在Haskell中维护复杂的状态
假设你正在Haskell中构建一个相当大的模拟。 有许多不同类型的实体，其属性随着模拟的进展而更新。 比方说，为了举例，你的实体被称为猴子，大象，熊等。
您维护这些实体的状态的首选方法是什么？
我想到的第一个也是最明显的方法是这样的：
mainLoop :: [Monkey] -> [Elephant] -> [Bear] -> String
mainLoop monkeys elephants bears =
let monkeys' = updateMonkeys monkeys
elephants' = updateElephants elephants
bears' = updateBears bears
in
if shouldExit monkeys elephants bears then "Done" else
mainLoop monkeys' elephants' bears'
在mainLoop函数签名中明确提到每种类型的实体已经很难mainLoop 。 你可以想象如果你有20种类型的实体，它会变得非常糟糕。 （20对于复杂的模拟并不是不合理的。）所以我认为这是一个不可接受的方法。 但是它的updateMonkeys在于像updateMonkeys这样的函数在它们的功能上非常明确：它们取得一个Monkeys列表并返回一个新列表。
那么接下来的想法就是把所有的状态都放到一个大数据结构中，这样就清理了mainLoop的签名：
mainLoop :: GameState -> String
mainLoop gs0 =
let gs1 = updateMonkeys gs0
gs2 = updateElephants gs1
gs3 = updateBears gs2
in
if shouldExit gs0 then "Done" else
mainLoop gs3
有人会建议我们将GameState封装在State Monad中，并在do调用updateMonkeys等。 没关系。 有些人宁愿建议我们用功能组合清理它。 我觉得还好。 （顺便说一下，我是Haskell的新手，所以也许我错了一些。）
但问题是，像updateMonkeys这样的函数不会从它们的类型签名中为您提供有用的信息。 你不能确定他们做了什么。 当然， updateMonkeys是一个描述性的名字，但这没什么安慰。 当我传入一个神物并说“请更新我的全球状态”时，我觉得我们已经回到了当务之急的世界。 它的感觉就像全局变量的另一个名字：你有一个函数可以对全局状态做一些事情，你称之为，并且你希望最好。 （我想你仍然可以避免一些并发性问题，这些问题可能会在全局变量中出现在一个命令式程序中，但是，并发并不仅仅是全局变量的唯一问题。）
还有一个问题是：假设对象需要交互。 例如，我们有一个这样的功能：
stomp :: Elephant -> Monkey -> (Elephant, Monkey)
stomp elephant monkey =
(elongateEvilGrin elephant, decrementHealth monkey)
说这在updateElephants被调用，因为这是我们检查是否有任何大象正在跺脚任何猴子的范围。 在这种情况下，你如何优雅地将变化传播给猴子和大象？ 在我们的第二个例子中， updateElephants接受并返回一个god对象，所以它可以影响两个变化。 但是这只是进一步混淆了水域并强化了我的观点：用上帝的对象，你实际上只是在改变全局变量。 如果你不使用神物，我不确定你将如何传播这些类型的变化。
该怎么办？ 当然，很多程序需要管理复杂的状态，所以我猜测这个问题有一些众所周知的方法。
只是为了比较，这里是我如何解决OOP世界中的问题。 会有Monkey ， Elephant等物体。 我可能有类方法在所有活动物中进行查找。 也许你可以通过位置，ID，查找任何内容。 由于查找函数的基础数据结构，它们将保持分配在堆上。 （我假定GC或引用计数。）他们的成员变量会一直变化。 任何类别的任何方法都可以改变任何其他类别的任何活体动物。 例如，一头Elephant可以采用一种可以减少传入的Monkey物体的健康的stomp方法，并且不需要通过
同样，在Erlang或其他面向演员的设计中，您可以相当优雅地解决这些问题：每个actor都维护自己的循环，从而维护自己的状态，因此您永远不需要上帝对象。 消息传递允许一个对象的活动触发其他对象中的更改，而无需传递大量的东西来备份调用堆栈。 然而我听说它说Haskell中的演员们都皱起了眉头。
答案是功能性反应式编程（FRP）。 它是两种编码风格的混合体：组件状态管理和时间依赖值。 由于FRP实际上是一整套设计模式，我希望更具体：我推荐Netwire。
其基本思想非常简单：您可以编写许多小型自包含组件，每个组件都有自己的本地状态。 这实际上与时间相关的值相当，因为每次查询这样的组件时，您可能会得到不同的答案并导致本地状态更新。 然后你将这些组件组合起来形成你的实际程序。
虽然这听起来很复杂且效率低下，但它实际上只是一个非常薄的常规功能层。 Netwire实施的设计模式受到AFRP（Arrowized Functional Reactive Programming）的启发。 它可能有不同的值得拥有自己的名字（WFRP？）。 你可能想阅读教程。
无论如何，一个小演示如下。 你的积木是电线：
myWire :: WireP A B
把它看作是一个组件。 它是B类型的时变值，取决于类型A的时变值，例如模拟器中的粒子：
particle :: WireP [Particle] Particle
它取决于粒子列表（例如所有当前存在的粒子），本身就是一个粒子。 让我们使用预定义的线（使用简化类型）：
time :: WireP a Time
这是时间类型的时间变化值（= Double）。 那么，现在是时间本身了（每当有线网络启动时，从0开始计数）。 由于它不依赖于其他随时间变化的值，因此您可以随意输入它，因此可以输入多态输入类型。 也有恒定的线（随时间变化的时变值）：
pure 15 :: Wire a Integer
-- or even:
15 :: Wire a Integer
要连接两根导线，只需使用分类组合：
integral_ 3 . 15
这为您提供15倍实时速度（从15开始的时间积分）从3开始（积分常数）的时钟。 感谢各种类别的例子，电线非常方便组合。 您可以使用常规操作员以及应用样式或箭头样式。 想要一个从10开始的时钟，是实时速度的两倍？
10 + 2*time
想要一个以（0，0）速度开始和（0，0）并以每秒每秒（2,1）加速的粒子？
integral_ (0, 0) . integral_ (0, 0) . pure (2, 1)
想要在用户按空格键时显示统计信息？
stats . keyDown Spacebar <|> "stats currently disabled"
这只是Netwire能为你做的一小部分。
我知道这是老话题。 但是我现在面临同样的问题，试图通过exerciseism.io来实施铁栅栏密码练习。 在Haskell看到这样一个普遍问题如此糟糕的关注令人非常失望。 我不认为要做一些简单的事情来维持我需要学习玻璃钢的状态。 所以，我继续搜索，发现解决方案看起来更直接 - 状态monad：https：//en.wikibooks.org/wiki/Haskell/Understanding_monads/State
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