 |
|
|
|
Дмитрий Сошников: «F# – компромисс между академическим миром и реальной жизнью»
Дмитрий Сошников: На вопросы «Системного администратора» отвечает технический евангелист Microsoft Функциональное программирование (ФП) в последнее время переживает небывалый бум популярности, мы решили обсудить феномен этой относительно новой парадигмы с одним из самых известных специалистов по функциональному программированию в России – Дмитрием Сошниковым.
Дмитрий не только автор книг и научный сотрудник ряда московских вузов, преподающий на эту тему, но и технический евангелист Microsoft, который лично знаком со многими мировыми светилами ФП. Именно потому мы говорим прежде всего о F# как наиболее сбалансированной и современной реализации этой парадигмы программирования, широко доступной в рамках популярной MS Visual Studio. – Дмитрий, как представитель Microsoft не могли бы вы рассказать об истории создания F#? Почему и откуда взялась идея функционального программирования, все-таки F# смотрится в Visual Studio особняком. Хотелось бы понять ход мысли и видение ситуации Microsoft, когда компания задумала реализацию такого необычного решения. – Одна из прелестей .NET состоит в возможности комбинировать различные языки программирования, которые могут взаимодействовать между собой в рамках одной системы или проекта – при этом все языки используют единую систему типов, базовую библиотеку и т.д. Потому для .NET существуют реализации многих языков программирования. Первые функциональные языки для .NET стали появляться еще в первой половине 2000-х: например, SML.NET, были попытки сделать Haskell для .NET. В какой-то момент аналогичное желание более плотно поэкспериментировать с реализацией функциональных языков на .NET возникло и в Microsoft Research, появился исследовательский проект F#. То, что F# превратился в продукт и вошел в состав Visual Studio, во многом заслуга его создателя, Дона Сайма. Это как раз тот случай, когда нельзя недооценивать роль личности в истории! Дон был известен тем, что сделал блестящую реализацию Generics для C# и .NET, поэтому он имел достаточное влияние, чтобы превратить исследовательский проект в полноценный продукт, сделав F# одним из базовых языков в составе Visual Studio 2010 и более поздних версиях. Это произошло отчасти потому, что традиционные языки не решают всех вопросов современности. Мы наблюдаем, что из-за распространенности многоядерных процессоров все чаще требуется писать параллельный код. Точно так же в интернет- и облачных системах важно уметь распределить выполнение задачи по параллельным потокам вычислений. Функциональная парадигма требует заведомо строить программные системы таким образом, что в них нет неявной зависимости по данным, что облегчает их распараллеливание. С помощью традиционных императивных языков очень сложно писать распараллеливаемый код без ошибок. И, конечно, появляется возможность привлечь сообщество функциональных программистов на платформу .NET – для них отличный шанс реализовать себя, поскольку благодаря F# в любом .NET-проекте можно использовать модули, реализованные функционально. Еще один аргумент в пользу F# – увеличение объемов данных и необходимости с ними работать. Многие проекты в современном мире включают элементы машинного обучения (например, интернет-магазины), запросы пользователей к программным системам растут, и усложняются решаемые задачи. Сейчас F# – это уже достаточно зрелый язык, который очень эффективно используется для решения задач обработки данных. Основная «ниша» языка – на серверной стороне, в облаке, где необходимо иметь возможность легко получать доступ к большим массивам данных (в F# 3.0 такие задачи легко решаются с помощью Type Providers), осуществлять их обработку, в том числе параллельную и асинхронную. Кроме того, внутри самой Microsoft F# рассматривается как язык-первопроходец, на котором исследуются и обкатываются новые возможности языков. Например, в F# 2.0 были так называемые asynchronous workflows – конструкции для организации асинхронных и параллельных вычислений. Соответствующие возможности спустя несколько лет появились в C# (конструкции async/await), а в F# 3.0 уже появляются новые фичи – Type Providers. – Раз уж вы упомянули некоторые новшества, можно ли кратко остановиться на последних наиболее значимых нововведениях в F#, особенно в контексте недавно вышедшей новой Visual Studio 12? – В новой Visual Studio 2012 поставляется версия языка F# 3.0, в которой одно из основных нововведений – провайдеры типов (Type Providers) и более полная поддержка LINQ. Провайдеры типов решают серьезную проблему: данные в большинстве источников слабо структурированы, в то время как промышленные языки – со строгой статической типизацией. Традиционно для доступа к данным, будь то СУБД или веб-сервис, приходится с помощью инструментов генерировать программный код, так называемый data layer. Однако любая кодогенерация – это всегда плохо! Type Providers позволяют обойтись без этой кодогенерации, предоставляя необходимые типы данных «на лету», подхватывая структуру данных из внешнего описания или схемы. Из-за этого драматически упрощается доступ к всевозможным источникам данных.
