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聊一聊单子（Monad）

作者：Olivier Halligon，原文链接，原文日期：2015-10-17

译者： ray16897188 ；校对：小袋子；定稿： numbbbbb

之前的一篇文章中，我们用 map 、 flatMap 这两种基于 Optional 和 Array 类型的方法做了很多好玩儿的事情。但你可能并没有意识到，你已经在不自知的情况下使用了单子 (单子，即 Monad：一个函数式编程的术语 - 译者注) 。那么什么是单子？

什么是函子（Functors）和单子

我们在之前的一篇文章中得知了 map 和 flatMap 对于 Array 和 Optional 来说有着相似的作用，甚至连函数签名都十分相似。

实际上这并不是一个特例：很多类型都有类似 map 和 flatMap 的方法，而这些方法都有那种类型的签名。这是一种十分常见的模式，这种模式的名字叫做单子。

你可能之前在网上看过单子这个术语(也可能叫做函子)，还看过尝试解释该术语的各种比喻。但是大部分比喻都让它更加复杂难懂。

事实上，单子和函子是非常简单的概念。它可以最终归结为：

一个函子是一种表示为 Type<T> 的类型，它：

封装了另一种类型（类似于封装了某个 T 类型的 Array<T> 或 Optional<T> ）
有一个具有 (T->U) -> Type 签名的 map 方法

一个单子是一种类型，它：

是一个函子（所以它封装了一个 T 类型，拥有一个 map 方法）
还有一个具有 (T->Type) -> Type 签名的 flatMap 方法

这就是对单子和函子所需要了解的一切！一个单子就是一种带有 flatMap 方法的类型，一个函子就是一种带有一个 map 方法的类型。很简单，不是么？

各种类型的单子

你已经学过两种既是函子又是单子的类型，它们是： Array<T> 和 Optional<T> 。当然，这样的类型还有很多。

实际上这些类型的方法会有其他的名字，不限于 map 和 flatMap 。例如一个 Promise 也是一个单子，而它的相对应的 map 和 flatMap 方法叫做 then 。

仔细看一下 Promise<T> 的 then 方法签名，思考一下：它拿到未来返回的值 T ，进行处理，然后要么返回一个新类型 U ，要么返回一个封装了这个新类型的、新的 Promise … 没错，我们又一次得到了相同的方法签名，所以 Promise 实际上也是一个 单子 ！

有很多类型都符合单子的定义。比如 Result ， Signal ，… 你还可以想到更多（如果需要的话你甚至可以创建你自己的单子）。

看出相似性了吗？（为方便对比加了空格）

// Array, Optional, Promise, Result 都是函子
   anArray     .map( transform: T ->          U  ) ->    Array<U>
anOptional     .map( transform: T ->          U  ) -> Optional<U>
 aPromise     .then( transform: T ->          U  ) ->  Promise<U>
   aResult     .map( transform: T ->          U  ) ->   Result<U>

// Array, Optional, Promise, Result 都是单子
   anArray .flatMap( transform: T ->    Array<U> ) ->    Array<U>
anOptional .flatMap( transform: T -> Optional<U> ) -> Optional<U>
  aPromise    .then( transform: T ->  Promise<U> ) ->  Promise<U>
   aResult .flatMap( transform: T ->   Result<U> ) ->   Result<U>

把 `map()` 和 `flatMap()` 级联起来

通常你还可以把这两个方法级联，这会使它们更加强大。例如，最开始你有一个 Array<T> ，通过使用 map 来对它做 转换 操作，得到一个 Array ，然后对这个 Array 再级联上一个 map ，对它做另一个 转换 操作将其转换成一个 Array<Z> ，等等。这会让你的代码看起来就像是在生产线上一样：把一个初始值拿来，让他经过一系列的黑盒子处理，然后得到一个最终的结果。这时你就可以说你实际上是在做 函数式编程 了！

下面是一个示范如何将 map 和 flatMap 的调用级联起来去做多次转换的例子。我们从一个字符串开始，把它按单词分开，然后依次做如下转换：

统计每个单词的字符个数，做计数
把每个计数转换成一个相对应的单词
给每个结果加个后缀
对每个字符串结果做%转义
把每个字符串结果转换成一个 NSURL

let formatter = NSNumberFormatter()
formatter.numberStyle = .SpellOutStyle
let string = "This is Functional Programming"
let translateURLs = string
    // Split the characters into words
    .characters.split(" ")
    // Count the number of characters on each word
    .map { $0.count }
     // Spell out this number of chars (`stringFromNumber` can return nil)
    .flatMap { (n: Int) -> String? in formatter.stringFromNumber(n) }
     // add " letters" suffix
    .map { "/($0) letters" }
    // encode the string so it can be used in an NSURL framgment after the # (the stringByAdding… method can return nil)
    .flatMap { $0.stringByAddingPercentEncodingWithAllowedCharacters(.URLFragmentAllowedCharacterSet()) }
    // Build an NSURL using that string (`NSURL(string: …)` is failable: it can return nil)
    .flatMap { NSURL(string: "https://translate.google.com/#auto/fr//($0)") }

print(translateURLs)
// [https://translate.google.com/#auto/fr/four%20letters, https://translate.google.com/#auto/fr/two%20letters, https://translate.google.com/#auto/fr/ten%20letters, https://translate.google.com/#auto/fr/eleven%20letters]