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Funktionales Programmieren mit Clojure
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Funktionales Programmieren mit Clojure

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Überblick über die Entwicklung mit Clojure bei HEROLABS. …

Überblick über die Entwicklung mit Clojure bei HEROLABS.

* Warum haben wir uns für Clojure entschieden? (Simplicity, Erweiterbarkeit, Java-Interop)

* Was heißt Funktionale Programmierung?

=> Man braucht ein anderes Mindset

* Was uns stört.

* Und wie entwickelt man mit Clojure (Ecosystem)?

Anlass war ein Talk bei mgm-tp.

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Transcript

  • 1. CHANGE YOUR MINDSETFunktionales Programmieren mit Clojure chris_betz xing.to/betz
  • 2. About me Promotion in KI - und ca. 10 Jahre Erfahrung mit Common LISP eCommerce/Finance mit SinnerSchrader - in Java Security / Visual Analytics bei Plath Mobile Entertainment bei HEROLABS - mit Clojure
  • 3. HERO11 Mobile Sports Entertainment „Beat the coach“, live während reale Fußballspiele laufen iOS Client, Clojure Server, MongoDB Backend Typische Aufgaben: Processing eines Streams von Fußball-Events, Fanout von Scoring an alle Nutzer
  • 4. Warum Clojure?Start „auf der grünen Wiese“: Freie Wahl derSpracheScala? oder Clojure? oder Go?Zwei Entwickler „pro Clojure“ (beide mit LISP-Erfahrung), einer „pro Scala“
  • 5. Was machen andere damit?Twitter: big data processing (war Backtype:Storm)Flightcaster: realtime flight delay predictionRuna: real-time targeted offers based onstatistical models (e-Commerce)Prismatic: personal news aggregation
  • 6. Was uns fasziniert...
  • 7. SIMPLICITY
  • 8. Reduktion aufs Wesentliche Java: class HelloWorldApp { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello World!"); } } Clojure: (println "Hello World!")SIMPLICITY
  • 9. Erweitertes Beispiel, aus : Programming Clojure, Stuart HallowaySIMPLICITY
  • 10. org.apache.commons.lang.StringUtils: indexOfAny - findet in einem String das erste Vorkommen eines Zeichens aus einer vorgegebenen Menge StringUtils.indexOfAny(null, *) = -1 StringUtils.indexOfAny("", *) = -1 StringUtils.indexOfAny(*, null) = -1 StringUtils.indexOfAny(*, []) = -1 StringUtils.indexOfAny("zzabyycdxx",[z,a]) = 0 StringUtils.indexOfAny("zzabyycdxx",[b,y]) = 3 StringUtils.indexOfAny("aba", [z]) = -1SIMPLICITY
  • 11. public static int indexOfAny(String str, char[] searchChars) { if (isEmpty(str) || ArrayUtils.isEmpty(searchChars)) { return -1; } for (int i = 0; i < str.length(); i++) { char ch = str.charAt(i); for (int j = 0; j < searchChars.length; j++) { if (searchChars[j] == ch) { return i; } return -1; } } }SIMPLICITY
  • 12. Wie macht man das in Clojure?SIMPLICITY
  • 13. (defn indexed [coll] (map vector (iterate inc 0) coll)) (indexed "abcde") ([0 a] [1 b] [2 c] [3 d] [4 e])SIMPLICITY
  • 14. (defn index-filter [pred coll] (when pred (for [[idx elt] (indexed coll) :when (pred elt)] idx))) (index-filter #{a b} "abcdbbb") (0 1 4 5 6) (index-filter #{a b} "xyz") ()SIMPLICITY
  • 15. (defn index-of-any [pred coll] (first (index-filter pred coll))) (index-of-any #{z a} "zzabyycdxx") 0 (index-of-any #{b y} "zzabyycdxx") 3SIMPLICITY
  • 16. (defn indexed [coll] (map vector (iterate inc 0) coll)) (defn index-filter [pred coll] (when pred (for [[idx elt] (indexed coll) :when (pred elt)] idx))) (defn index-of-any [pred coll] (first (index-filter pred coll)))SIMPLICITY
  • 17. Simplicity Exits/ Metrik LOC Branches Variables Method Java 14 4 3 3 imperativ Clojure 6 1 1 0 funktionalSIMPLICITY
  • 18. weitere UnterschiedeSIMPLICITY
  • 19. weitere Unterschiede indexOfAny sucht nur in Strings, index-of-any durchsucht beliebige sequencesSIMPLICITY
  • 20. weitere Unterschiede indexOfAny sucht nur in Strings, index-of-any durchsucht beliebige sequences indexOfAny sucht nach einem Set von Characters, index-of-any kann beliebige Prädikate verwendenSIMPLICITY
