思维转变五月到啦！

介绍

大家好！希望大家都一切顺利。

今年过得真快，转眼就到 Mindshifting May 了。这大概是我最期待的一个月，主要是因为这个月有 Prolog！

希望你们喜欢 Analytical April。参加的人非常多，我觉得它是目前最成功的月份之一。四月里我还和 Simon Peyton Jones 聊了一次，作为 Functional February 的补录访谈。那次访谈真的很棒，我强烈推荐你回看，哪怕只是为了那句绝妙的话：“当命令式编程的石灰岩被侵蚀殆尽，底下显露出来的将是函数式编程的花岗岩。”

好了，进入 Mindshifting May！和往常一样，Erik 和我先给大家简单介绍一下这个月的主题，以及我们要探索的几门语言。

这个月我们足足有六门语言：Ballerina、Pharo、Prolog、Red、Tcl（Tickle）和 Unison。这些语言每一门都和比较“主流”的语言很不一样，所以建议你多试几门，感受一下它们的不同之处。我特别推荐 Prolog，因为它是我这一生中写代码写得最享受的语言之一。Erik 也对 Unison 充满热情，所以那也是一门值得一试的语言。

徽章

要拿到 Mindshifting May 徽章，你需要在五月期间用其中任意一门语言完成任意五道练习。

还有贯穿全年的 12in23 徽章。要拿到它，你需要用这门语言解出五道精选练习。如果你是在五月之后看到这些内容，这一部分在年内任何时候都可以完成，所以你没有错过。挑选这些练习并不容易，因为这些语言彼此差异太大，所以我们选了一些更通用的练习，解起来有趣，也适合探索不同的解法。

• 首字母缩写：把一个短语转换成的首字母缩写
• 等字母词：检查一个短语里是否含有重复的字母
• 罗马数字：把十进制数字转换成罗马数字
• 雨滴：把一个数字转换成雨滴声
• 太空时代：计算一个人在太阳系各行星上的年龄

这些练习以及前几个月的练习都可以在 #12in23 页面上找到。

语言概览

下面我们逐一深入了解一下这些语言。

Prolog：

• 思维方式不同。程序被定义为一组关系。然后你通过合一（模式匹配）来“查询”这个关系数据库，找出答案。非常适合基于规则的系统
• 语法很少，只有一种数据类型（项）和一种语言结构元素（子句）。子句完全由项构成，可以定义事实或规则。
• 非常声明式。不必太关心计算是怎么进行的，而要更关注应该计算什么。很多情况下，这意味着更少的代码
• 专为查询大型搜索空间而设计。支持不同的搜索策略（深度优先、广度优先），并支持自动剪枝

Unison

• Unison 代码里没有版本冲突！Unison 函数知道自己依赖项的哈希值，因此能找到它需要的正确版本代码。
• Unison 支持在本地开发界面和托管仓库中实时浏览代码，所以你总能点进去查看所依赖库的源代码。
• Abilities 是一种以纯函数式方式管理“效果”（例如 IO）的方法

Pharo

• 语法极少，整个语法能写在一张明信片上（只有 6 个保留字！）。消息语法模仿自然语言，有主语、动词和补语（between: 1 and: 2 +）。语义也很简单（例如极其简单的优先级规则）。这让它更容易学习和阅读
• 一旦跨过最初的学习曲线，开发效率就非常高。原因有很多，包括简单的语义和极少的语法，也有后面会提到的 Pharo 一些突出特性
• 能在大多数平台上运行（Windows、macOS、Linux，并支持 ARM），运行在快速的虚拟机（OpenSmalltalk）之上
• 它不只是一个 Smalltalk 实现，而且仍在积极开发中（最新的 Smalltalk 版本是 1980 年的 Smalltalk 80）
• 社区友好

Tcl（读作 “tickle”）

• 语法极少，只有 12 条规则，一张纸就能写下。语义也相对直白。这让程序容易阅读和学习
• 通过协程实现简单的并发，可以让异步代码写起来像同步代码一样
• 内置事件循环，用于网络编程和异步文件 I/O
• 成熟，但仍在演进

