Functional Programming in Kotlin (1)
什麼是 Function？
在進入 Functional Programming 之前，我們要先了解什麼是 Function，Function 的中文翻譯是「函式」，而它的概念是從數學的領域所引進的，在程式語言以外，我們可以在很多地方都能夠看到函式的存在，下面以一個一元一次方程式作範例：
f(x) = x*2 + 3這個方程式的內容是在等號右邊的 x*2 + 3 ，左邊的 f(x) 代表這個方程式。其中 f(x) 括弧中的 x 代表我們可以傳入這個函式的值，x 可以是任意值，但是每一個相同的 x 都會得到相同的結果，也就是說，這個函式的結果是唯一的，它不會因為任何情況而改變，也不會影響其他的值。它所做的動作只有作這個計算而已。
什麼是 Functional Programming (FP) ?
注意到前面的方程式例子中，我提到帶入相同的 x 值可以得到相同的結果，而無論輸入什麼值，都不會影響到其他的部分，因為這個方程式只會針對輸入的值來作計算，對於外面其他的部分都不會碰觸到，自然也就不會影響到其他的部分了。
FP 包含了許多概念，其中包括：Pure function (純函式)，First-class and higher-order functions(一級函式及高階函式）。
純函式（Pure Function）
在使用 FP 之前，我們經常使用的類別是類別裡面的函式，雖然名稱也是函式，但是我們經常會在類別中的函式裡面使用/修改函式外部的變數，所以不能稱作純函式。
Pure Function 讓我們的程式更可預期，因為在每次呼叫程式的時候都能預期得到相同的結果。譬如:
val list = listOf(1, 2, 3, 4, 5)
val filteredList1 = list.filter{ item -> item > 3} // 4, 5
val filteredList2 = list.filter{ item -> item > 3} // 4, 5上面範例中，無論我們呼叫多少次 filter 函式，它的結果都會是相同的。也就是說 filter 函式它就是一個純函式。純函式讓程式變得可預期了，所以我們在寫下這個函式的時候，就能夠很確定其結果是什麼。
想想看，為什麼每次的呼叫結果都是一樣的呢？
原因在於每次呼叫 filter 時，都會建立一個新的 List 來存放輸出的資料，如此一來，我們在每次呼叫 filter 時，就能夠在不影響原本 List 的情況之下得到我們要的結果。
在想想看，為什麼需要每次呼叫的結果都是一樣的呢？
有一個最重要的好處，當我們的程式不小心在某個時機點多次執行某個函式時，假若是純函式，那麼就不會受到影響，因為它的結果每次都是相同的，所以我們呼叫在多次都是一樣；反之，若不是純函式，有可能因為在多次的呼叫之後，導致最後的結果出錯。
因為我們是在函式裡面建立一個新的 List 來存放處理過的結果，所以原本輸入的 List 就可以改為不可變的（Immutable），輸入的 List改成不可變時，也就代表不會有任何地方可以更改這個值，我們在傳遞的過程當中，就不用擔心在哪個環節被更改了，所以第二個優點是可以減少原始資料被改動的風險。
無副作用 (No side effect)
回頭看看我在文章的前面所提到的方程式，它只是一個單純的計算，呼叫它之後並不會影響到其他的物件，看完第一個方程式之後，回到 Pure Function 這邊的 filter 函式， filter 函式同樣也不會影響到其他的變數，呼叫它只會建立一個新的 List ，它既沒有改變外面的物件，也沒有改變自己函式傳入的輸入值。而我們知道，一個函式裡面沒有修改、調用外部的變數、函式時，這個就是一個沒有副作用的一個函式。
純函式讓我們的目的集中在該函式內，而且它既不會更改外面的變數，也不會修改內部的輸入值，所以在使用的時候，就能夠更放心的使用。
Higher-order function（高階函式）
什麼是高階函式呢？
官網是這樣介紹的
Kotlin functions are first-class, which means they can be stored in variables and data structures, and can be passed as arguments to and returned from other higher-order functions.
