漂亮的with,魚與熊掌可以兼得

假設要加載磁盤上的一個文件,并以二進制形式讀取文件的數據。若要從健壯性的角度考慮,需得考慮兩種異常情況:

  • 加載文件失敗,例如給定的文件路徑并不存在該文件
  • 讀取文件數據失敗,例如磁盤扇區有故障

顯然,生活中總是存在著例外,我們不能樂觀對待,還得未雨綢繆,唯有對這些異常情況做充分判斷,由代碼組成的軟件系統才夠健壯:

case File.read(path) do
    {:ok, binary} ->
        case :beam_lib.chunks(binary, :abstract_code) do
            {:ok, data} ->
                {:ok, wrap(data)}
            error ->
                error
        end
    error -> 
        error
end

代碼固然健壯了,然后程序結構的美感卻被破壞了。我一貫貪婪,自然不滿足于這種扭曲怪異的高質量爛代碼。若代碼的優雅能與健壯二者兼得,那就是編程世界的烏托邦了!

未必是幻想的烏托邦呢,因為Elixir從1.2版本開始就體貼地引入了with/1表達式。用它改寫前面的代碼,整容技藝甚至超過韓國整容術,因為整容后的代碼不僅美麗,而且天然,如清水出芙蓉,似乎好的代碼就該長出這樣優雅的姿容:

with {:ok, binary} <- File.read(path),
     {:ok, data} <- :beam_lib.chunks(binary, :abstract_code),
do: {:ok, wrap(data)}

沒有詰屈聱牙的錯落嵌套,沒有繁雜的error處理語句,with像一個高明的雕刻家,幾刀刻下,劃掉多余的石頭棱角,栩栩如生的面容就浮現出來了,渾然天成。

仿佛似曾相識?它似乎與for comprehension有著孿生的基因。嗯……千萬不要被外相給迷惑了。本質上講,for其實用于collection中對值的匹配(相當于是flatMapfilter),而with/1則直接匹配值。例如,對于定義的這樣兩個函數:

def ok(x), do: {:ok, x}
def error(x), do: {:error, x}

for用于函數返回值的collection,然后利用模式匹配:ok,就能起到filter的作用:

for {:ok, x} <- [ok(1), error(2), ok(3)], do: x
#=> [1, 3]

with則直接作用在函數上,然后根據模式匹配分別處理正確場景與錯誤場景:

with {:ok, x} <- ok(1),
     {:ok, y} <- ok(2),
do: {:ok, x + y}
#{:ok, 3}

with {:ok, x} <- error(1),
     {:ok, y} <- ok(2),
do: {:ok, x + y}
#{:error, 1}

error(2)無法匹配{:ok, y}時,with/1的表達式鏈條就會及時終止,并返回產生匹配錯誤的值。這樣就可以保證不讓錯誤的數據繼續傳遞,避免出現不可知的異常。這一做法其實也可以解決管道符|>的問題。

對于一個執行流程的代碼片段,管道符|>可以讓代碼充滿無與倫比的美;可惜,動人的風情之下也可能暗藏殺機。使用管道符時,倘若chain中的任意一個函數出現錯誤,就可能導致傳遞下去的數據非下一個函數所料,從而導致整個管道出現不可控的崩潰。

譬如說,我們要編寫一個發送短消息的功能:首先要獲取user信息,同時解析需要發送的短信內容,然后再發送。使用管道符的代碼如下:

%{sms: sms, user: nil, response: nil}
|> get_user
|> get_response
|> send_response

def send_response(user, response) do
    message = user <> response  #假設user與response都是字符串
    send(message)
end

假設get_response/1出現了錯誤,例如返回一個nil,當代碼執行到send_response/2時,就可能拋出ArgumentError

使用with/1可否解決該問題呢?例如:

with user <- get_user(sms.from),
     response <- get_response(sms.message),
do: send_response(user, response)

情況并不如我們預期的那樣美好,當response為nil時,程序仍然會出現錯誤。那么,改成這樣呢:

with user <- get_user(sms.from),
     response <- get_response(sms.message),
     sent <- send_response(user, response)
do
    sent
else
    error -> error
end

依舊如此!畢竟with/1并不是try/catch,它并不能捕獲執行中拋出的錯誤,然后轉向else進行錯誤處理。只有當模式匹配出現錯誤時,才會轉向else

這其實引出Elixir的一個編程習慣,那就是對異常或錯誤的處理方式。

要優雅地處理錯誤,并用優雅的with/1將邏輯串聯起來,就需要重構get_userget_responsesend_response等函數。當程序邏輯正確時,返回一個tuple對象{:ok, result};如果出現錯誤,則返回{:error, error}。于是代碼變成:

with
  {:ok, user}     <- get_user(sms.from)
  {:ok, response} <- get_response(sms.message)
  {:ok, sent}     <- send_response(user, response)
do
  {:ok, sent}
else
  {:error, :no_response} -> send_response(user, "I'm not sure what to say...")
  error -> error
end

倘若遵循這樣一個編碼規范,每個函數并不需要檢查輸入參數是否是error,而是統一放到with/1else中進行處理,可以省去冗余的錯誤處理代碼。

with/1將正常場景與異常場景用一種相對優雅的方式分隔開,相較于使用|>,雖然顯得還不夠直觀,但至少保證了代碼邏輯結構足夠的清晰度,干凈利落地體現了編碼意圖,且代碼還是足夠健壯的。魚與熊掌可以兼得,with/1庶幾達到了這一目標。

參考:

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