Clojure多方法：定义、应用与使用场景

### Clojure 多方法：定义、应用与使用场景 #### 1. 定义多方法 在 Clojure 中，定义多方法可以使用 `defmulti` 函数，其基本语法如下： ```clojure (defmulti name dispatch-fn) ``` 其中，`name` 是新多方法的名称，Clojure 会将 `dispatch-fn` 应用于方法参数，以选择多方法的特定实现。 以 `my-print` 为例，它接受一个参数，即要打印的内容，我们希望根据该参数的类型选择特定的实现。因此，`dispatch-fn` 需要是一个接受一个参数并返回该参数类型的函数。Clojure 内置的 `class` 函数正好符合这个要求，使用 `class` 函数创建 `my-print` 多方法的代码如下： ```clojure ; src/examples/multimethods.clj (defmulti my-print class) ``` 此时，我们只是描述了多方法如何选择特定的方法，但还没有实际的具体方法。因此，尝试调用 `my-print` 会失败： ```clojure (my-println "foo") ; -> java.lang.IllegalArgumentException: ; No method for dispatch value ``` 要为 `my-println` 添加特定的方法实现，可以使用 `defmethod`： ```clojure (defmethod name dispatch-val & fn-tail) ``` `name` 是多方法的名称，`dispatch-val` 是调度值，Clojure 会将 `defmulti` 的调度函数的结果与 `dispatch-val` 进行匹配，以选择方法，`fn-tail` 包含参数和主体形式，就像普通函数一样。 创建一个匹配字符串的 `my-print` 实现： ```clojure ; src/examples/multimethods.clj (defmethod my-print String [s] (.write *out* s)) ``` 现在，使用字符串参数调用 `my-println`： ```clojure (my-println "stu") ; | stu ; -> nil ``` 接着，创建一个匹配 `nil` 的 `my-print` 实现： ```clojure ; src/examples/multimethods.clj (defmethod my-print nil [s] (.write *out* "nil")) ``` 这样，我们就解决了之前提到的问题。每个 `my-println` 的实现都是独立的，而不是合并在一个大的 `cond` 中。多方法的方法可以位于源代码的任何位置，并且可以随时添加新的方法，而无需修改原始代码。 #### 2. 调度支持继承 多方法调度了解 Java 继承。例如，创建一个处理 `Number` 类型的 `my-print` 实现，通过打印数字的 `toString` 表示： ```clojure ; src/examples/multimethods.clj (defmethod my-print Number [n] (.write *out* (.toString n))) ``` 使用整数测试 `Number` 实现： ```clojure (my-println 42) ; | 42 ; -> nil ``` 虽然 `42` 是 `Integer` 类型，而不是 `Number` 类型，但多方法调度足够智能，知道整数是数字，并能进行匹配。内部使用 `isa?` 函数： ```clojure (isa? child parent) ``` `isa?` 函数了解 Java 继承，因此知道 `Integer` 是 `Number` 的子类： ```clojure (isa? Integer Number) ; -> true ``` `isa?` 函数不仅限于继承，其行为可以在运行时动态扩展。 #### 3. 多方法默认值 如果 `my-print` 能有一个回退表示，用于处理未明确定义的任何类型，那就更好了。可以使用 `:default` 作为调度值来处理任何更具体的匹配都不匹配的方法。使用 `:default` 创建一个 `my-println`，打印对象的 Java `toString` 值，并用 `#<>` 包裹： ```clojure ; src/examples/multimethods.clj (defmethod my-print :default [s] (.write *out* "#<") (.write *out* (.toString s)) (.write *out* ">")) ``` 现在测试 `my-println` 使用默认方法打印随机对象： ```clojure (my-println (java.sql.Date. 0)) ; -> #<1969-12-31> (my-println (java.util.Random.)) ; -> #<java.util.Random@1c398896> ``` 如果 `:default` 在你的领域中已经有特定的含义，可以使用以下替代签名创建多方法： ```clojure (defmulti name dispatch-fn :default default-value) ``` `default-value` 允许你指定自己的默认值。例如，将其命名为 `:everything-else`： ```clojure ; src/examples/multimethods/default.clj (defmulti my-print class :default :everything-else) (defmethod my-print String [s] (.write *out* s)) (defmethod my-print :everything-else [_] (.write *out* "Not implemented yet...")) ``` 任何不匹配其他更具体调度值的调度值现在都将与 `:everything-else` 匹配。 #### 4. 超越简单调度 Clojure 的 `print` 函数将各种“类序列”的东西打印为列表。如果希望 `my-print` 也能实现类似的功能，可以添加一个基于 Java 继承层次结构中较高的集合接口（如 `Collection`）进行调度的方法： ```clojure ; src/examples/multimethods.clj (require '[clojure.string :as str]) (defmethod my-print java.util.Collection [c] (.write *out* "(") (.write *out* (str/join " " c)) (.write *out* ")")) ``` 现在，尝试各种序列，看看它们是否能得到良好的打印表示： ```clojure (my-println (take 6 (cycle [1 2 3]))) ; | (1 2 3 1 2 3) ; -> nil (my-println [1 2 3]) ; | (1 2 3) ; -> nil ``` 由于向量的打印使用圆括号，而不是其字面方括号语法，因此添加另一个处理向量的 `my-print` 方法： ```clojure ; src/examples/multimethods.clj (defmethod my-print clojure.lang.IPersistentVector [c] (.write *out* "[") (.write *out* (str/join " " c)) (.write *out* "]")) ``` 然而，这会导致问题。打印向量现在会抛出异常： ```clojure (my-println [1 2 3]) ; -> java.lang.IllegalArgumentException: Multiple methods match ; dispatch value: class clojure.lang.LazilyPersistentVector -> ; interface clojure.lang.IPersistentVector and ; interface java.util.Collection, ; and neither is preferred ``` 问题在于，对于向量，现在有两个调度值匹配：`Coll