Category: Cats Effect

Cats IO 是一种将 side effect 编码为纯值的数据类型，它能够描述同步和异步计算。 介绍 IO[A] 类型的值代表一种计算模型，在对它进行求值时，它将执行某种效果运算并返回 A 类型的值。 IO 的值是纯的，不变的，因此保留了引用透明性，因此被用于函数式编程。 IO 是一种数据结构，仅表示对副作用计算的描述。 IO 可以描述以下同步或异步计算： 只能得到唯一解。 可能以成功结束或以失败结束，并且在失败的情况下，flatMap 链会被短路（IO 实现了 MonadError 代数结构）。 可以取消，但请注意，此功能依赖用户提供取消逻辑。 由抽象的过程所描述的 effect 将不会被执行直到“世界的尽头”，具体地说，直到某个“unsafe”方法被调用为止。 效果的执行结果是不被记忆的，这意味着内存开销最小（并且没有泄漏），并且，单个 effect 可以被以“引用透明”的方式被多次执行。例如： 上面的这个的例子，“hey!”被打印了两次，因为这个 effect 在“单子”链中被重复地执行。 引用透明和惰性求值 IO 可以“冻结” side effect，因为它是一种惰性求值的数据类型。请参考以下分类并反复与标准库中的“Future”的进行比较，来理解求值模型（在 Scala 语境中）的全貌。   Eager Lazy Synchronous A () => A     Eval[A] Asynchronous (A => Unit) => Unit () => (A => Unit) => Unit   Future[A] IO[A] 通过与 Scala 的 Future 比较，IO 数据类型即使在处理副作用时也保留了引用透明性，并且它是惰性求值的。与像 Scala 这样的即时求值语言相比较，这是结果与产生结果的函数之间的区别。 与 Future 类似，通过 IO，您可以推断异步处理的结果，但是由于其纯性和惰性，可以将 IO 视为一个规范（直到“世界的尽头”才进行求值），从而可以对 IO 的求值模型施加更多的控制，并且更具可预测性。例如当组合多个 IO，或处理错误时，是以序列化的方式处理，还是以并行的方式处理。 注意惰性求值总是与引用透明性并存。参考以下示例： 如果我们考虑引用透明性，则可以将该示例重写为： 但是这不适用于 Future，但适用于 IO，此能力对于函数式编程至关重要。 堆栈安全 IO 在它的 flatMap 中是以 trampoline 的方式进行求值的，这意味着您可以在任意深度的递归函数中安全地调用 flatMap，而不必担心会顶爆堆栈： 根据 IO 中实现的类型类的层次结构。除某些函数外，所有这里定义的操作都可用于 IO。 Effects 介绍 IO 是一种强大的抽象，它可以效果化地描述多种不同的 effect： 纯值 — IO.pure & IO.unit 在 IO 的伴随类中定义了以下函数，可以用于将纯值加载到 IO 中，从而生成出“已经求值”的 IO 值： 请注意，给定的参数形式是值传递而不是按名（by-name）传递。 例如，我们可以将一个数字（纯值）放入 IO 中，然后将其安全地与另一个打包了side effect 的 IO 组合在一起，因为它们将不执行任何操作： 显然，IO.pure 无法挂起副作用，因为当参数被以值传递给它时，IO.pure 是即时求值的，因此请不要这样做： 在这种情况下，println 将触发副作用，该副作用不会在 IO 中被挂起，有鉴于此，这样的代码可能不是我们想要的。 IO.unit 是 IO.pure(()) 的简化的别名，可在需要 IO[Unit] 值时重复使用，而无需担心触发任何其他副作用： IO[Unit] 在 Scala 代码中使用的相当普遍，Unit 类型本身就意味着调用的返回有副作用，它可以作为 pure(()) 的快捷方式，并且可以起到优化的用处，因为返回了相同的引用。 同步效果 — IO.apply 它可能是最常用的构建器，等效于 Sync[IO].delay，描述了可以在当前线程和调用堆栈上立即做求值的 IO 操作： 请注意，给定的参数是通过“by-name”传递的，其执行被“暂停”在 IO 上下文中。 这个示例是在 JVM 之上使用阻塞 I/O 从控制台读取和写入信息： 然后，我们可以以纯函数的方式使用它们来对与控制台的交互进行建模： 异步 […]