Ballerina

• 通过语言内置查询，对 JSON、XML 和表格数据提供类型安全的声明式处理，是一等公民级别的支持
• 灵活的类型，结构化类型（鸭子类型）很常见。封闭类型用于实现子类型，而开放类型则能优雅地处理发送过来的过多数据。用于 HTTP 资源时内置数据绑定和验证
• 内置对常见集成模式和连接器的支持，包括分布式事务、补偿和断路器
• 每个 Ballerina 程序都能被任何 Open Telemetry 工具自动观测，让你完全掌控并看清代码的行为和性能。
• 通过 strand（轻量级线程）实现出色的并发。非阻塞 IO 调用很容易。编译器可以帮助检查 worker 之间的发送和接收调用，避免死锁。不可变性对网络编程也很有利
• 通过联合类型显式处理错误，并用 check 语法糖来帮忙

Red

• 轻量。整个工具链下载下来约 1.5 MB，单个可执行文件。
• 可移植。交叉编译容易。生成的二进制文件小，且没有依赖。内存占用低。
• Red 有自己的元语言和数据格式（类似 LISP）。程序可以转换和读取代码。
• 响应式：对象可以互相链接，从而减小程序的体积和复杂度（想想 Excel 表格）

这些语言用在哪些地方？

Prolog：

• 人工智能（IBM 的 Watson）
• （自然）语言处理
• 用于知识库的分布式数据库（TerminusDB）
• 甚至被用来描述 Java 虚拟机的类型规则

Unison

• 用于编写分布式系统
• 通用 Web 服务
• 批处理计算任务

Pharo

• 用于交互式工具
• 应用于差异很大的领域：在线交易平台，以及投资管理的云端工具
• 国防行业的用户界面和交互原型设计
• 用于活动策划的 Web 应用
• 用于探索 API、数据和系统的可塑开发环境工具

Tcl

• 用作胶水代码或嵌入到其他系统中
• 用于 CISCO 路由器的图形界面
• 各种制造系统
• NASA 多次使用它
• 其他大公司还包括 Pixar、Boeing、Intel、NBC 等等。
• Tk 这个窗口工具包已被 perl/python/ruby 等其他“脚本”语言采用。
• Expect 是一个用来自动化交互式 CLI 应用的工具

Ballerina

• 用于云原生应用
• MOSIP 使用它。MOSIP 是一个基础身份平台，帮助政府和其他组织以低成本实现数字身份和基础身份系统。

从编程角度看，这些语言有什么有趣的地方？

Prolog：

• 逻辑编程语言（最早的一批之一），本身就是一种范式（和面向对象、函数式编程一样）
• 动态类型

Unison

• 纯函数式语言
• 静态类型

Pharo

• 面向对象的语言，但属于 Smalltalk 意义上的面向对象。和“常规”面向对象语言不同：没有构造函数，没有类型声明，没有接口，也没有基本类型。
• 动态类型

Tcl

• 多范式：支持面向对象、命令式和函数式风格
• 动态类型

Ballerina

• 多范式：面向对象、函数式和声明式
• 静态类型

Red

• 多范式：命令式、函数式、面向对象、符号式和响应式
• 静态类型

它们各自有哪些突出特性？

Prolog：

• 灵活。许多内置谓词能在多个方向上工作。可以用同一套语法查询和创建数据。有些在其他语言里很棘手的问题，在这里轻而易举
• DCG 就像一个内置的解析器组合子，非常适合解析、生成、补全和检查序列
• CLP 是一种用约束来定义程序的高效方式

Unison

• 代码不是文本，而是（不可变的）数据。代码存储在数据库里，通过 Unison Codebase Manager 访问和更新。文本文件只是把代码放进数据库的一种方式。不可变数据还意味着测试结果可以被缓存，类型检查也只需做一次
• 定义通过哈希值引用，而不是通过名字。这被称为“内容寻址”代码。一个定义的语法树决定它的哈希值。没有版本冲突，重命名也很简单。
• Unison 文档是语言中的一等实体，并且始终与它们所描述的函数保持同步。你可以在文档里嵌入可运行的示例，并确保示例代码能编译通过。
• 非常适合云计算：不需要构建，函数可以即时分发，为 Unison 服务间通信编写编解码器的时间也更少。