  • 21. weitere Unterschiede indexOfAny sucht nur in Strings, index-of-any durchsucht beliebige sequences indexOfAny sucht nach einem Set von Characters, index-of-any kann beliebige Prädikate verwenden indexOfAny liefert den ersten Treffer, index-filter liefert alle Treffer und kann mit anderen Filtern kombiniert werden.SIMPLICITY
  • 22. weitere Unterschiede indexOfAny sucht nur in Strings, index-of-any durchsucht beliebige sequences indexOfAny sucht nach einem Set von Characters, index-of-any kann beliebige Prädikate verwenden indexOfAny liefert den ersten Treffer, index-filter liefert alle Treffer und kann mit anderen Filtern kombiniert werden. find the third occurrence of “heads” in a series of coin flips: (nth (index-filter #{:h} [:t :t :h :t :h :t :t :t :h :h]) 2) 8SIMPLICITY
  • 23. weitere Unterschiede indexOfAny sucht nur in Strings, index-of-any durchsucht beliebige sequences indexOfAny sucht nach einem Set von Characters, index-of-any kann beliebige Prädikate verwenden indexOfAny liefert den ersten Treffer, index-filter liefert alle Treffer und kann mit anderen Filtern kombiniert werden. find the third occurrence of “heads” in a series of coin flips: one, (nth (index-filter #{:h} [:t :t :h :t :h :t :t :t :h :h]) 2) pr 8 s er ror er, les si mpl gene ralSIMPLICITY and more
  • 24. lazy sequences Natürlich werden in index-of-any nicht erst alle Treffer erzeugt und dann alle bis auf den ersten weggeworfen! Siehe auch infinite sequences...SIMPLICITY
  • 25. for: Sequence comprehension syntaktisches Konstrukt zum Erzeugen einer Liste aus existierenden Listen entlehnt aus mathematischer „set notation“ S = {2*x | x ∈ℕ, x² > 3}SIMPLICITY
  • 26. Unsere! Sprache
  • 27. Die Sprache ist vollständig erweiterbar.Erweiterungen sind vom eigentlichenSprachkern nicht zu unterscheiden.UNSERE! Sprache
  • 28. Beispiel aus dem Noir Webframework:(defpage „/person/:id.html“ [id]...)UNSERE! Sprache
  • 29. Beispiel aus Monger:;; find scores 10 to 20(with-collection "scores"  (find {})  (fields ,,, [:score :name])  (sort ,,, {:score -1})  (limit ,,, 10)  (skip ,,, 10))UNSERE! Sprache
  • 30. Hintergrund der Erweiterbarkeit- Homoiconicity: Code is Data- Das mächtigste Makrosystem: Clojure verwenden, um Clojure zu erzeugen„The whole language there all the time.“ P. GrahamUNSERE! Sprache
  • 31. Java-Interop
  • 32. alle Java - Libraries stehen zur Verfügungviele wichtige Libs mit clj-wrapperninteressante Libs in Clojure:noir (Web Framework), avout (noch sehr beta),congomongo bzw. monger (MongoDB)Java-Interop
  • 33. Aber:Man braucht einanderes Mindset
  • 34. Funktional- was heisst das?
  • 35. Funktionen als First-class ObjekteMaximum einer Collection von Zahlen?Wie würde man das in Java machen?Funktional
  • 36. Funktionen als First-class ObjekteMaximum einer Collection von Zahlen?Wie würde man das in Java machen?If, Hilfsvariable, Schleife, ...Funktional
  • 37. (reduce max [35 62 -12 43 56 7])Funktional
  • 38. Reducereduce(reduce f coll)(reduce f val coll)f should be a function of 2 arguments. If val is not supplied,returns the result of applying f to the first 2 items in coll, thenapplying f to that result and the 3rd item, etc. If coll contains noitems, f must accept no arguments as well, and reduce returns theresult of calling f with no arguments. If coll has only 1 item, itis returned and f is not called. If val is supplied, returns theresult of applying f to val and the first item in coll, thenapplying f to that result and the 2nd item, etc. If coll contains noitems, returns val and f is not called.Funktional
  • 39. SortierenSortieren einer Liste von Geboten nach :bid (invers) und :timestamp (ältestes zuerst)(first (sort-by (juxt (comp (partial * -1) :bid) :timestamp) [{:id "af1" :bid 1 :timestamp 1} {:id "ba3" :bid 12 :timestamp 3} {:id "cd7" :bid 12 :timestamp 2}]))Und ja, normalerweise machen wir das auch in der Datenbank ;)Funktional
