Слайды с презентации о Clojure, которая была дана в рамках конференции ITSea 2012

1. CLOJURE
LISP FOR THE MODERN
WORLD
Alex Ott
alexott@gmail.com, http://alexott.net/

2. О чем пойдет речь?
 Что такое Clojure?
 Основы языка
 Базовый синтаксис
 Метапрограммирование
 Полиморфизм
 Конкурентное программирование
 Clojure в реальной жизни
 Clojure для веб-разработки

3. Что такое Clojure?
 Функциональный (неизменяемые данные, ФВП, …)
 Lisp-ообразный
 Конкурентное программирование
 Многоплатформенный (JVM, .Net, JavaScript, etc.)
 Открытый исходный код и либеральная лицензия
 Активное сообщество разработчиков
 Коммерческое применение
 Коммерческая поддержка

4. Почему ФП?
 Неизменяемость данных
 Отсутствие побочных эффектов
 Функции в математическом смысле
 Функции – объекты первого порядка
 Возможность автоматической параллелизации
кода
 Меньше проблем с конкурентным
выполнением кода

5. Почему Lisp?
 Простой синтаксис - code as data structures
(Homoiconic)
 Метапрограммирование (макросы)
 Создание доменно-специфических языков
 Генерация кода во время компиляции
 Возможность избежать повторений
 Генерация и выполнение кода в runtime
 Интерактивная разработка
 Динамически типизированный

6. Отличия от других Lisp’ов
 Немного упрощенный синтаксис -- меньше
скобочек
 Неизменяемые данные
 Добавлено больше базовых структур данных:
вектора, отображения (maps) и т.п.
 Расширяемый reader, но без reader macros
 "Ленивые" коллекции
 Мета-информация привязанная к данным и
функциям
 Case-sensitive names
 Исключения вместо условий/рестартов

7. Базовый синтаксис
 Код – структуры данных
 Выражение – список, первый элемент бывает:
 Функция
 Макрос
 Специальная форма
 Примеры:
(def a 1)
(+ 1 2)
(defn func [x] (* x x))
(defmacro when [x & body]
`(if ~x (do ~@body)))

8. Как выполняется код

9. Базовые типы данных
 Числа (целые, рациональные, вещественные):
42, 1/3, 1N, 4.2, 42.2M
 Строки: "String»
 Знаки (characters): a, newline, …
 Регулярные выражения: #"d+"
 Логические значения: true, false
 nil – как null в Java
 Символ (symbol): name
 Keyword: :name, (:name {:name "test"})

10. Коллекции
 Разные коллекции:
 Списки: (1 2 3 "abc")
 Вектора: [1 2 3]
 Отображения (maps): {:k1 1234 :k2 "value"}
 Множества: #{:val1 "text" 1 2 10}
 Persistent & transient коллекции
 Вектора, отображения и множества сами являются
функциями:
([1 2 3] 2) => 3
({:a 1 :b 2 :c 3} :b) => 2

11. Persistent collections
 Новая копия данных
при изменении
 Затрагивается только
измененная часть
 Производительность
сравнима с
коллекциями Java

12. Последовательности
 Последовательности (sequences):
 Коллекции Clojure & Java, массивы, iterable, …
 "Ленивые" операции над
последовательностями
 Могут быть бесконечными
 Один набор операций над
последовательностями: map, reduce, filter, …

13. Управляющие структуры
 Определение переменной: (def name value)
 Определение функции: (defn name [args…]
body), (fn [args…] body), #(body)
 Локальные переменные: (let [name1 value1
name2 value2] body)
 Ветвление: if, cond, when, …
 Последовательное выполнение: do
 Цикл: loop/recur
 List comprehension: for
 Исключения: try/catch, throw

14. Метапрограммирование и макросы
 Макросы – функции, выполняемые во время
компиляции
 Макросы получают код и возвращают новый код
 Генерация кода:
 Стандартные функции работы со списками
 Quasi-quote (`) и операторы подстановки: ~ и ~@
 Суффикс # для генерации уникальных имен
 macroexpand-1 & macroexpand для отладки
 Большая часть библиотеки Clojure – макросы

