Day07 編組 (composition)


Elements of Clojure 一書,最後一個章節是談編組 (composition)。光是這個詞彙要怎麼翻譯,本身就是一個問題。composition 在不同的語境也有:『構圖』、『作曲』等不同的翻譯。在這個章節裡,作者談了如何設計單一的程序 (single process) ,也談了如何設計分散式系統 (distributed system) 。『編組』這個動作在軟體的語境,可以用來描述設計程序、也可以用來描述設計系統。

  • 什麼是『編組』 (composition)?
  • 資料獨立性 (data isolation)
  • 執行獨立性 (execution isolation)
  • 設計程序 (process)
  • 設計系統 (system)

什麼是『編組』(composition)?

『編組』是將一個個獨立的、小型的抽象層 (abstraction) 結合起來,並且製造出一個新的、大的抽象層。編組成的抽象層也可以視為是一種『應用抽象層』(applied composition)

資料獨立性 (data isolation)

程序與程序之間的資料基本上是獨立的,資料獨立性是一種很好的特質,可以減少依賴。

從系統降低一個層級來看,函數是用來建構程序的基本單位。Clojure 語言預設是使用『不變資料結構』 (immutable data structure) ,所以也確保了函數之間的資料獨立。然而,如果函數之間使用『參考』(reference) 來傳遞引數 (parameter),那就無法確保函數之間的資料獨立性。

執行獨立性 (execution isolation)

程序與程序之間的執行有某種程度的獨立性。然而,一個程序有時候會要等待另一個程序,一旦有等待,就有可能導致整個系統的停滯。相較於把整個系統的行為放進人的腦袋裡徹底想清楚,哪邊可能會造成系統的停滯,更簡單一點的設計方法是對程序之間的通訊,設計「等待時間的上限」 (timeout) 。 Clojure 提供了 core.async/go 和 channel ,相較於 promise 更容易實現 timeout 的語意。

設計程序

設計程序要分清楚兩種不同的關注點:一種是運作的需求 (operational concern) 、一種是功能的需求 (functional concern)。前者關注程序的運作並且定義了程序的限制 (limit)。後者則定義了該程序的用途 (purpose) 。

如果要設計健壯的程序 (robust process) ,就必須認真處理好運作的需求。比方說,程序在運作時,可能會遭遇到的種種挑戰:輸入的資料量超大、網路太慢、網路斷掉、無限期的等待…。

功能的需求主要透過『轉換已經存在於程序資料範圍的資料』(transform) 來完成。我們又可以把轉換分成三種:

  1. 增加資料 (accrete)
  2. 減少資料 (reduce)
  3. 改變資料的形狀 (reshape)

對於資料結構、演算法的研究,可以視為就是對各種不同『資料形狀』(data shape) 的優缺點的探討。我們通常會為了要使增加、減少資料變得容易而改變資料的形狀。

設計系統

設計系統的許多內容已經超出了 Elements of Clojure 一書的範圍。然而,我們還是可以探討一個很重要的系統設計模式 (pattern) :一般而言,系統會回應來自外界的指令 (command) ,回應指令的方式是送出訊息 (message) 給程序 (process) ,透過程序彼此之間的溝通來完成一個特定的系統任務 (task) 。由於系統內部的程序 (process) 與管道 (channel) 是透過網路而連接起來,而網路的本質有其不可靠性,要完成一個特定任務時,所需要觸發的程序之間,我們應該要去妥善地處理每一段訊息溝通是否成功地完成。比方說,對傳遞失敗的情況,設計重試 (retry) 的上限次數、對於呼叫失敗加以記錄並且回報 (report)。

支持完成 (accomplish) 還有確認是否完成 (acknowledge) 系統任務 (task) 的機制,正式的名稱,稱之為『協定』 (protocol) 。『通訊的協定』 (communication protocol),舉例來講 TCP 和 HTTP ,它們明確地規範了,系統拓撲的端點與端點之間通訊之執行機制與異常處理機制 (failure mode)。當我們設計系統時,自然必須對完成系統任務 (task) 需要的系統拓撲做相似的設計:設計『系統層級協定』 (system-level protocol) 來規範正常與異常情況的處理機制。

#composition #Clojure #process #system
Elements of Clojure 一書,談的不只是 Clojure ,而是 senior programmer 了解、卻不易對他人明說的隱性知識 (tacit knowledge)。






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