Haskell代码散落着TVar操作和函数带来许多争论:代码味道？

Question

我正在Haskell中编写MUD服务器(MUD =多用户地牢:基本上是一个多用户文本冒险/角色扮演游戏).游戏世界数据/状态以大约15种不同的IntMaps表示.我的monad变换器堆栈看起来像这样:ReaderT MudData IO,其中MudData类型是包含IntMaps 的记录类型,每个都在自己的TVar(我使用STM进行并发):

data MudData = MudData { _armorTblTVar    :: TVar (IntMap Armor)
                       , _clothingTblTVar :: TVar (IntMap Clothing)
                       , _coinsTblTVar    :: TVar (IntMap Coins)

...等等.(我正在使用镜头,因此是下划线.)

有些功能需要某些功能IntMap,而其他功能需要其他功能.因此,每个IntMap都有自己的TVar粒度.

但是,我的代码中出现了一种模式.在处理播放器命令的函数中,我需要TVar在STM monad中读取(有时稍后写入)我的s.因此,这些函数最终在其where块中定义了STM帮助器.这些STM助手通常readTVar在其中有相当多的操作,因为大多数命令需要访问少数几个IntMaps.此外,给定命令的函数可以调用许多纯辅助函数,这些函数也需要一些或全部IntMaps.因此,这些纯辅助函数有时会占用大量参数(有时超过10).

所以,我的代码变得"乱七八糟",有很多带有大量参数的readTVar表达式和函数.以下是我的问题:这是代码味道吗？我错过了一些可以使我的代码更优雅的抽象吗？有没有更理想的方法来构建我的数据/代码？

谢谢!

Answer 1

这个问题的解决方案是改变纯辅助函数.我们并不真的希望它们是纯粹的,我们想要泄漏一个副作用 - 无论它们是否读取特定的数据.

假设我们有一个仅使用衣服和硬币的纯功能:

moreVanityThanWealth :: IntMap Clothing -> IntMap Coins -> Bool
moreVanityThanWealth clothing coins = ...

通常很高兴知道一个功能只关心衣服和硬币,但在你的情况下,这种知识是无关紧要的,只会造成头痛.我们会刻意忘记这个细节.如果我们遵循mb14的建议,我们会将完整的纯粹传递MudData'给helper函数.

data MudData' = MudData' { _armorTbl    :: IntMap Armor
                         , _clothingTbl :: IntMap Clothing
                         , _coinsTbl    :: IntMap Coins

moreVanityThanWealth :: MudData' -> Bool
moreVanityThanWealth md =
    let clothing = _clothingTbl md
        coins    = _coinsTbl    md
    in  ...

MudData并且MudData'几乎彼此相同.其中一个将其字段包装在TVars中,而另一个则不包含.我们可以进行修改,MudData以便需要一个额外的类型参数(类型* -> *)来包装字段.MudData将有一些稍微不寻常的类型(* -> *) -> *,这与镜头密切相关,但没有太多的库支持.我称这种模式为模型.

data MudData f = MudData { _armorTbl    :: f (IntMap Armor)
                         , _clothingTbl :: f (IntMap Clothing)
                         , _coinsTbl    :: f (IntMap Coins)

我们可以恢复原来MudData的MudData TVar.我们可以通过在包装领域的重建纯净版Identity,newtype Identity a = Identity {runIdentity :: a}.就我而言MudData Identity,我们的功能将被写为

moreVanityThanWealth :: MudData Identity -> Bool
moreVanityThanWealth md =
    let clothing = runIdentity . _clothingTbl $ md
        coins    = runIdentity . _coinsTbl    $ md
    in  ...

我们已经成功地忘记了MudData我们使用过的部分,但现在我们没有我们想要的锁粒度.作为副作用,我们需要恢复我们刚刚忘记的东西.如果我们编写了STM帮助程序的版本,它看起来就像

moreVanityThanWealth :: MudData TVar -> STM Bool
moreVanityThanWealth md =
    do
        clothing <- readTVar . _clothingTbl $ md
        coins    <- readTVar . _coinsTbl    $ md
        return ...

这个STM版本MudData TVar几乎与我们刚写的纯版本完全相同MudData Identity.它们仅根据引用的类型(TVarvs. Identity),我们用于从引用(readTVarvs runIdentity)中获取值的函数以及返回结果的方式(以STM或作为普通值)来区分.如果可以使用相同的功能来提供两者,那将是很好的.我们将提取两个函数之间的共同点.为此,我们将为s 引入一个类型类MonadReadRef r m,Monad我们可以从中读取某种类型的引用.r是引用的类型,readRef是从引用中获取值的函数,以及m返回结果的方式.以下MonadReadRef与ref-fd的MonadRef类密切相关.

{-# LANGUAGE FunctionalDependencies #-}

class Monad m => MonadReadRef r m | m -> r where
    readRef :: r a -> m a

只要代码在所有MonadReadRef r ms 上进行参数化,它就是纯粹的.我们可以通过使用以下实例中MonadReadRef的普通值的实例来运行它Identity.该id中readRef = id是一样的return . runIdentity.

instance MonadReadRef Identity Identity where
    readRef = id

我们将改写moreVanityThanWealth来讲MonadReadRef.

moreVanityThanWealth :: MonadReadRef r m => MudData r -> m Bool
moreVanityThanWealth md =
    do
        clothing <- readRef . _clothingTbl $ md
        coins    <- readRef . _coinsTbl    $ md
        return ...

当我们MonadReadRef为TVars in 添加一个实例时STM,我们可以使用这些"纯"计算STM但泄漏了TVar读取s 的副作用.

instance MonadReadRef TVar STM where
    readRef = readTVar

Answer 2

是的,这显然会使您的代码变得复杂,并使重要的代码与许多样板详细信息混杂在一起.具有4个以上参数的函数是问题的标志.

我会问这样一个问题:你真的通过单独的TVars 得到任何东西吗？是不是过早优化的情况？在做出这样的设计决策之前,在多个独立的TVars 之间拆分数据结构之前,我肯定会做一些测量(参见标准).您可以创建一个样本测试来模拟预期的并发线程数和数据更新频率,并通过将多个TVars与单个s与一个s相比来检查你真正获得或失去的是什么IORef.

记住:

• 如果有多个线程在STM事务中竞争公共锁,则事务可以在成功完成之前多次重新启动.所以在某些情况下,拥有多个锁实际上会使事情变得更糟.
• 如果最终只需要同步一个数据结构,则可以考虑使用单个数据结构IORef.它的原子操作非常快,可以补偿单个中央锁定.
• 在Haskell中,纯函数很难阻塞原子STM或IORef事务很长一段时间.原因是懒惰:你只需要在这样的交易中创建thunk,而不是评估它们.对于单个原子尤其如此IORef.在这样的事务之外评估thunk(通过检查它们的线程,或者你可以决定在某些时候强制它们,如果你需要更多的控制;这在你的情况下是可取的,就像你的系统在没有任何人观察它的情况下进化一样,你很容易积累未评估的thunk).

如果事实证明拥有多个TVars确实至关重要,那么我可能会在自定义monad中编写所有代码(正如@Cirdec在我编写答案时所描述的那样),其实现将隐藏在主代码中,并且这将提供阅读(也可能还写)州的部分功能.然后它将作为单个STM事务运行,只读取和写入所需的内容,并且您可以使用纯版本的monad进行测试.