8.1.1 面向对象编程（OOP）与面向函数编程（FOP）

面向对象编程（OOP）

在OOP中，一切皆是对象。

在面向对象的命令式（imperative）编程语言里面，构建整个世界的基础是类和类之间沟通用的消息，这些都可以用类图（class diagram）来表述。《设计模式：可复用面向对象软件的基础》（Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software，作者ErichGamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides）一书中，在每一个模式的说明里都附上了至少一幅类图。

OOP 的世界提倡开发者针对具体问题建立专门的数据结构，相关的专门操作行为以“方法”的形式附加在数据结构上，自顶向下地来构建其编程世界。

OOP追求的是万事万物皆对象的理念，自然地弱化了函数。例如：函数无法作为普通数据那样来传递（OOP在函数指针上的约束），所以在OOP中有各种各样的、五花八门的设计模式。

GoF所著的《设计模式-可复用面向对象软件的基础》从面向对象设计的角度出发的，通过对封装、继承、多态、组合等技术的反复使用，提炼出一些可重复使用的面向对象设计技巧。而多态在其中又是重中之重。

多态、面向接口编程、依赖反转等术语，描述的思想其实是相同的。这种反转模式实现了模块与模块之间的解耦。这样的架构是健壮的, 而为了实现这样的健壮系统，在系统架构中基本都需要使用多态性。

绝大部分设计模式的实现都离不开多态性的思想。换一种说法就是，这些设计模式背后的本质其实就是OOP的多态性，而OOP中的多态本质上又是受约束的函数指针。

引用Charlie Calverts对多态的描述: “多态性是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。”

简单的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。而我们在OOP中的那么多的设计模式，其实就是在OOP的多态性的约束规则下，对这些函数指针的调用模式的总结。

很多设计模式，在函数式编程中都可以用高阶函数来代替实现：

Kotlin极简教程#### 面向函数编程（FOP）

在FP中，一切皆是函数。

函数式编程（FP）是关于不变性和函数组合的一种编程范式。

函数式编程语言实现重用的思路很不一样。函数式语言提倡在有限的几种关键数据结构（如list、set、map）上 ， 运用函数的组合 ( 高阶函数) 操作，自底向上地来构建世界。

当然，我们在工程实践中，是不能极端地追求纯函数式的编程的。一个简单的原因就是：性能和效率。例如：对于有状态的操作，命令式操作通常会比声明式操作更有效率。纯函数式编程是解决某些问题的伟大工具，但是在另外的一些问题场景中，并不适用。因为副作用总是真实存在。

OOP喜欢自顶向下架构层层分解（解构），FP喜欢自底向上层层组合（复合）。 而实际上，编程的本质就是次化分解与复合的过程。通过这样的过程，创造一个美妙的逻辑之塔世界。

我们经常说一些代码片段是优雅的或美观的，实际上意味着它们更容易被人类有限的思维所处理。

对于程序的复合而言，好的代码是它的表面积要比体积增长的慢。

代码块的“表面积”是我们复合代码块时所需要的信息（接口API协议定义）。代码块的“体积”就是接口内部的实现逻辑（API内部的实现代码）。

在OOP中，一个理想的对象应该是只暴露它的抽象接口（纯表面， 无体积），其方法则扮演箭头的角色。如果为了理解一个对象如何与其他对象进行复合，当你发现不得不深入挖掘对象的实现之时，此时你所用的编程范式的原本优势就荡然无存了。

FP通过函数组合来构造其逻辑系统。FP倾向于把软件分解为其需要执行的行为或操作,而且通常采用自底向上的方法。函数式编程也提供了非常强大的对事物进行抽象和组合的能力。

在FP里面，函数是“一类公民”（first-class）。它们可以像1, 2, “hello”，true，对象…… 之类的“值”一样，在任意位置诞生，通过变量，参数和数据结构传递到其它地方，可以在任何位置被调用。

而在OOP中，很多所谓面向对象设计模式（design pattern），都是因为面向对象语言没有first-class function（对应的是多态性），所以导致了每个函数必须被包在一个对象里面（受约束的函数指针）才能传递到其它地方。#### 匀称的数据结构 + 匀称的算法

在面向对象式的编程中，一切皆是对象（偏重数据结构、数据抽象，轻算法）。我们把它叫做：胖数据结构-瘦算法（FDS-TA）。

在面向函数式的编程中，一切皆是函数（偏重算法，轻数据结构）。我们把它叫做：瘦数据结构-胖算法（TDS-FA）。

可是，这个世界很复杂，你怎么能说一切皆是啥呢？真实的编程世界，自然是匀称的数据结构结合匀称的算法（SDS-SA）来创造的。

我们在编程中，不可能使用纯的对象（对象的行为方法其实就是函数），或者纯的函数（调用函数的对象、函数操作的数据其实就是数据结构）来创造一个完整的世界。如果数据结构是阴，算法是阳，那么在解决实际问题中，往往是阴阳交合而成世界。还是那句经典的：

程序 = 匀称的数据结构 + 匀称的算法

我们用一幅图来简单说明：

OOP vs FP (2).png#### 函数与映射

一切皆是映射。函数式编程的代码主要就是“对映射的描述”。我们说组合是编程的本质，其实，组合就是建立映射关系。

一个函数无非就是从输入到输出的映射，写成数学表达式就是：

  1. f : X -> Y
  2. p : Y -> Z
  3. p(f) : X ->Z

用编程语言表达就是：

  1. fun f(x:X) : Y{}
  2. fun p(y:Y) : Z{}
  3. fun fp(f: (X)->Y, p: (Y)->Z) : Z {
  4.     return {x -> p(f(x))}
  5. }