Funkční reaktivní programování - Functional reactive programming

Nesmí být zaměňována s ochranou továrního nastavení (FRP), což je u některých funkcí Android zařízení.
Programovací paradigmata

Funkční reaktivní programování (FRP) je paradigma programování pro reaktivní programování (asynchronní programování toku dat ) pomocí stavebních bloků Funkcionální programování (např. mapa, snížit, filtr ). Pro programování se používá FRP grafická uživatelská rozhraní (GUI), robotika, hry a hudba, jejichž cílem je zjednodušit tyto problémy explicitním modelováním času.[Citace je zapotřebí ]

Formulace FRP

Původní formulaci funkčního reaktivního programování lze najít v dokumentu ICFP 97 Functional Reactive Animation od Conal Elliott a Paul Hudak.[1]

FRP má od svého zavedení v roce 1997 mnoho podob. Jedna osa rozmanitosti je diskrétní vs. spojitá sémantika. Další osou je, jak lze dynamicky měnit systémy FRP.[2]

Kontinuální

Nejstarší formulace FRP používala kontinuální sémantiku, jejímž cílem bylo abstrahovat od mnoha provozních detailů, které nejsou důležité pro význam programu.[3] Klíčové vlastnosti této formulace jsou:

  • Hodnoty modelování, které se v průběhu času mění, nazývají se „chování“ a později „signály“.
  • Modelování "Události "které se vyskytly v jednotlivých časových bodech.
  • Systém lze změnit v reakci na události, obecně nazývaný „přepínání“.
  • Oddělení podrobností vyhodnocení, jako je vzorkovací frekvence, od reaktivního modelu.

Tento sémantický model FRP v vedlejší účinek volné jazyky jsou obvykle z hlediska nepřetržitých funkcí a obvykle v průběhu času.[4]

Oddělený

Formulace jako Event-Driven FRP a verze Jilm před 0,17 vyžadují, aby aktualizace byly diskrétní a řízené událostmi.[5] Tyto formulace prosadily praktické FRP se zaměřením na sémantiku, která má jednoduché API, které lze efektivně implementovat v prostředí, jako je robotika nebo ve webovém prohlížeči.[6]

V těchto formulacích je běžné, že myšlenky chování a událostí jsou kombinovány do signálů, které mají vždy aktuální hodnotu, ale mění se diskrétně.[7]

Interaktivní FRP

Bylo zdůrazněno, že běžný model FRP, od vstupů po výstupy, se špatně hodí k interaktivním programům.[8] Chybějící schopnost „spouštět“ programy v rámci mapování ze vstupů na výstupy může znamenat, že je třeba použít jedno z následujících řešení:

  • Vytvořte datovou strukturu akcí, které se zobrazí jako výstupy. Akce musí být prováděny externím tlumočníkem nebo prostředím. To zdědilo všechny potíže původního I / O systému proudu Haskell.[9]
  • Použijte šipkové FRP a vložte šipky, které jsou schopné provádět akce. Akce mohou mít také identity, což jim umožňuje udržovat například oddělené proměnlivé úložiště. Toto je přístup, který zaujala knihovna Fudgets[10] a obecněji funkce Monadic Stream.[11]
  • Novým přístupem je umožnit spuštění akcí nyní (v monostartu IO), ale odložit příjem jejich výsledků na později.[12] To využívá interakci mezi Event a IO monadami a je kompatibilní s více výrazově orientovaným FRP:
planNow :: Událost (IO a) -> IO (Událost a)

Problémy s implementací

Existují dva typy systémů FRP, push-based a pull-based. Push-based systémy přijímají události a prosazují je přes signální síť, aby dosáhly výsledku. Systémy založené na tahu čekají, až bude požadován výsledek, a pracují zpětně v síti, aby načetly požadovanou hodnotu.

Některé systémy FRP, jako je Yampa, používají vzorkování, kde jsou vzorky odebírány signální sítí. Tento přístup má nevýhodu: síť musí čekat až na dobu trvání jednoho výpočetního kroku, aby zjistila změny na vstupu. Příkladem FRP založeného na vyžádání je vzorkování.

