functional programming for old object oriented developers

Functional Programming for

“Old” Object Oriented Developers

Saturday, July 13, 13

Quem somos nósAlan Vidotti Prando

Mestrando em Engenharia da Computação - IPT/USP.

8 anos de experiência com JAVA, RUBY & SCALA.

SCJP, SCWCD e SCBCD. Jose Renato PequenoGraduado em Tecnologia em Informática - FASP (2005),

Pós graduação em Gerenciamento de Projetos - FGV.

MBA em arquitetura de soluções - FIAP .

Trabalhou como professor ministrando aulas na Universidade Metodista de São Paulo, para os cursos de Análise e Desenvolvimento de Sistemas, Engenharia da Computação com Ênfase em Software e Sistemas de Informação.


Quem somos nós


Roteiro


RoteiroParadigma Programação Imperativa.Contexto Histórico: Lambda Calculus, LISP.Conceitos de Programação FuncionalPor que Programação Funcional?Técnicas e implementações funcionais (em Scala):

Elementos básicos: Lambda, Clousure & Bloco de códigos

Higher-Order FunctionsTail Recursion Currying Pattern Matching.

Misturando paradigmas funcionais e imperativos: Quais são as vantagens? O que o Oderksy propôs ao criar o Scala? É possível de trazer isso para o nosso dia a dia? Conclusão e dúvidas.


IntroduçãoNão importa quão longa é a sua experiência como programador (junior, pleno ou senior), aprender programação funcional é um desafio. Esteja preparado para ser um “junior” novamente.

Livro: Functional Programming in Scala.

Nós gostaríamos que você fizesse uma “pausa” e esqueça o que você sabe sobre programação. Olhem para os exemplos com a menta aberta.

Curso: Functional Programming in Scala. Martin Odersky. COURSERA.


IntroduçãoFrom primitive assembly languages (which were at least a step up from raw machine code) there grew a plethora of high-level programming languages, beginning with FORTRAN in the 1950s. The development of these languages grew so rapidly that by the 1980s they were best characterized by grouping them into families that reflected a common computation model or programming style. Debates over which language or family of languages is best will undoubtedly persist for as long as computers need programmers. Fonte: Conception, Evolution, and Application of

Functional Programming Languages. PAUL HUDAK, Yale University. 1989.


Imperative ProgrammingArquitetura de John Von Neuman

Norteou as linguagens de programação.


Funções Contexto Histórico:

René Descartes - “Penso logo existo!”

Discurso do Método

f ( x ) = x + 1


Contexto Histórico: Lambda Calculus

Na lógica matemática e na ciência da computação, cálculo lambda, também escrito como cálculo-λ é um sistema formal que estuda funções recursivas computáveis, no que se refere a teoria da computabilidade, e fenômenos relacionados, como variáveis ligadas e substituição. Sua principal característica são as entidades que podem ser utilizadas como argumentos e retornadas como valores de outras funções.

Alonzo Church - 1930


http://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_matem%C3%A1tica

http://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_matem%C3%A1tica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ci%C3%AAncia_da_computa%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ci%C3%AAncia_da_computa%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_formal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_formal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fun%C3%A7%C3%B5es

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fun%C3%A7%C3%B5es

http://pt.wikipedia.org/wiki/Recurs%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Recurs%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fun%C3%A7%C3%A3o_comput%C3%A1vel

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fun%C3%A7%C3%A3o_comput%C3%A1vel

http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_da_computabilidade




http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Substitui%C3%A7%C3%A3o_(l%C3%B3gica)&action=edit&redlink=1

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Substitui%C3%A7%C3%A3o_(l%C3%B3gica)&action=edit&redlink=1

Lambda Função Nomeada SomaQuadrados(x,y) = x*x + y * y

SomaQuadrados(5,2) = 5*5 + 2*2 = 29

Função Anônima (x,y) ↦ x*x + y*y

Qualquer função que recebe duas ou mais entradas, pode ser reelaborada em uma função que recebe uma única entrada e tem como saída uma outra função.

x ↦ ( y ↦ x*x + y*y)

Esta transformação é chamada de currying.


Lambda Calculando com Curriyng

( x ↦ ( y ↦ x*x + y*y) ) (5) (2)

= ( y ↦ 5*5 + y*y) (2)

= 5*5 + 2*2 = 29


Contexto Histórico: LISPLisp - List Processing

John McCarty - 1958

Motivação processamento de Listas

Lambda Calculus


Functional Programming


Functional ProgrammingEm uma função matematica, os coeficientes não mudam.

(a*x + b) + (c*x + d) = (a+c)*x + (b+d)



(a*x + b) + (c*x + d) = (a+c)*x + (b+d)

Já na programação imperativa você pode fazer isso! E isso não é permitido pela lei da matematica!

class Polynomial {double[] doefficient; }Polynomial p = ….;p.coefficient[0] = 42;



(a*x + b) + (c*x + d) = (a+c)*x + (b+d)

Já na programação imperativa você pode fazer isso! E isso não é permitido pela lei da matematica!

class Polynomial {double[] doefficient; }Polynomial p = ….;p.coefficient[0] = 42;

Se você quiser implementar conceitos matemáticos de alto nível seguindo as teorias matematicas, você não poderá utilizar mutações!


Functional ProgrammingExistem duas abordagens da programação funcional: Restrita e Amplo.

Restrita: programar SEM: atribuições (variaveis imutaveis), loops, if-then-else.

