泛函编程(10)-异常处理-Either

来源:互联网 时间:1970-01-01

     上节我们介绍了新的数据类型Option:一个专门对付异常情况出现时可以有一致反应所使用的数据类型。Option可以使编程人员不必理会出现异常后应该如何处理结果,他只是获得了一个None值,但这个None值与他所期待的类型是一致的,他可以继续用处理这种类型数据的方法使用这个结果。不过遗憾的是我们通过None值只能知道某个计算没能得出结果,但到底发生了什么事Option并没有提供任何提示。这样我们也就无法向用户提供贴切的系统错误或着操作失误信息了。

     这样我们就需要在Option的基础上添加一个扩展功能的新数据类型,让它可以返回一些异常描述:Either。可以想象Either在返回None的同时还要包含一个返回值,用来描述异常。那么这个None的形式就变成了None(e)了。我们先看看Eigher的框架设计:

1 trait Either[+E,+A]

2 case class Left[+E](value: E) extends Either[E,Nothing]

3 case class Right[+A](value: A) extends Either[Nothing,A]

以上可见Either需要处理两个类型E和A:E代表异常类型,A代表计算类型。与Option一样,Either也有两种状态:Left代表无法完成计算,返回值E是对异常情况的描述、Right则代表计算正常完成,返回计算结果A。从英文解释,Either不是Right就是Left。这种情况被称为类型的“不联合性”(disjoint union)。

提出了Either的基本描述后开始数据类型操作函数的实现:

 

 1 def map[B](f: A => B): Either[E,B] = this match {

2 case Right(a) => Right(f(a))

3 case Left(e) => Left(e)

4 }

5 def flatMap[EE >: E, B](f: A => Either[EE, B]): Either[EE, B] = this match {

6 case Left(e) => Left(e)

7 case Right(a) => f(a)

8 }

9 def orElse[EE >: E, AA >: A](default: Either[EE, AA]): Either[EE, AA] = this match {

10 case Left(_) => default

11 case Right(a) => Right(a)

12 }

还是由于Either这种类型的管子里只能存一个元素,所以操作函数的实现比较直接简单:用类型匹配和递归算法就行了。

在以下的函数中我们可以用一个函数 (A,B) => C 把两个Either[A],Either[B]组合成Either[C]:

 1 //用递归算法

2 def map2[EE >: E, B, C](b: Either[EE, B])(f: (A,B) => C): Either[EE, C] = (this,b) match {

3 case (Left(e),_) => Left(e)

4 case (_, Left(e)) => Left(e)

5 case (Right(a),Right(b)) => Right(f(a,b))

6 }

7 //用for comprehension

8 def map2_1[EE >: E, B, C](b: Either[EE, B])(f: (A,B) => C): Either[EE, C] = {

9 for {

10 aa <- this

11 bb <- b

12 } yield f(aa,bb)

13 }

14 //用 flatMap写

15 def map2_2[EE >: E, B, C](b: Either[EE, B])(f: (A,B) => C): Either[EE, C] = {

16 flatMap(aa => b map(bb => f(aa,bb)))

17 }

考虑map2时并不复杂:由于我只有一个利用低阶的函数(A,B) =??? ,我必须想办法把Either管子里的那个元素取出来计算完后塞到一个新的Either管子里去。以上我们已经实现了map,flatMap我们可以使用for comprehension来实现:

aa <- a: Either - 从Either管子取出元素

yield 产生新的Either。map2_1是for comprehension的直接写法。

由于我们有map和flatMap,我们可以试着用用Either:

 1 case class Employee(name: String, age: Int, salary: Double)

2 for {

3 age <- Right(42)

4 name <- Left("Invalid Name!")

5 salary <- Right(10000.00)

6 } yield Employee(name,age,salary) //> res0: ch4.either.Either[String,ch4.either.Employee] = Left(Invalid Name!)

7 for {

8 age <- Right(42)

9 name <- Right("Jonny Cash!")