15. Макросы: примеры
Макрос (любой из двух):
(defmacro when [test & body]
(list 'if test (cons 'do body)))
(defmacro when [x & body]
`(if ~x (do ~@body)))
Использование:
(when (pos? a)
(println "positive") (/ b a))
Раскрывается в:
(if (pos? a)
(do (println "positive") (/ b a)))

16. Полиморфизм: мультиметоды
 CLOS-подобный полиморфизм
 Диспатчеризация в зависимости от любого
условия и количества аргументов
 Диспатчеризация выполняется функцией
 Диспатчеризация во время выполнения
 Возможность построения иерархических
зависимостей между типами

17. Мультиметоды: примеры
 Определение:
(defmulti m-example class)
(defmethod m-example String [this]
(println "This is string '" this "'"))
(defmethod m-example java.util.Collection [this]
(print "This is collection!"))
 Использование:
(m-example "Hello") => "This is string 'Hello'"
(m-example [1 2 3]) => "This is collection!"
(m-example '(1 2 3)) => "This is collection!”

18. Мультиметоды: примеры
(defmulti encounter
(fn [x y] [(:Species x) (:Species y)]))
(defmethod encounter [:Bunny :Lion] [b l] :run-away)
(defmethod encounter [:Lion :Bunny] [l b] :eat)
(defmethod encounter [:Lion :Lion] [l1 l2] :fight)
(defmethod encounter [:Bunny :Bunny] [b1 b2] :mate)
(def b1 {:Species :Bunny})
(def b2 {:Species :Bunny})
(def l1 {:Species :Lion})
(def l2 {:Species :Lion})
(encounter b1 b2) ==> :mate
(encounter b1 l1) ==> :run-away
(encounter l1 b1) ==> :eat
(encounter l1 l2) ==> :fight

19. Полиморфизм: протоколы
 Способ решения expression problem
 Диспатчеризация только по типу данных
 Быстрее чем мультиметоды
 defprotocol: определяет протокол
 deftype: новые типы данных (низкоуровневый)
 defrecord: новые типы данных (только данные)
 Можно реализовать протокол для произвольных
классов или интерфейсов (extend-protocol &
extend-type)

20. Протоколы: примеры
(defprotocol Hello "Test of protocol"
(hello [this] "hello function"))
(defrecord B [name] Hello
(hello [this] (str "Hello " (:name this) "!")))
(hello (B. "User")) => "Hello User!"
(extend-protocol Hello String
(hello [this] (str "Hello " this "!")))
(hello "world") => "Hello world!"
(extend-protocol Hello java.lang.Object
(hello [this] (str "Hello '" this "'! ("
(type this) ")")))
(hello 1) => "Hello '1'! (class java.lang.Integer)”

21. Concurrency: пространство и время
 Clojure разделяет
концепции состояния Code Code Code
(state) и имени (past) (present) (future)
(identity)
 Состояние (значение) Identity
(ref/agent/atom
name)
не изменяется!
Identity просто
указывает на новое State S1
[1 2 3 4]
State S2
[1 2 3 4 5 6 7]
State S3
[?????]
состояние

22. Конкурентное программирование
 Средства для изменяемых данных:
 Ссылки (refs): синхронное, координированное
изменение (STM)
 Агенты: асинхронное, некоординированное
изменение
 Атомы: синхронное, некоординированное
изменение
 Vars: thread-local изменение
 @ или deref для доступа к данным
 Валидаторы и функции-наблюдатели

23. Конкурентное программирование
 Параллельное выполнение кода:
 future
 pmap, pvalues, pcalls
 потоки JVM
 Синхронизация: promise
 Отложенное выполнение кода: delay
 Конкурентные примитивы из JVM

