why clojure?

why clojure?

发表于 2011 年 12 月 02 日 由 xumingming

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一方面客户以及董事们对于工业级别的标准平台如JVM投入了大量的资金，并且对于它的性能，安全性，稳定性都很满意。另一方面java工程师也很羡 慕动态语言的简洁，灵活以及开发效率，他们也希望这些动态语言能运行在客户/董事们所期望的平台上，可以访问那些已经很成熟的java类库，并且性能还应 该不错；他们要用原始的线程、锁来编写多线程程序。clojure就是一个为了满足这些需求的一个尝试： 一个运行在JVM上的动态语言。它可以被使用在java适合的那些场合，它描绘了一个并发编程的前景： 那种到处都是的，没有经过协调的，对资源的并发修改已经过时了。

为了实现clojure的目标：它使用工业级别、开放的平台: JVM；现代化一个传奇性的语言: LISP；使用不可更改的(immutable)的数据结构来进行函数式编程；通过software transactional memory以及asynchronous agents来内在地支持并发编程。其结果就是一个健壮的、实用的、快速的语言clojure的诞生。

why clojure?

为什么我要编写一种新的语言？简单来说，我希望找到一种具有如下特征的语言：

1. 它是Lisp的一种方言
2. 用它能进行函数式编程
3. 它运行在一个已有的、成功的平台上
4. 它内置地支持并发编程

但是我发现已有的语言没有一个满足这些条件。下面列举了clojure背后的一些设计动机：

Lisp是个好东西

1. 一直被模仿，重未被超越
2. lamda表达式使得核心可以很小
3. 几乎没有语法
4. 核心优势还是代码即数据(code-as-data)以及句法抽象
5. 现有的传统Lisp(Common Lisp和Scheme)怎么样呢？
   1. 在标准化之后几乎没有再改进了
   2. 核心数据结构可修改，不可扩展
   3. 语言规范里面没有包括并发编程支持
   4. JVM上面已经有不错的实现(ABCL, Kawa, SISC)
   5. 标准Lisp都是用的他们自己的平台
6. Clojure是一个不用考虑向后兼容性的Lisp实现
   1. 把code-as-data的概念扩展到了map和vector
   2. 数据默认不可修改
   3. 核心数据结构可以扩展
   4. 利用已有平台(JVM)

函数式编程是个好东西

1. 不可修改数据 + 高阶函数
2. 通过约定编程(convention over configuration)上面两点Lisp都可以做到
   1. 但是如果一个数据是可以修改的，你假定它不会被修改是很危险的
   2. 在传统Lisp里面，只有list是结构可递归的
3. 纯函数式语言一般都会是强静态类型的
   1. 不是对于每个人，每个任务都合适
4. Clojure是一个带有动态特征的函数式语言
   1. 所有数据结构是不可修改的、持久的并且支持递归
   2. 多种集合，返回类型
   3. 动态多态

语言以及平台

1. 我说的平台是指虚拟机，而不是操作系统，是未来平台的趋势，它提供:
   1. 类型系统
      1. 动态强制以及安全性
   2. 类库
      1. 通过抽象使得我们不用关心不同的操作系统
      2. 一堆现成的工具类
      3. 内置以及第三方的库
   3. 内存以及其它资源管理
      1. 垃圾回收器是平台级别的（JVM），而不是语言级别的(Java)
   4. 字节码(Bytecode)  + 即时编译(JIT compilation)
      1. 使得我们不用关心硬件
2. 语言作为平台  vs  语言 + 平台
   1. 旧的方式：每种语言自己建立平台
      1. GC, bytecode, 类型系统，类库等等
   2. 新的方式(JVM, .NET)
      1. 平台和语言是独立的
3. 平台内置的语言   vs  移植到平台上的语言
   1. 很多新的语言还是走“语言就是平台”的老路
   2. 当移植的时候就会有“平台到平台”的一些问题
      1. 内存管理，类型系统，线程问题
      2. 重复的类库
      3. 如果这个语言一开始是基于C的话， 一些C的扩展类库可能不好移植过来
4. 客户们会认定一些平台
   1. “必须要运行在JVM/.NET上”   VS  “必须要运行在Unix/Windows上”
   2. JVM已经树立了一定品牌
      1. 现在还开源了
   3. 与其他语言的互操作
      1. 同坐C的linkage来做现在已经不是很高效了
5. Java/JVM是语言  + 平台
   1. 一开始设计不是为了这个，但是现在JVM上已经有别的语言了，并且被Oracle接受
   2. Java是沉闷的、缺乏表达力的
      1. 没有高阶函数，没有类型推导等等
   3. 具有调用Java代码的能力是重要的
6. Clojure作为语言，JVM作为平台

面向对象被高估了

1. 设计的时候是用来仿真的，现在被用在任何地方 — 即使是不恰当的
   1. 被Java/C#鼓励用在任何地方 — 其实是因为他们除了面向对象也没什么别的东西了
2. 可修改状态的对象是新的“臭代码”
   1. 很难理解，测试
   2. 对并发编程是个灾难
3. 继承并不是实现多态的唯一办法
4. “用100个方法来操作一个数据结构比用10方法来操作10个数据结构要好” – Alan J. Perlis
5. Clojure把它的数据结构建模成由接口表示的不可变的对象
6. 和java的不同就是数据结构很少(seq, map, vector, set)，但是每个数据结构的方法很多
7. 用java来写java类，在clojure里面使用java的类

多态是个好东西

1. 通过switch，if-else“实现的”多态是很脆弱的
2. 多态使得我们的系统更可扩展，更灵活
3. clojure的multimethods使得多态和面向对象，类型解耦
   1. 支持多种分类
   2. 通过静态，动态甚至外部属性，元数据来分派方法（多态）

并发以及多核未来

1. 不可更改性可以使得许多并发问题不攻自破
   1. 对象可以自由的在线程间共享
2. 但是对于数据的修改对于仿真来说是必要的
3. 锁的机制是很难弄得100%正确的（太难了，我们又太菜）
4. Clojure的software transactional memory以及agent系统把所有难点都做掉了(所以我们轻松了）

简单来说，我觉得clojure是JVM上面具有多线程支持的Lisp， 有关它的更多特性看这里。