Knihovny Reactive a Etage zapnuty Hackování představil přístup zvaný push-pull FRP. V tomto přístupu, pouze když je požadována další událost na čistě definovaném streamu (například seznam pevných událostí s časy), je tato událost vytvořena. Tyto čistě definované proudy fungují jako líné seznamy v Haskellu. To je tahová polovina. Poloviční část se používá, když se přivedou události mimo systém. Externí události se předají spotřebitelům, aby mohli o události zjistit okamžitě, jakmile je vydána.

Implementace

  • Yampa je šípový, efektivní, čistý Haskell implementace s podporou SDL, SDL2, OpenGL a HTML DOM.
  • Programovací jazyk Jilm slouží k podpoře FRP [13] ale od té doby jej nahradil jiným vzorem [14]
  • reflex je efektivní implementace FRP push / pull v Haskellu s hostiteli pro prohlížeč /DOM, SDL a lesk.
  • reaktivní banán je implementace cílového agnostického push FRP v Haskellu.
  • síť a různé jsou šipkami, vytáhněte implementace FRP v Haskellu.
  • Flapjax je implementace FRP chování / události v JavaScript.
  • Reagovat je OCaml modul pro funkční reaktivní programování.
  • Sodík je implementace FRP nabízená nezávisle na konkrétním rámci uživatelského rozhraní pro několik programovacích jazyků, jako je Java, TypeScript a C #.
  • ReactiveX, popularizovaný jeho JavaScript implementace rxjs, je komplexní multiplatformní paradigma pro implementaci funkčního reaktivního programování zpracováním dat jako proudů pozorovatelných.
  • Dunai je rychlá implementace v Haskellu pomocí Funkce monadického proudu , který podporuje FRP Classic a Arrowized.

Viz také

Reference

  1. ^ Elliott, Conal; Hudak, Paul. "Funkční reaktivní animace". Funkční reaktivní animace. ICFP ’97. Citováno 14. července 2018.
  2. ^ Nilsson, Henrik; Courtney, Antony; Peterson, John (únor 2011) [2002], „Funkční reaktivní programování, pokračování“, Workshop Haskell (PDF).
  3. ^ Elliott, Conal; Hudak, Paul (1997), "Funkční reaktivní animace", ICFP.
  4. ^ Courtney, Antony; Elliott, Conal (únor 2011) [2001], „Skutečně funkční uživatelská rozhraní“ (PDF), Workshop Haskell, Yale.
  5. ^ Taha, Walid; Wan, Zhanyong; Hudak, Paul (2002), „Event-Driven FRP“, PADL (PDF), Yale, archivovány z originál (PDF) dne 2013-09-28, vyvoláno 2013-09-23.
  6. ^ Czaplicki, Evan; Chong, Stephen (2013), „Asynchronous Functional Reactive Programming for GUIs“, PLDI, Harvard.
  7. ^ Wan, Zhanyong; Taha, Walid; Hudak, Paul (únor 2011), „FRP v reálném čase“, ICFP (PDF), archivovány z originál (PDF) dne 2013-09-28, vyvoláno 2013-09-23.
  8. ^ http://conal.net/blog/posts/why-classic-frp-does-not-fit-interactive-behavior
  9. ^ https://courses.cs.washington.edu/courses/cse505/01au/functional/functional-io.pdf
  10. ^ http://www.cse.chalmers.se/~hallgren/Thesis/
  11. ^ Perez, Ivan; Barenz, Manuel; Nilsson, Henrik (červenec 2016), „Functional Reactive Programming, Refactored“, Haskell Symposium (PDF).
  12. ^ „Archivovaná kopie“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 01.07.2015. Citováno 2015-07-24.CS1 maint: archivovaná kopie jako titul (odkaz)
  13. ^ Czaplicki, Evan (duben 2012), Elm: Souběžný FRP pro funkční GUI (PDF) (práce), Harvard, archivovány od originál (PDF ) dne 2016-06-04, vyvoláno 2015-02-17.
  14. ^ Czaplicki, Evan. „Sbohem FRP“. jilm. Citováno 14. července 2018.

externí odkazy