– Каковы акценты и особенности в реализации функционального программирования именно в F#? Например, насколько я знаю, у F# очень слабая поддержка пользовательских интерфейсов. Какие вы можете выделить сильные и слабые стороны F#? – F# – это все-таки мультипарадигмальный язык. На нем можно писать и объектно-ориентированный, и даже императивный коды. С этой точки зрения он проигрывает по красоте тому же Haskell, так как начинающему программисту иногда проще не полностью следовать функциональному стилю, и язык не может ему этого запретить. Однако это имеет и свои плюсы – достигается прозрачная интероперабельность с .NET, начинающему программисту, чтобы написать «Hello, world» нет необходимости проникать в дебри и изучать основы теории категорий и монады (как в случае с Haskell). Вообще F# – это отличный компромисс между «академическим» миром функционального программирования и реальной жизнью. Отчасти поэтому F# вошел в состав Visual Studio, а не Haskell, хотя один из основных авторов Haskell, Саймон Пейтон-Джонс, также работает в Microsoft Research. Можно постепенно начать переводить какие-то части проекта на F#, при этом они будут хорошо взаимодействовать с другим .NET-кодом. Если сравнивать с другими языками на платформе .NET, у F#, безусловно, есть своя ниша. Действительно, дизайнеры интерфейсов Visual Studio пока поддерживают только C#/VB (хотя есть много успешных примеров создания интерфейсов на F# через Тype Рroviders или WebSharper). F# же эффективно использовать в задачах обработки данных, для написания облачных сервисов и кода, который должен эффективно выполняться в параллельной среде. – Дмитрий, мне как бывшему программисту приходилось часто слышать однотипный вопрос от коллег: «В чем же преимущество именно функционального дизайна перед классическим объектно-ориентированным?» Например, сугубо на примере C# и F#: язык F# может делать каррирование функций, но и C# это умеет; F# умеет создавать конвейерные вычисления или наборы (tuples), так и C# это может, и так далее. Можете помочь традиционным программистам, пишущим, скажем, на C#, ухватить суть, выделить уникальные прикладные отличия F# из реальной жизни? – На эту тему есть отличная статья: John Hughes, Why Functional Programming Matters (http://www.cse.chalmers.se/ Формат интервью не позволяет сильно углубляться в детали, поэтому если просто перечислять списком основные преимущества, ради которых стоит переходить на функциональные языки, то, наверное, получится так. Первое. Вывод типов – при сохранении строгой статической типизации языка вы будете писать на 80% меньше кода. Вообще функциональные языки позволяют больше думать и меньше писать. Второе. Отсутствие побочных эффектов, что драматически сокращает количество ошибок и позволяет распараллеливать код. Третье. Каррирование и функции высшего порядка. Четвертое. Наличие встроенных в язык и библиотеку богатых средств работы со списками, ленивыми последовательностями, tuples и т.д. Пятое. Очень мощные средства метапрограммирования – квотирование, монадические выражения и т.д. – при желании вы можете расширить синтаксис языка, введя в него дополнительные конструкции. Например, через монадические выражения реализован отличный механизм параллельного программирования на F#. Шестое. От функционального программирования вы будете получать удивительное эстетическое удовольствие, как только проникнетесь его духом. – Тем не менее функциональное программирование не слишком широко используется в массовом, коммерческом, программировании в мире. По крайней мере так было раньше. Изменилось ли что-то сейчас, можете ли вы привести примеры реальных крупных проектов, созданных, например, на F#? – Действительно, у многих сложилось мнение, что функциональное программирование не очень применимо в реальной жизни. Это заблуждение уходит корнями в те времена, когда появился первый функциональный язык – Lisp. В конце 1960-х годов это был практически первый язык со «сборкой мусора» – очевидно, по тем временам это казалось чудовищно неэффективным! Сейчас же большинство коммерческих языков использует сборку мусора, и это не кажется пустой тратой ресурсов. На самом деле с точки зрения производительности F# при умелом программировании практически не уступает другим .NET-языкам, ведь он компилируется в такой же IL-код. Интерес к функциональным языкам сейчас подогревается еще и тем, что возникает потребность в написании параллельного кода, который мог бы работать эффективно на нескольких ядрах процессора или на нескольких компьютерах в кластере или облаке. Такой код писать очень сложно, так как человек в своей голове представляет себе только один поток выполнения. Функциональное программирование позволяет сильно упростить написание