本文是老趙在其博客上對(duì)F#的又一篇總結(jié)，這次講解的是Functional Reactive Programming相關(guān)的一個(gè)練習(xí)。

最近我們搞了一些把事件當(dāng)作對(duì)象方面的工作?；谑录木幊淘俪Ｒ?jiàn)不過(guò)了，尤其是在和UI相關(guān)的WinForm，WPF，Silverlight開(kāi)發(fā)方面。把事件作為一等公民看待之后，我們可以實(shí)現(xiàn)一些較為“特別”的編程模型，例如Functional Reactive Programming。這是一種較為優(yōu)雅的基于事件的處理方式，適合一些如交互式動(dòng)畫(huà)，自動(dòng)控制方面的工作。即使平時(shí)不太常見(jiàn)，我想作為一個(gè)“嘗試”或“練習(xí)”也是非常合適的。

我是通過(guò)F#而了解“事件即對(duì)象”以及FRP的相關(guān)內(nèi)容的，而微軟的Matthew Podwysocki最近一直在博客上撰寫(xiě)的一系列關(guān)于F#事件的文章也給了我很多信息。F#便直接體現(xiàn)了“事件即對(duì)象”的概念，它會(huì)把.NET類(lèi)庫(kù)中的事件轉(zhuǎn)化成IEvent對(duì)象，然后便可以對(duì)其進(jìn)行編程。IEvent對(duì)象是F#中表示“事件”的標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型，它的最關(guān)鍵的成員是Add方法，如果使用C#來(lái)表示便是：

public interface IEvent<TEventArgs>  
{  
    void Add(Action<TEventArgs> callback);  
}  

當(dāng)然，其實(shí)F#的事件并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，不過(guò)我們目前只需要關(guān)注至此即可（更詳細(xì)的信息您可以關(guān)注Matthew的文章或Anders Cui同學(xué)的中文版）。Add方法是為這個(gè)事件添加一個(gè)回調(diào)函數(shù)，它自然會(huì)在事件觸發(fā)時(shí)被調(diào)用。而傳入的參數(shù)，您可看作是C#中事件的EventArgs對(duì)象（即第二個(gè)參數(shù)）。有了IEvent對(duì)象，在F#中便可以使用各種方式來(lái)響應(yīng)一個(gè)事件。例如：

#light  
 
open System  
open System.Windows.Forms  
 
let form = new Form(Visible = true, TopMost = true, Text =  
form.MouseDown  
    |> Event.map (fun args -> (args.X, args.Y))  
    |> Event.filter (fun (x, y) -> x > 100 && y > 100)  
    |> Event.listen (fun (x, y) -> printfn "(%d, %d)" x y)  
 

Event.map方法會(huì)接受一個(gè)IEvent對(duì)象，以及一個(gè)用于轉(zhuǎn)換事件參數(shù)的高階函數(shù)，并返回一個(gè)新的事件對(duì)象。用戶(hù)可以監(jiān)聽(tīng)這個(gè)新事件。當(dāng)原有事件觸發(fā)時(shí)，它的事件參數(shù)將被高階函數(shù)轉(zhuǎn)化為新的對(duì)象，并以此出發(fā)新的事件。F#可以使用|>符號(hào)來(lái)改變參數(shù)傳遞的順序，這樣代碼可以編寫(xiě)得更為流暢。例如下面兩行F#代碼其實(shí)是等價(jià)的：

Console.WriteLine "Hello World" 
"Hello World" |> Console.WriteLine  

Event.filter的作用是對(duì)事件進(jìn)行過(guò)濾，只有在原事件觸發(fā)時(shí)，其事件參數(shù)滿(mǎn)足某個(gè)條件，才會(huì)觸發(fā)新的事件對(duì)象。Event.listen則是簡(jiǎn)單的調(diào)用IEvent對(duì)象的Add方法，它只是一個(gè)輔助函數(shù)。

F#的Event模塊還有其他一些方法，例如：

let form = new Form(Visible = true, TopMost = true, Text = "Event Sample")  
form.MouseDown  
    |> Event.choose (fun args ->  
         if args.X > 100 && args.Y > 100 then Some(args.X, args.Y)  
         else None)  
    |> Event.listen (fun (x, y) -> printfn "(%d, %d)" x y)  

Event.choose方法組合了Event.filter和Event.map，即在轉(zhuǎn)化的同時(shí)可進(jìn)行過(guò)濾。只有在高接函數(shù)的返回值為Some(args)而不是None的時(shí)候，才把a(bǔ)rgs作為下一個(gè)事件的參數(shù)進(jìn)行觸發(fā)。還有：

let form = new Form(Visible = true, TopMost = true, Text = "Event Sample")  
form.MouseDown  
    |> Event.merge form.MouseMove  
    |> Event.filter (fun args -> args.Button = MouseButtons.Left)  
    |> Event.map (fun args -> (args.X, args.Y))  
    |> Event.listen (fun (x, y) -> printfn "(%d, %d)" x y)  