10 salary <- Right(10000.00)

11 } yield Employee(name,age,salary) //> res1: ch4.either.Either[Nothing,ch4.either.Employee] = Right(Employee(Jonny

12 //| Cash!,42,10000.0))

可以看出在以上三个动作中(age,name,salary)如果其中任何一个出现了异常Left,结果就会是Left了。

当然,我们还是有可能对一个系列的Either类型值进行计算的,所以sequence,traverse这两个函数总是会用到的:

 1 //用递归算法,用f把元素升格成Either后再用map2把连续的两个元素连接起来

2 def traverse[E,A,B](es: List[A])(f: A => Either[E, B]): Either[E, List[B]] = es match {

3 case Nil => Right(Nil)

4 case h :: t => (f(h) map2 traverse(t)(f))(_ :: _)

5 }

6 //用foldRight实现,用f把元素升格成Either后再用map2把连续的两个元素连接起来

7 def traverse_1[E,A,B](es: List[A])(f: A => Either[E, B]): Either[E, List[B]] = {

8 es.foldRight[Either[E, List[B]]](Right(Nil))((h,t) => f(h).map2(t)(_ :: _))

9 }

10 def sequence[E,A](es: List[Either[E,A]]): Either[E,List[A]] = es match {

11 case Nil => Right(Nil)

12 case h :: t => (h map2 sequence(t))(_ :: _)

13 }

14 def sequence_1[E,A](es: List[Either[E,A]]): Either[E,List[A]] = {

15 traverse(es)(x => x)

16 }

来个实际点的例子:

 

 1 case class Name(value: String)

2 case class Age(value: Int)

3 case class Person(name: Name, age: Age)

4 def mkName(name: String): Either[String, Name] = {

5 if (name == "" || name == null) Left("Invalid Name")

6 else Right(Name(name))

7 } //> mkName: (name: String)ch4.either.Either[String,ch4.either.Name]

8 def mkAge(age: Int): Either[String,Age] = {

9 if ( age < 0 ) Left("Invalid age")

10 else Right(Age(age))

11 } //> mkAge: (age: Int)ch4.either.Either[String,ch4.either.Age]

12 def mkPerson(name: String, age: Int): Either[String,Person] = {

13 mkName(name).map2(mkAge(age))(Person(_,_))

14 } //> mkPerson: (name: String, age: Int)ch4.either.Either[String,ch4.either.Perso

15 //| n]

16

17 mkPerson("Tiger",18) //> res2: ch4.either.Either[String,ch4.either.Person] = Right(Person(Name(Tiger

18 //| ),Age(18)))

19 mkPerson("Tiger",-18) //> res3: ch4.either.Either[String,ch4.either.Person] = Left(Invalid age)

20 mkPerson("",-1) //> res4: ch4.either.Either[String,ch4.either.Person] = Left(Invalid Name)

 

mkPerson输入参数正确时返回Right。任何参数错误返回Left。不过如果两个参数都是错误的话就只能返回其中一个提示信息了。我们可以修改map2来获取全部信息:

 

1 def map2_s[B, C](b: Either[String, B])(f: (A,B) => C): Either[String, C] = (this,b) match {

2 case (Left(e),Left(ee)) => Left(e+ee)

3 case (_, Left(e)) => Left(e)

4 case (Left(e:String), _) => Left(e)

5 case (Right(a),Right(b)) => Right(f(a,b))

6

7 }

注意:我们必须明确类型E为String,这样才能把两个数据接起来,因为我们不知道如何连接类型E。看看使用新版本后的结果:

 

 1 def mkPerson(name: String, age: Int): Either[String,Person] = {

2 mkName(name).map2_s(mkAge(age))(Person(_,_))

3 } //> mkPerson: (name: String, age: Int)ch4.either.Either[String,ch4.either.Perso

4 //| n]

5

6 mkPerson("Tiger",18) //> res2: ch4.either.Either[String,ch4.either.Person] = Right(Person(Name(Tiger

7 //| ),Age(18)))

8 mkPerson("Tiger",-18) //> res3: ch4.either.Either[String,ch4.either.Person] = Left(Invalid age)

9 mkPerson("",-1) //> res4: ch4.either.Either[String,ch4.either.Person] = Left(Invalid NameInvali

10 //| d age)

没错,两个信息都连接起来返回了。

 

 

 

 

 

 

 


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