параллельных программ, поскольку сама парадигма программирования, стиль мышления приводят к независимым по данным алгоритмам. Как результат – мы видим все больше проектов, реализованных на функциональных языках: F#, Haskell, OCaml, даже Common Lisp. Около года назад меня очень порадовала статья на Habrahabr «Пишем веб-сервер на Common Lisp». F# сейчас находит широкое применение в финансовой сфере, где требуются обработка данных и принятие решений, а также нужно строить быстрые алгоритмы, способные давать результат как можно в более короткое время, на сайте Microsoft опубликованы некоторые case studies. На MSDN есть хорошая статья (msdn.microsoft.com/en-us/vstudio/gg634701.aspx), где весьма подробно расписаны преимущества использования F# в организациях. Есть проекты, связанные с биоинформатикой, с построением компиляторов и domain-specific languages. Для создания веб-приложений на F# есть отличная среда WebSharper, которая позволяет писать код и для клиента, и для сервера на одном языке F# – на их сайте есть внушительный список клиентов, использующих эту среду. Внутри Microsoft F# используют в ряде проектов: анализ скиллов игроков для Halo 3, прогнозирование эффективности и таргетирование онлайн-рекламы, анализ кода драйверов в Microsoft DDK. – Насколько я знаю, существует набор вполне рабочих компиляторов F#, выпущенных на базе открытого проекта Mono. Как относитесь к Open Source вообще и что можете сказать о тамошней реализации F# в частности? – F# был изначально разработан внутри Microsoft Research в духе открытости, свойственной академическому сообществу. До сих пор параллельно с коммерческой версией F#, входящей в Visual Studio, всегда выходит Open Source-реализация компилятора и библиотек, что позволяет сообществу использовать наш компилятор на других платформах, в том числе в рамках проекта Mono, то есть это не «другая реализация». Для поддержания открытых ресурсов и кода создано F# Software Foundation (http://fsharp.org). Так что базовая технология F# – компилятор, спецификация, библиотека – распространяется и развивается по принципам Open Source, благодаря этому программисты на разных платформах могут воспользоваться мощным и современным языком, а также внести свой вклад в его развитие и в развитие сообщества. – Какие общие советы вы могли бы дать, а также какие книги и веб-ресурсы на русском языке порекомендовать нашим читателям, которые хотели бы начать изучать функциональное программирование? – Традиционно многие программисты боятся изучать функциональное программирование, поскольку думают, что для этого придется читать много теоретического материала. На самом деле это не совсем так, хотя слегка перестраивать мышление все-таки придется. Но это в любом случае окажется полезным, так как вы сможете писать какие-то алгоритмы в функциональном стиле и на других языках! Для тех, кто любит книги, на русском языке есть две книги по F#. Это подробная переводная книга Криса Смита «Программирования на F#» и более короткая «Функциональное программирование на F#», которую, кстати, написал я. В последней рассказывается не столько о синтаксисе языка, его легко освоить, сколько об основных концепциях функционального программирования, которые позволят вам быстро войти в курс дела. Кроме того, половина книги – это реальные примеры того, как на F# решать те или иные задачи: запрограммировать веб-сайт или облачный сервис, получить данные из CSV-файла или из СУБД SQL Server, построить графики или приложение Windows Phone, использовать 3D-графику DirectX и т.д. С помощью этих кусочков кода (которые также доступны на www.soshnikov.com/fsharp), вы сможете легко начать решать собственные задачи на F#. Если же вы хотите найти более академический курс функционального программирования, то на ресурсе intuit.ru есть видеокурс, который я читал в свое время на факультете инноваций и высоких технологий МФТИ, его сейчас продолжаю читать в Высшей школе экономики. А видеопрезентации и демонстрации F# для программистов вы найдете на techdays.ru. Из полезных англоязычных ресурсов хочу отдельно отметить центральное сообщество fsharp.org – в нем собраны все ссылки на остальные интересные места. Например, там рекомендуется tryfsharp.org – это онлайн-среда программирования на F# прямо из вашего браузера, которой вы можете свободно воспользоваться, если вам не хочется устанавливать F# себе на компьютер, но любопытно попробовать пару примеров. В сочетании с ней хочется порекомендовать fssnip.net – это большая коллекция коротких фрагментов кода на F#, по которым можно оценить красоту языка и потом использовать в своих проектах. |
Комментарии отсутствуют
| Добавить комментарий |
|
Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи |
|
