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也谈响应式编程

太长不读；

本文将会围绕reactive extension介绍reactive programming的起源，其要解决的问题。

编程范式的演进

最近几年， reactive programming 这个词语的热度迅速提升，下面的 google trends的这个图表很能说明问题。

也谈响应式编程

自从高级编程语言被发明以来，各种编程范式的编程语言层出不穷，命令式编程（如C）面向对象编程（如Java，Ruby），函数式编程（如Clojure, Scala，Haskell）都曾经或者正在软件开发领域占有一席之地。

面向对象编程

上世纪九十年代前，命令式编程仍然在软件开发领域占有主导地位。随着软件规模的不断增大，面向对象编程以其封装性，可重用性受到开发者和组织的青睐。

进入多核时代

随着摩尔定律的失效，单核CPU的计算能力几乎达到了极限，CPU进入了多核时代，程序员转而通过并发编程，分布式系统来应对越来越复杂的计算任务。

然而并发编程并不是银弹，做为一种基于共享内存的并发编程，多线程编程有常见的死锁，线程饥饿 )， race condition 等问题，而且多线程bug的以其难以重现定位臭名昭著。

函数式编程的兴起

近年来逐渐火爆的 functional programming 以其提倡的:

函数是编程语言的一等公民(function as first-class citizen)
不可变量(immutable variable)
无副作用的函数(no side-effect/reference transparency)
可组合的函数(composable functions)

顺利地解决了因可变量 mutabble variable 被多个线程共享，修改等而导致可能的多线程的bug。

并发编程的痛点仍然存在

然而， functional programming 就是现代的完美编程范式了么？远远不是。

即使使用了 functional programming ，程序员总会需要处理异步任务或者事件，并且总有一些IO或者计算密集型的任务，这些任务可能还会阻塞其他活动线程，而且，处理异常，失败，线程任务之间的同步都比较困难而且容易出错。程序员需要不断地询问一个线程的运算结果（在Java中以 Future<T> 表示， T 表示运算结果的类型）是否可用。我们来考虑一下下面两个例子：

有三个线程 t1 , t2 , t3 ，他们的运算结果分别为 f1 , f2 , f3 。

有一个线程 t4 依赖于这三个线程的运行结果，而且每个线程都有有可能执行失败。

我们该如何编写线程 t4 的代码？

GUI程序中一次拖动操作中光标的位置就可被表示为 Future<List<Position>> , (使用 Future 是因为这些 Position 的值是在未来的时间点生成的)。

如果我们希望在第一个 Position 可用时(拖动时间的开始位置)就能够在这 Position 所对应的位置画点，而不是等所有的 Position 都可用是一次性把光标的运行轨迹画出来。即我们希望程序能够尽快对输入进行响应。

即程序要及时，非阻塞地对输入响应。

上面的两个例子就是reactive programming尝试解决的问题，而Reactive Extension做为这个问题的答案，应运而生了。

Reactive Extension

Reactive Extension 这个概念最早出现在 .net 社区的 Rx.net ，一个提供处理异步事件的程序库，其核心概念是 Observable ，表示有限或者无限多个现在或者将来到达的事件。 Observable 提供了 onNext ， onError ， onCompleted 供开发者定制新元素到达，出现错误，或者流结束时的程序的行为。

并提供了 List 上类似的操作，如 map ， filter ， reduce ，大大降低了异步事件编程的复杂度。

因为这些概念是如此的强大，以至于很多编程语言，如 java ， ruby ， javascript 很快就有了各自的 reactvie extension 。

关于reactive extension的技术细节可以在我的这篇博客里找到。这个视频详细地介绍了为什么需要reactive extension，以及reactive extension的是如何被发明出来的。

Reactive Manifesto

Wikipedia上对reactive programming解释如下：

reactive programming is a programming paradigm oriented around data flows and the propagation of change.

举个例子，在命令式编程下，表达式 a = b + c , a 的值在这个表达式执行完毕之后就是确定的，即使 b ， c 的值发生变化， a 的值也不会改变。然而在响应式编程的语境下， a 的值与 b ， c 的值是绑定的，上述表达式其实建立的是 a 与 b ， c 之间的一种依赖， a 的值会随 b 和 c 的变化而变化。