24. Сoncurrency: примеры
(defn acc-validator [new]
(if (neg? (:amount new))
(throw (Exception. "Not money on account!"))
true))
(defn make-account [name init-amount]
(let [r (ref {:name name :amount init-amount})]
(set-validator! r acc-validator) r))
(def acc1 (make-account "User1" 1000))
(def acc2 (make-account "User2" 300))
(defn money-transfer [from to amount]
(dosync (alter from update-in [:amount] - amount)
(alter to update-in [:amount] + amount)))
(money-transfer acc1 acc2 100) => acc1 = 900, acc2 = 400
(money-transfer acc1 acc2 1000) => Exception “No money”

25. Взаимодействие с платформой
 Взаимодействие с платформой:
 Создание объектов: (Class.) или (new Class)
 Вызов методов или доступ к членам классов:
`.’, `..’ или doto
 Генерация классов и интерфейсов
 Вызов Clojure кода из Java, и т.п.
 Примитивы для работы с массивами
 Генерация и перехват исключений

26. Interoperability: примеры
 Создание объектов:
(new java.util.Date) <==> (java.util.Date.)
 Вызов методов:
(.substring "Hello World" 0 5) => "Hello"
(. "Hello World" substring 0 5) => "Hello"
Math/PI => 3.141592653589793
(Integer/parseInt "42") => 42
Clj: (.. System getProperties (get "os.name"))
Java: System.getProperties().get("os.name")
(doto (java.util.HashMap.)
(.put "a" 1) (.put "b" 2))

27. IDE & средства сборки кода
 Поддержка в IDE/редакторах:
 Eclipse (Counterclocwise)
 Netbeans (Enclojure)
 IntelliJ IDEA (La Clojure)
 Emacs + SLIME или nRepl
 VimClojure
 Textmate, Sublime Text 2, Jedit
 Средства сборки кода:
 Поддержка Clojure в Maven, Ant, Cake, Gradle
 Leiningen: самый популярный

28. Библиотеки и репозитории
 Простой доступ к библиотекам JVM
 Библиотеки написанные на Clojure:
 Web-разработка: Compojure, Ring, Scriptjure, Noir
 RDBMS: ClojureQL, clojure.java.jdbc, Korma
 NoSQL: Monger, Clouch, …
 Contrib библиотеки: core.*
 GUI: Seesaw
 Логическое программирование: core.logic
 Репозитории: Maven Central, Clojars.org

29. Как все это дело изучать?
 Много книг
 Интерактивные сайты:
4clojure.com, tryclj.com, himera.herokuapp.com,
…
 Множество видео-лекций
 Списки рассылки: clojure, clojure-russian, …
 Группы пользователей
 Конференции в США и Европе
 IRC
 Clojure/core: поддержка, тренинги, …

30. Webdev: server side
 Ring – низкоуровневая основа:
 Функции-обработчики
 Объекты request/response
 Middleware – функции-обертки для обработчика
 Более высокоуровневые фреймворки:
 Compojure – упрощение разработки с Ring
 Noir – микрофреймворк на базе Ring
 Hiccup – генерация HTML
 Плугины для Leiningen: lein-ring, lein-noir, …
 Standalone или war

31. Webdev: server side, примеры
(defroutes app-routes
(GET ["/user/:id", :id #"[0-9]+"] [id]
(get-user-info id))
(GET "/users/" []
(get-user-list))
(GET "/" [] "It works!n")
(route/resources "/")
(route/not-found "Resource isn't found"))
(def app (-> #'app-routes
wrap-base-url
handler/site
(wrap-reload '[ws])))

32. Webdev: ClojureScript
 Подмножество Clojure:
 Пространства имен
 Неизменяемые данные
 ….
 Библиотеки из Clojure & JavaScript
 Производительный
 Оптимизуется с помощью Google Closure
 Может выполняться на Node.js
 Отличия от Clojure:
 нет ссылок/транзакций, агентов и vars – только атомы
 отличия в объявлении пространств имен
 нет компиляции и вычисления кода в run-time
 нет Java-специфичных вещей, как gen-class, gen-interface, …

33. Webdev: deployment
 Поддержка развертывания для:
 Google App Engine
 Heroku
 RedHat's OpenShift
 Elastic Beanstalk
 Платформо-специфичные библиотеки
 Плагины для Leiningen

34. Вопросы
Спасибо за внимание