Pharo

• 直白的执行模型：一切都是对象，执行完全通过消息发生（消息本身也是对象）。连控制流也是通过消息完成的。这个模型虽然简单，却非常强大。和其他面向对象语言很不一样。
• 你的代码存在于 Pharo 镜像里，而不是文本文件中。Pharo 镜像包含应用程序的整个状态，可以在 Pharo 虚拟机中执行。当你保存工作时，Pharo 会把环境的整个状态保存为镜像文件。这个文件包含所有对象、它们之间的关系以及执行上下文。镜像文件可以分享给别人，也可以加载到不同的机器或平台上。这让开发者能轻松地在项目上协作，或分发用 Pharo 构建的应用程序
• 实时而沉浸，运行时通过 Pharo 专用 IDE 即时获得反馈。可以随时运行和修改程序，甚至在程序运行时也可以！强大的调试器，支持重启方法和随时修复 bug

Tcl

• 直白的类型系统：一切都是字符串。“一切都是字符串”曾是 Tcl 的实现方式。如今在底层，它有一套健壮的类型系统，Tcl 实体（无论是字符串、浮点数、数组还是字典）既有特定类型的表示，也有字符串表示。这大大提升了 Tcl 代码的性能，因为它不再需要在字符串之间来回转换。
• “一切以命令运行”。Tcl 没有内置命令。它自带一套命令“标准库”，其中包括 if 和 while 等。添加新的控制流命令非常简单，比如一个 until 循环。覆盖 Tcl 命令也很容易。
• 由于体积小、语义简单，且以 C 库实现，因此很容易嵌入

Ballerina

• 云原生。内置从 JSON 到用户自定义类型的转换。创建（微）服务的语法极其轻量。服务的并发执行是内置的。开箱即支持 HTTP（1 和 2）、graphql 和 gRPC
• 自动生成工件，把你的代码部署到不同的云上。这些工件可以是 Dockerfile、Docker 镜像、Kubernetes YAML 文件，或者无服务器函数。
• 内置把代码可视化为序列图的功能。非常适合可视化代码流程。甚至可以可视化 HTTP 调用

Red

• 非常适合构建和解析领域特定语言／“方言”（Rebol 的术语）。内置了好几种方言：
• Red/System：一种 C 级别的系统编程语言，编译为原生代码
• Parse：一个强大的 PEG 解析器
• VID：一种简单的 GUI 布局创建方言
• Draw：一种矢量 2D 绘图方言
• Rich-text：一种富文本描述方言
• 易用的 GUI。完全跨平台且原生。支持双向绑定、实时更新、事件，并能访问操作系统的各种功能

五月里应该尝试哪一门（或哪几门）？

这些语言各自都很有意思，所以每一门都有值得推荐的理由。

• 如果你对云计算感兴趣，Ballerina 和 Unison 都是很好的选择。Tcl 也有很棒的并发特性
• 如果你熟悉面向对象编程，但想看看另一种诠释，试试 Pharo
• 如果你想体验一下用一门不依赖文本文件的语言编程是什么感觉，可以试试 Pharo 及其独特而强大的 IDE，或者试试配上 Unison Codebase Manager 的 Unison。
• 如果你喜欢极简，Tcl、Prolog、Pharo 和 Red 的语法都相当少，语义也相对简单
• 如果你想看看范式的有趣融合，Ballerina、Tcl 和 Red 都支持多种不同的范式
• 如果你想尝试一些更不寻常的范式，可以试试 Prolog 的逻辑编程、Red 的响应式编程，以及 Ballerina 的声明式编程
• 如果你喜欢函数式编程，不妨看看 Unison，尤其是它的 Abilities。
• 如果你对元编程感兴趣，Tcl、Prolog、Pharo 和 Red 都提供了很好的支持

当然，如果你有时间，我建议你尝试几门！它们每一门都很独特。挑几门推荐语言，去解同一道练习，看看实现差别有多大。