以 FP 重新思考 Decorator Pattern

Decorator Pattern 是 OOP 中著名的 Design Pattern,尤其可在不改變 interface 的前提下,動態對原有物件增加功能,F# 既然是 Function First Language,就讓我們以 function 的角度重新實現 Decorator Pattern。

Version


macOS High Sierra 10.13.3
.NET Core SDK 2.1.101
JetBrains Rider 2017.3.1
F# 4.1

User Story


假設你在處理訂單,訂單的折扣方式有兩種

  • 超過 1000 元,則 全館八折滿千送百
  • 不到 1000 元,則 全館八折

Task


直接使用 FP 的思維完成需求。

Definition


Decorator Pattern

在不改變原有 interface 的前提下,動態增加原有的功能

ecorator00

首先思考 Decorator Pattern 的本質:

  1. Component 與 decorator 之間的 interface 必須相同
  2. Component 可自由組合 decorator

只要能達到這兩個目標,就算完成了 Decorator Pattern。

OOP 思考方式


  • 為了讓 component 與 decorator 的 interface 要相同,所以必須訂出共同的 interface
  • 由於 decorator 必須包含原本 component 功能,因此 decorator 必須以 state 方式保存原本 component
  • 由於各 decorator 都必須透過 constructor 保存原本 component,因此將共用 constructor 抽出來由 AbstractDecorator 實作1 1關於 OOP 的 Decorator 實作,詳細請參考 如何使用 C# 實現 Decorator Pattern ?

FP 思考方式


  • Component 與 decorator 都是 function,不用事先定義 interface,反正只要 interface 不同,在 Pattern Matching 一定會編譯錯誤
  • Component 與 decorator 都是 function,既然 interface 都相同,只要使用 Function Composition 產生新的 function 即可

Implementation


PriceDecorator.fs

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namespace OrderLibrary

module PriceDecorator =
let discountPrice price = price * 0.8
let rebatePrice price = price - 100.0

discountPrice() 表示 全館八折

rebatePrice() 表示 滿千送百

由於 component 與 decorator 基本上都是 double -> double 的型別,可以廣義視為 decorator 放在同一 module。

OrderService.fs

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namespace OrderLibrary

open PriceDecorator

module OrderService =
let getPrice price =
match price > 1000.0 with
| true -> (discountPrice >> rebatePrice) price
| false -> discountPrice price

根據商業邏輯:

超過 1000 元,則 全館八折滿千送百

因此將 discountPrice()rebatePrice()>> compose 成一個新的 function,就相當於 全館八折滿千送百

在 FP 只要使用 Compose Function,就相當於 OOP 的 Decorator Pattern,在 F# 只需 >>,但 C# 卻要 interface 與 abstract class 的搭配才能實現

Program.fs

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open System
open OrderLibrary

[<EntryPoint>]
let main argv =
1200.0
|> OrderService.getPrice
|> printfn "%f"

800.0
|> OrderService.getPrice
|> printfn "%f"

0 // return an integer exit code

將各種 price 以 Pipeline 方式傳給 OrderService.getPrice() 計算,並將結果傳給 printfn() 顯示。

Summary


回想 Decorator Pattern 的本質:

  1. Component 與 decorator 之間的 interface 必須相同
  2. Component 可自由組合 decorator

由於 component 與 decorator 的 interface 相同,可以廣義視為 decorator,雖然沒有特別定義 interface,但 discountPrice()rebatePrice() 的 signature 都是 double -> double,若 function 的 signature 不同,在 Pattern Matching 就會編譯錯誤,與原本 Decorator Pattern 定義 interface 的本質相同。

原本 OOP 的 Decorator Pattern 可以透過 new 自由組合 decorator object,但 FP 可透過 >> 自由組合 decorator function,與原本 Decorator Pattern 的自由組合 decorator 本質相同。

Conclusion


  • Decorator Pattern 本質就是 object 的組合,但 object 的組合沒 function 簡單直覺,所以才需要搭配 interface 與 abstract class,但若純 function,只要使用 Function Composition 即可簡單完成

Sample Code


完整的範例可以在我的 GitHub 上找到

2018-03-30