變數可以參考至各種型態的資料。
function max(m, n) { def max(m, n):
if(m > n) { return m if m > n else n
return m;
}
return n;
}

function(m, n) { max2 = lambda m, n: m if m > n else n
if(m > n) {
return m;
}
return n;
};

靜態定型語言
• 根據資料的型態資訊，將變數及運算式進
行分類，型態資訊是在宣告的變數上
• 在執行時期變數的型態資訊無法改變，資
料只能被指定至同一種型態的變數
def max(m: Int, n: Int): Int = {
if (m > n)

語法上的冗長
m
else
n
}

val max: (Int, Int) => Int = (m: Int, n: Int) => if(m > n) m else n

如果要設計callback函式…
def selection(number: Array[Int], order: (Int, Int) => Boolean) {
...
val o = order(a, b)
…
}

val arr = Array(2, 5, 1, 7, 8)
selection(arr, (a: Int, b: Int) => a > b)

val arr = Array(2, 5, 1, 7, 8)
selection(arr, (a, b) => a > b)

val arr = Array(2, 5, 1, 7, 8) 類型推斷
selection(arr, (_: Int) > (_: Int))
type inference
val arr = Array(2, 5, 1, 7, 8)
selection(arr, _ > _)

終於輪到我登場了嗎？。。XD

目前 Java 沒有 lambda/closure
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Justin");
...
Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
public int compare(String s1, String s2) {
return -s1.compareTo(s2);
}
…
});

假設 Java 有 lambda/closure
Collections.sort(list, (s1, s2) => -s1.compareTo(s2));

借一下 Scala 的語法

• 所以無法設計 callback 函式
• 目前由 callback 物件來實現

語法上的冗長
也不僅是語法上的冗長

編譯器強迫你要加上 final
把外部res指定
public void doSome() {
final int res = 10;
ISome o = new ISome() {
public void doIt() {
給區域變數res
int result = res * 10;
….
}
}
}
表面上…你綁定了res
事實上...編譯器只是建立一個區域變數res

所以編譯器強迫你要加上 final

就像 Python 只作「半套」？。。XD

1
18

Lambdas in Java Preview
• http://stronglytypedblog.blogspot.com/2010/06/lam
bdas-in-java-preview-part-1-basics.html
bdas-in-java-preview-part-2.html
bdas-in-java-preview-part-3.html
bdas-in-java-preview-part-4-proposal.html
bdas-in-java-preview-part-5-apache.html

#int(int) doubler = #(int x)(2*x);
doubler.(3)

int doubler(int x) {
return 2 * x;
}
...
doubler(3);

#int(int, int) sum = #(int x, int y)(x+y);

int sum(int x, int y) {
return x + y;
}

Python
max = lambda m, n: m if m > n else n
max(10, 3)

Scala
val max: (Int, Int) => Int = (m, n) => if(m > n) m else n
max(10, 3);

Java
#int(int, int) max = #(int x, int y) {
if (x >= y) return x;
else return y;
};
max.(10, 3);

Scala
def selection(number: Array[Int], order: (Int, Int) => Boolean) {
...
val o = order(a, b)
…
}
…
selection(arr, (a, b) => a > b)

Java
void selection(int[] array, #boolean(int, int) order) {
...
boolean o = order.(a, b);
…
}
…
selection(arr, #(int a, int b)(a > b));

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Justin");
...
Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
public int compare(String s1, String s2) {
return -s1.compareTo(s2);
}
…
});

假設 Java 有 lambda/closure
Collections.sort(list,
#(String s1, String s2)(-s1.compareTo(s2)));

##int(int)(int) sum = #(int x)(#(int y)(x+y));

傳回函式 #int(int)

新的提案
• http://cr.openjdk.java.net/~briangoetz/lamb
da/lambda-state-2.html
– No more function types
– More type inferencing
– Scala-like syntax

void selection(int[] array, #boolean(int, int) order) {
...
boolean o = order.(a, b);
… Function type
}
…
selection(arr, #(int a, int b)(a > b));

public interface Order {
public boolean compare(int a, int b);
}
void selection(int[] array, Order order) {
...
boolean o = order.compare(a, b);
…
} SAM（Single Abstract Method） type
…
selection(arr, (a, b) -> {a > b}); More type inferencing

Scala-like syntax

val arr = Array(10, 20, 30)
var sum = 0
arr.foreach(i => sum += i)
println(sum)

int[] = {10, 20, 30};
int sum = 0;
arr.foreach(i -> { sum += i });
System.out.println(sum);

Much Better！！

我們需要？
• Lambda/Closure
• 類型推斷
• 單一抽象方法形態（SAM types）
• 可利用現存的 API
• 更多程式設計風格

林信良
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