haskell - 使用类型类在 Haskell 应用程序中实现依赖倒置？

Question

设计大型应用程序时的一个主要架构目标是减少耦合和依赖性。我所说的依赖性是指源代码依赖性，当一个函数或数据类型使用另一个函数或另一种类型时。高级架构指南似乎是 Ports & Adapters体系结构，略有不同也称为 Onion Architecture , Hexagonal Architecture , 或 Clean Architecture : 为应用程序的域建模的类型和函数位于中心，然后是在域的基础上提供有用服务的用例，在最外圈是持久性、网络和 UI 等技术方面。

依赖规则 说依赖必须只指向内部。例如。;持久性可能取决于用例中的功能和类型，而用例可能取决于域中的功能和类型。但是不允许域依赖于外环。我应该如何在 Haskell 中实现这种架构？具体来说:我如何实现一个不依赖(=导入)持久性模块中的函数和类型的用例模块，即使它需要检索和存储数据？

假设我想通过函数U.placeOrder::D.Customer -> [D.LineItem] -> IO U.OrderPlacementResult 实现一个用例订单放置>，它从行项目创建订单并尝试保留顺序。这里，U 表示用例模块，D 表示领域模块。该函数返回一个 IO 操作，因为它以某种方式需要保留顺序。然而，持久性本身位于最外层的架构环中——在某个模块 P 中实现；因此，上述函数不能依赖于从 P 导出的任何内容。

我可以想象两种通用的解决方案:

1. 高阶函数:U.placeOrder 函数接受一个额外的函数参数，比如 U.OrderDto -> U.PersistenceResult。该功能在持久化(P)模块中实现，但依赖于U模块的类型，而U模块则不需要声明对 P 的依赖。
2. 类型类:U模块定义了一个声明上述功能的Persistence类型类。 P 模块依赖于此类型类并为其提供实例。

变体 1 非常明确但不是很笼统。它可能会导致具有许多参数的函数。变体 2 不那么冗长(参见，例如，here)。然而，变体 2 导致许多无原则类型类，这在大多数现代 Haskell 教科书和教程中被认为是不好的做法。

所以，我有两个问题:

• 我是否缺少其他选择？
• 如果有的话，一般推荐哪种方法？

Answer 1

确实还有其他选择(见下文)。

虽然您可以使用partial application as dependency injection , 我不认为它是合适的 functional architecture ，因为它让一切变得不纯。

对于您当前的示例，它似乎并不太重要，因为 U.placeOrder 已经是不纯的，但一般来说，您希望您的 Haskell 代码包含尽可能多的引用尽可能透明的代码。

您有时会看到涉及 Reader monad 的建议，其中“依赖项”作为读取器上下文而不是直接函数参数传递给函数，但据我所知，这些只是(同构？)相同想法的变体，具有相同的问题。

更好的选择是功能核心、命令式 shell 和免费 monads。可能还有其他选择，但这些是我所知道的。

函数式核心，命令式外壳

您通常可以分解代码，以便将域模型定义为一组纯函数。使用 Haskell 和 F# 等语言通常更容易做到这一点，因为您可以使用求和类型来传达决策。例如，U.placeOrder 函数可能如下所示:

U.placeOrder :: D.Customer -> [D.LineItem] -> U.OrderPlacementDecision

请注意，这是一个纯函数，其中 U.OrderPlacementDecision 可能是一个枚举用例所有可能结果的总和类型。

那是您的功能核心。然后，您将在 impureim sandwich 中编写您的命令式 shell(例如您的 main 函数) :

main :: IO ()
main = do
  stuffFromDb <- -- call the persistence module code here
  customer -- initialised from persistence module, or some other place
  lineItems -- ditto
  let decision = U.placeOrder customer lineItems
  _ <- persist decision
  return ()

(我显然没有尝试对代码进行类型检查，但我希望它足够正确，以便理解要点。)

自由单子(monad)

功能核心，命令式外壳 是迄今为止实现所需架构结果的最简单方法，而且显然通常可以逃脱。不过，在某些情况下这是不可能的。在这些情况下，您可以改用免费的 monad。

使用免费的 monad，您可以定义大致等同于面向对象接口(interface)的数据结构。就像在功能核心、命令式 shell 案例中一样，这些数据结构是求和类型，这意味着您可以保持函数的纯净。然后，您可以在生成的表达式树上运行一个不纯的解释器。

我写了an article series关于如何考虑 F# 和 Haskell 中的依赖注入(inject)。我最近还发表了 an article那(除其他外)展示了这种技术。我的大部分文章都附有 GitHub 存储库。