Amplo: Foco na função. A linguagem permite construção de programas “elegantes” com foco em funções.

Funções podem ser:

declaradas em qualquer lugar.Passadas como parâmetro para outras funções, bem como retornar como resultado de uma função.Deve haver operadores padrões na linguagem para trabalhar com funções de maneira simples.


Functional ProgrammingPrograms using only pure functions.Functions that have no side effects.Concept of Referential Transparency.



Evitar mutações. VARIAVEIS IMUTAVEIS! Ter uma maneira poderosa de abstrair e compor funções.



Programação Funcional: foco nas funções.Programação imperativa: foco no estado.

Evitar mutações. VARIAVEIS IMUTAVEIS! Ter uma maneira poderosa de abstrair e compor funções.


Functional ProgrammingLinguagens restritas:

Pure Lisp, XSLT, Xpath, Xquery, FP

Haskell (sem I/O Mondas ou UnsafePerformIO)

Linguagens amplas:Lisp, Scheme, Racket, Clojure

SML, Ocaml, F#

Haskell (full language)

Scala

Smalltalk, Ruby(!), Javascript(!)


Functional Programming1959 - LISP

1975-77 - ML, FP, Scheme

1978 - Smalltalk

1986 - Standard ML

1990 - Haskell, Erlang

1999 - XSLT

2000 - Ocaml

2003 - Scala, Xquery

2005 - F#


Functional ProgrammingParallel Programming:

Execute programs faster on parallel hardware

Concurrent Programming:Manage concurrent execution threads explicity


Functional ProgrammingParallel Programming:

Execute programs faster on parallel hardware

Concurrent Programming:Manage concurrent execution threads explicity

BOTH ARE TO HARD!!!


High-Order FunctionsFunções que recebem funções como parâmetros

def funcQ(x : Int) = x * x

def exemploSoma(a: Int, b: Int, f: Int => Int): Int =if (a>b) 0 else f(a) + soma(a+1, b, f)

exemploSoma(1, 10, funcQ)


Tail Recursion


Tail Recursion Se você tem uma função recursiva que chama a sí mesma como ultima ação, você consegue reutilizar o stack frame da execução dessa função.Isso se chama TAIL RECURSION.Isso aumenta a eficiência da execução, sendo idêntica a eficiência de um loop.Na definição, Tail Recursion poderia acontecer mesmo se a chamada ocorresse para outra função, não sendo necessário a função ser chamada por ela mesma.


Pattern Matching

So pattern matching helps you decompose and navigate data structures in a very convenient, compact syntax, it enables the compiler to check the logic of your code, at least a little bit.

The act of checking a perceived sequence of tokens for the presence of the constituents of some pattern.


http://en.wikipedia.org/wiki/Pattern

http://en.wikipedia.org/wiki/Pattern

Imperative and Functional Programming

Um anula o outro? Qual é a melhor?Por que Scala?



Têndencia ou realidade?First class functions have slowly been added to mainstream languages. In 1994, support for lambda, filter, map, and reduce was added to Python.

First class functions were also introduced in PHP 5.3, Visual Basic 9, C# 3.0, and C++11.

In Java, anonymous classes can sometimes be used to simulate closures; however, anonymous classes are not always proper replacements to closures because they have more limited capabilities.

Java 8 will support lambda expressions as a replacement for some anonymous classes.


https://en.wikipedia.org/wiki/Python_(programming_language)

https://en.wikipedia.org/wiki/Python_(programming_language)

https://en.wikipedia.org/wiki/PHP

https://en.wikipedia.org/wiki/PHP

https://en.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic

https://en.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic

https://en.wikipedia.org/wiki/C_Sharp_(programming_language)

https://en.wikipedia.org/wiki/C_Sharp_(programming_language)

https://en.wikipedia.org/wiki/C++11

https://en.wikipedia.org/wiki/C++11

https://en.wikipedia.org/wiki/Java_(programming_language)

https://en.wikipedia.org/wiki/Java_(programming_language)

https://en.wikipedia.org/wiki/Anonymous_class

https://en.wikipedia.org/wiki/Anonymous_class

https://en.wikipedia.org/wiki/Closure_(computer_science)





Como propor o uso da linguagem funcional em sua empresa?




Tenho um problema que faz sentido usar PF ao invés de PI. “Preciso atender a 1 milhão de requisições simultâneas. Tenho um data center matador e meu software precisa trabalhar de maneira concorrente e paralela”.





Jeito ERRADO: “Scala é uma linguagem nova e com conceitos legais! Híbrida, OO e funcional. O código fica bem menos verborrágico. Além de ser divertido passar e receber funções como parâmetro! Vamos utilizar!"





Jeito CERTO: “Vamos atender mais usuários sem precisar gastar com infraestrutura. Nosso ambiente (JVM), já esta pronto para isso. O sistema vai processar mais vendas e consequentemente lucraremos mais!”


Conclusão

“Sou desenvolvedor JAVA, adoro escrever getters e setters igual um maluco e amo JVM”. Utilize SCALA! “Java é uma porcaria! Odeio a JVM! Fica bem mais rápido e leve (e colorido) com Ruby”. Utilize ERLANG!

SE faz sentido. POR QUE NÃO?

Tire proveito do Hardware!

Faça mais simples!

lembre-se: Manutenabilidade faz parte da QUALIDADE do SOFTWARE. No final das contas o que importa é código lipo, modular e reutilizável. EVITE RETRABALHO!


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