  • 40. comp - Funktionskompositionpartial - partial function application (fixesarguments)juxt - juxtaposition of functions(„Nebeneinanderstellung“)Funktional
  • 41. Fibonacci:In Java...Funktional
  • 42. In Clojure - trivial:(defn fibonacci [a] (cond (> a 1) (+ (fibonacci (- a 2)) (fibonacci (- a 1))) (= a 1) 1 (= a 0) 0)Funktional
  • 43. In Clojure - clojure style(def fib-seq ((fn rfib [a b] (lazy-seq (cons a (rfib b (+ a b))))) 0 1))(take 20 fib-seq)Funktional
  • 44. Domänenmodell
  • 45. Map kann beliebige Elemente als Werte enthalten (dynamische Typisierung): {:first-name „Christian“, :age 39, :married true}Domänenmodell
  • 46. Maps werden oft herangezogen, um domain- objects abzubilden. Keine Klassen und Objekte, sondern generische Maps. Später evtl. ersetzt durch records (die dann intern in Java-Klassen abgebildet werden). Achtung: Lokalität! Wo erzeuge ich Objekte? (encapsulation, ...)Domänenmodell
  • 47. Spring: Eine unserer SorgenWir haben in Java-Projekten immer stark aufSpring gesetzt. Wie macht man das in Clojure?Inversion of ControlDependency Injection(um gegen Interface entwickeln zu können,nicht konkrete Klassen)
  • 48. Inversion of ControlReusable code controls the execution ofproblem-specific codeSpring
  • 49. Inversion of ControlAber das ist doch genau funktionales Programmieren...;; Create a word frequency map out of a large string s.;; `s` is a long string containing a lot of words :)(reduce #(assoc %1 %2 (inc (%1 %2 0))) {} (re-seq #"w+" s)); (This can also be done using the `frequencies` function.)Spring
  • 50. Dependency InjectionZentral(declare create-person)Im „Nutzcode“(create-person „Christian“ „Betz“ :age 39)In der Definition(defn create-person [first-name last-name ...] ...)Spring
  • 51. Wo Licht ist … oder Was Java-Entwickler vermissen
  • 52. Übersicht Es gibt keine Klassendefinition, also nicht zwingend eine „Übersicht“ darüber, wie „Objekte“ aufgebaut sind.Licht und SCHATTEN
  • 53. Statische Typisierung Natürlich bietet ein statisches Typsystem auch Sicherheit - Typverletzungen erkennt schon der Compiler.Licht und SCHATTEN
  • 54. Tooling Die Tools sind noch nicht so ausgereift wie bei Java. Insbesondere Refactoring Tools vermissen wir manchmal.Licht und SCHATTEN
  • 55. Unsere „Lösung“ - automatisierte Tests (braucht man auch in Java) - Dokumentation - Validierungsfunktionen (braucht man sowieso)Licht und SCHATTEN
  • 56. Und wie entwickelt man?
  • 57. Test-driven development?
  • 58. REPL-driven development!
  • 59. REPL und TestsInteraktive Entwicklung von Funktionen in der REPLErhöht die Testbarkeit, weil man in der REPL ja nicht immer das gesamte Systemhochfahren möchte.Wenn man mit einem ersten Draft zufrieden ist, dann macht man Tests daraus,verfeinert diese und verbessert die Funktion.Das Ergebnis ist eine Funktion und ein Satz von Unit-TestsMein Liebling in schwierigen Fällen: (debug-repl)https://github.com/GeorgeJahad/debug-repl
  • 60. Das Clojure EcosystemProjektmanagement: lein (maven wie es sein sollte)Entwicklungsumgebung: Emacs, IntelliJ, EclipseTestframework: midjeWeb-Framework: NoirHosting: Erst Heroku, jetzt AWS, Automatisierung mitJenkins, Pallet
  • 61. Hacks explained: apropos+(ns dev.apropos)(defn apropos+  "Given a regular expression or stringable thing, return a seq of all definitions in all currently-loaded namespaces that match the str-or-pattern."  [str-or-pattern]  (let [matches? (if (instance? java.util.regex.Pattern str-or-pattern)    #(re-find str-or-pattern (str (key %)))    #(.contains (str (key %)) (str str-or-pattern)))]    (for [ns (all-ns)          public (ns-publics ns)          :when (matches? public)]      (second public))));; (in-ns user);; (use dev.apropos);; (apropos+ "*warn")