Event.merge方法的作用是合并兩個(gè)（參數(shù)相同的）事件。當(dāng)其中任意一個(gè)事件觸發(fā)時(shí)，則會(huì)觸發(fā)新的事件對(duì)象。此外：

let form = new Form(Visible = true, TopMost = true, Text = "Event Sample")  
let (overEvent, underEvent) =  
    form.MouseMove  
      |> Event.merge form.MouseDown  
      |> Event.filter (fun args -> args.Button = MouseButtons.Left)  
      |> Event.map (fun args -> (args.X, args.Y))  
      |> Event.partition (fun (x, y) -> x > 100 && y > 100)        
overEvent |> Event.listen (fun (x, y) -> printfn "Over (%d, %d)" x y)  
underEvent |> Event.listen (fun (x, y) -> printfn "Under (%d, %d)" x y)  

Event.partition方法的作用是把原有事件拆分為兩個(gè)，并在原有事件被觸發(fā)時(shí)，根據(jù)高階函數(shù)的返回值來(lái)決定觸發(fā)哪一個(gè)新事件。

以上這些都是Matthew在博客中已經(jīng)介紹過(guò)的內(nèi)容。不過(guò)我認(rèn)為，Event模塊下還有兩個(gè)方法值得一提，那就是Event.pairwise和Event.scan。請(qǐng)看下面的代碼：

let (trigger : (int -> unit), event) = Event.create()  
event 
    |> Event.pairwise  
    |> Event.listen (fun (x, y) -> printfn "%d + %d = %d" x y (x + y))  
 [1..10] |> Seq.iter trigger // 使用1到10依次調(diào)用trigger

Event.create方法將創(chuàng)建一個(gè)事件對(duì)象，返回這個(gè)事件以及它的觸發(fā)器。Event.pairwise會(huì)根據(jù)IEvent<T>對(duì)象返回一個(gè)IEvent<(T, T)>對(duì)象——(T, T)是一個(gè)元組，當(dāng)然在C#中沒(méi)有這個(gè)語(yǔ)言特性時(shí)，我們可以使用IEvent<T[]>來(lái)代替。當(dāng)我們使用***次trigger方法來(lái)觸發(fā)event事件時(shí)，新的事件對(duì)象并不會(huì)觸發(fā)。直到第二次及以后觸發(fā)event事件時(shí)，才會(huì)把上一次的事件參數(shù)和目前的事件參數(shù)“合并”，并以此來(lái)觸發(fā)新的事件。因此，上面的代碼會(huì)輸出以下內(nèi)容：

1 + 2 = 3 
2 + 3 = 5 
3 + 4 = 7 
4 + 5 = 9 
5 + 6 = 11 
6 + 7 = 13 
7 + 8 = 15 
8 + 9 = 17 
9 + 10 = 19 

而Event.scan方法則可以這樣使用：

let (trigger : (int -> unit), event) = Event.create()  
event 
    |> Event.scan (fun acc i -> acc + i) 0  
    |> Event.listen (printfn "%d")  
 
[1..10] |> Seq.iter trigger  
 

Event.scan方法會(huì)維護(hù)一個(gè)累加器（acc），在上面的代碼中其初始值為0，每次event事件觸發(fā)時(shí)，則會(huì)通過(guò)高階函數(shù)，把事件參數(shù)計(jì)算到當(dāng)前的累加器中得到新的值，并根據(jù)新的值觸發(fā)新事件。因此上面的代碼會(huì)輸出一下內(nèi)容（不包括注釋?zhuān)?/P>

1 // +1  
3 // +2  
6 // +3  
10 // ...  
15  
21  
28  
36  
45  
55  

自然，Event.pairwise和Event.scan方法得到的新對(duì)象都是有side effect的，需要考慮線(xiàn)程安全的問(wèn)題。F#的類(lèi)庫(kù)不保證事件觸發(fā)時(shí)的線(xiàn)程安全，于是事件在使用或觸發(fā)時(shí)需要自行進(jìn)行控制。

好，那么這次的“趣味編程”就產(chǎn)生了，您能否設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套類(lèi)庫(kù)，為C#語(yǔ)言提供這樣一個(gè)類(lèi)似的功能呢？您需要實(shí)現(xiàn)以下7種功能：
◆map
◆filter
◆choose
◆merge
◆partition
◆pairware
◆scan

有些朋友可能會(huì)想，為什么不直接使用C#來(lái)調(diào)用F#的類(lèi)庫(kù)呢？原因是“不合適”。F#的類(lèi)庫(kù)設(shè)計(jì)遵循了F#的語(yǔ)言特性，而且如前面所講，F(xiàn)#本身會(huì)對(duì).NET的事件進(jìn)行一定轉(zhuǎn)變。此外，為C#實(shí)現(xiàn)一個(gè)合適的API也是個(gè)很好的實(shí)踐過(guò)程。例如，這又是一個(gè)適合擴(kuò)展方法特性的場(chǎng)景。在我看來(lái)，***的API應(yīng)該是這樣使用的：

someEvent  
    .Map(args => new { args.X, args.Y })  
    .Filter(args => args.X + args.Y > 100)  
    .Scan(0, (acc, args) => acc + args.X, args.Y)  
    .Add(args => Console.WriteLine(args));  

老趙介紹的這個(gè)Functional Reactive Programming的練習(xí)，您也試試看？

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