first-class 的中文意思是一級、頭等（頭等艙的英文就是 first class)，上面的解釋很清楚了，簡單來說，我們可以把函式當作一般的型別來使用，也就是說，我們可以將其儲存在變數中，或作為參數傳進函式內，亦或是將其當作回傳值傳出皆可。到這邊可能就有點霧煞煞，那麼到底實際要怎麼運作呢？在繼續介紹之前，我們要先介紹 Function Type 。
Function Type（函式型別）
將函式當作一般型別使用，我們必須要知道它的輸入型別及輸出型別，而 Function Type 就是在定義這個東西的。如果以判斷輸入的整數是否為偶數的函式來作範例，我們可以完成該函式如下：
fun isEven(value: Int): Boolean = value % 2 == 0我們可以將這個函式儲存在一個變數中，如下
val checkEven:(Int) -> Boolean = ::isEven:: 代表反射，所以
::isEven就等於 isEven 函式的內容。
若我們不想要另外定義一個函式，我們可以直接在變數宣告函式的內容，只要用大括弧 { } 將內容帶入即可：
val checkEven2:(Int)->Boolean = { value: Int -> value % 2 == 0 }不論 checkEven 或是 checkEven2 兩個函式都是代表相同的意思，具有相同的功能：將傳入的整數以布林值當作輸出，若輸入值為偶數即回傳 true ；反之，則回傳 false 。
回到 Function Type 這個部分，從上面的範例我們可以知道，若函式的輸入為 Int，且輸出為 Boolean 時，那麼這個函式的 Function Type 就為 (Int) -> Boolean ，箭頭左邊用括號代表輸入的型別，箭頭右邊代表輸出的型別。
我們第二個變數 checkEven2 等號右邊大括弧包住的範圍，由於沒有函式名稱，所以它是一個匿名函式，我們稱為 Lambda，符號記作 λ。
為什麼我們要用 FP？
前面我們介紹了 FP 的兩個概念，一個是 Pure Function，另一個則是 Higher-order function，我們開始對 FP 開始有點了解了，但是你可能會問我，為什麼我們要用 FP 呢？在我把我的答案告訴你之前，你可以想想看一個問題，為什麼 Kotlin 會要支援多種範式呢？Kotlin 大可不必支援 FP ，只支援 OOP 就好了。
其實不只 Kotlin ，現在有越來越多語言都或多或少都有支援 FP。原因不是因為它很潮，畢竟 FP 也不是什麼新技術了，我認為原因是使用 FP 時，我們是將關注點切細，由類別切細成函式，由抽象成類別改為呼叫高階函式。在某些時候我們其實更在意的是資料的處理，而不是要怎麼抽象複用該類別。當我們要完成一件事時，若是使用 FP 的開發方式，我們思考的是如何將一個動作切成一連串的小動作，這麼做或許看起來變得更囉唆了。不過如果仔細思考，由於每個高階函式都只作一個小動作，每一個函式都是 Pure Function，也就是說，由於呼叫每一個高階函式的結果都是可預期的，所以我們更能夠把所有可預期的動作組合成一連串的動作，當我們最後在檢閱時，也可以很容易地從一連串的動作中知道我們主要的動作是什麼。而 Kotlin 標準函式庫內提供許多好用的高階函式，所以我們就不需要思考這麼底層的實作，轉而可以用更高的抽象層次來解決問題。
OOP（Object-orientated programming） VS FP
OOP 與 FP 都在 Kotlin 中所被支援的範式之一，FP 跟 OOP 的設計方式有什麼差異呢？
Working effectively with legacy code 的作者 Michael Feathers 有一則推文是這樣說的：
OO makes code understandable by encapsulating moving parts. FP makes code understandable by minimizing moving parts.
-Michael Feathers
OOP 將不確定性封裝起來，多型將不同型態的物件實作相同介面，或是說將不同型態但相同的函式抽出成為它們所共同實作的介面，當這些物件擁有相同的介面時，呼叫端就可以只使用介面提供的函式，而不管內部的實作是如何，這就是抽象。
FP 是利用高階函式將步伐縮小，利用不同的函式組合出合適的動作，並搭配 Pure Function 讓函式只專注在單一的功能上，不會影響到其他部分（無副作用），所以在平行化的資料處理上，就不會遇到多個執行緒要修改相同的變數時，所造成的問題，如 Dead lock，Race condition…，因為每一次的呼叫都是建立一個新的物件，而不會修改原本的輸入值，換句話說，當有多個執行緒要修改相同的變數時，就不需要把這個變數鎖起來了，不過因為是在函式內建立新的物件，當然也會需要更多的記憶空間來儲存。
小結
對 FP 的第一個印象就是它是由函式為觀點的開發方式，那麼由函式為觀點有什麼優勢呢？當函式為純函式(Pure Function) 時，相同的輸入傳進相同的函式中，永遠會得到相同的結果，這麼一來我們就可以在開發時就很準確的預期結果會是什麼，不會有其他的變化，而因為純函式的另一個特性 — 無副作用(No side effect)，所以當我們呼叫一個純函式時，可以很確定的是不會影響到其他的變數或呼叫其它的函式，換句話說，我們就可以放心的呼叫這個函式。
用 FP 開發時的觀點也隨著改變，因為 Kotlin 標準函式庫提供許多高階函數，我們可以依照需求組合這些函式，這麼做的好處是我們就只考慮如何完成需求，內部的實作反倒不是最重要的點。那麼，我們就能夠用更高層次的抽象來解決問題。這種開發方式與 OOP 不同，彼此也各有優缺點，這也就是 Kotlin 提供多種範式的原因 — 讓我們能夠自由的選擇適當的範式來解決問題。
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