  • 62. Hacks explained: apropos+(ns dev.apropos)(defn apropos+  "Given a regular expression or stringable thing, return a seq of all definitions in all currently-loaded namespaces that match the str-or-pattern."  [str-or-pattern]  (let [matches? (if (instance? java.util.regex.Pattern str-or-pattern)    #(re-find str-or-pattern (str (key %)))    #(.contains (str (key %)) (str str-or-pattern)))]    (for [ns (all-ns)          public (ns-publics ns)          :when (matches? public)]      (second public))));; (in-ns user);; (use dev.apropos);; (apropos+ "*warn")
  • 63. Hacks explained: apropos+(ns dev.apropos)(defn apropos+  "Given a regular expression or stringable thing, return a seq of all definitions in all currently-loaded namespaces that match the str-or-pattern."  [str-or-pattern]  (let [matches? (if (instance? java.util.regex.Pattern str-or-pattern)    #(re-find str-or-pattern (str (key %)))    #(.contains (str (key %)) (str str-or-pattern)))]    (for [ns (all-ns)          public (ns-publics ns)          :when (matches? public)]      (second public))));; (in-ns user);; (use dev.apropos);; (apropos+ "*warn")
  • 64. Hacks explained: apropos+(ns dev.apropos)(defn apropos+  "Given a regular expression or stringable thing, return a seq of all definitions in all currently-loaded namespaces that match the str-or-pattern."  [str-or-pattern]  (let [matches? (if (instance? java.util.regex.Pattern str-or-pattern)    #(re-find str-or-pattern (str (key %)))    #(.contains (str (key %)) (str str-or-pattern)))]    (for [ns (all-ns)          public (ns-publics ns)          :when (matches? public)]      (second public))));; (in-ns user);; (use dev.apropos);; (apropos+ "*warn")
  • 65. Hacks explained: apropos+(ns dev.apropos)(defn apropos+  "Given a regular expression or stringable thing, return a seq of all definitions in all currently-loaded namespaces that match the str-or-pattern."  [str-or-pattern]  (let [matches? (if (instance? java.util.regex.Pattern str-or-pattern)    #(re-find str-or-pattern (str (key %)))    #(.contains (str (key %)) (str str-or-pattern)))]    (for [ns (all-ns)          public (ns-publics ns)          :when (matches? public)]      (second public))));; (in-ns user);; (use dev.apropos);; (apropos+ "*warn")
  • 66. user=> (apropos+ "*warn")(#clojure.core/*warn-on-reflection*)user=> (apropos+ "format")(#clojure.pprint/formatter-out #clojure.pprint/formatter #clojure.pprint/cl-format #clojure.core/format)
  • 67. Recap
  • 68. Insgesamt: Super-zufrieden.Aber: Es gab natürlich Probleme in der Adaption.Änderung der Denke notwendig... Arbeit ohne "malschnell eine Variable hochzählen" ist nicht immereinfach.Weniger Code (d.h. weniger zu lesen und zu warten,was 90% der Arbeit ausmacht)More fun - just dive into your program using the REPL
  • 69. Clojure-Dojo?
  • 70. lein (https://github.com/technomancy/leiningen)~/.lein/profiles.clj:{:user {:plugins [[lein-midje "2.0.0-SNAPSHOT"][lein-noir "1.2.1"]]}}noir (http://webnoir.org)foundation: (http://foundation.zurb.com/)Branch: http://branch.com/featured-> lein new noir gwitterhttp://localhost:8080/
  • 71. Mehr Infos...?
  • 72. Full Disclojure (Vimeo)http://vimeo.com/channels/fulldisclojure/videosClojure - Functional Programming for the JVMhttp://java.ociweb.com/mark/clojure/article.htmlClojure Docshttp://clojuredocs.org/Closure/West Conference (Slides in github)http://clojurewest.org@planetclojure, @fogus, @stuarthalloway, ...
  • 73. Danke !Images:http://www.flickr.com/photos/marcp_dmoz/4138211812http://www.flickr.com/photos/b-natix/5249425587http://www.flickr.com/photos/stuckincustoms/4208255182http://www.flickr.com/photos/abbyladybug/491270355http://www.flickr.com/photos/petereed/496392956/http://www.flickr.com/photos/visualpanic/2394430691http://www.flickr.com/photos/bitzcelt/2762928930http://www.flickr.com/photos/tobstone/84696661http://www.flickr.com/photos/pulpolux/1306334352/http://www.flickr.com/photos/yashna13/5101434185/http://www.flickr.com/photos/go_freyer/3185104403http://www.flickr.com/photos/seier/4797164691/http://www.flickr.com/photos/visualpanic/2512530843http://www.flickr.com/photos/zeze57/5717675695

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