Функционално програмиране за напреднали със Scala

Лекции

• 01 – За курса [примерен код]
  • Кратка история на функционалното програмиране
  • Защо Scala?
  • Scala като SCAlable LAnguage. Примерен код
  • Инсталиране и инструменти
  • Hello World
  • Тестове
• 02 – Въведение в езика Scala [код]
  • Принципи на Scala
  • Примитивни и основни типове. Литерали
  • Дефиниции – val, var, def. Типове и type inference
  • Функции
  • Йеархия на типовете
  • Null, Nothing, Unit
  • Контролни структури – if, while, for. Генератори, филтри и дефиниции. Контролните структури и блоковете като изрази
  • Основни операции върху List, String, Range
• 03 – Обектно ориентирано програмиране за отчаяни [код]
  • Номинално срещу Структурно типизиране
  • ООП primer
  • Classes
  • Object и Companion Objects
  • Uniform Access Principle
  • Case classes
  • Traits
  • Дискусия за ООП + ФП
• 04 – Основи на функционалното програмиране [код]
  • Функции в математическия смисъл
  • Референтна прозрачност (referential transparancy)
  • Модел на изчисление чрез заместване (substitution model)
  • Функциите като първокласни обекти
  • Рекурсия, опашкова рекурсия
  • Неизменяемост
  • Персистентни структури от данни (List, Vector, ...)
  • Функционален тип, функционални литерали (ламбда функции)
  • Композиция на функции
  • Функции от по-висок ред - map, filter, foldLeft и други
• 05 – Currying, наредени n-торки, колекции [код]
  • Currying
  • fold и операции чрез fold
  • Използване на типовете от определена сигнатура като изразно средство и за насоки за имплементация (примери 1)
  • Наредени n-торки
  • Връщане на множество резултати чрез n-торки
  • Import – включване на елементи от други именовани пространства – пакети и обекти
  • Частични функции
  • Колекции – List, Map, Set, Array
  • Някои общи операции върху колекции – map, filter, foldLeft, forall, exists, groupBy, zip, partition, splitAt и други
  • Йеархия на колекциите
  • Изменяеми и неизменяеми колекции
  • flatten, flatMap и връзка с for
• 06 – Съпоставяне по образци и алгебрични типове от данни (ADTs) [код]
  • Съпоставяне по образци (pattern matching) и деструктуриране чрез match
  • Съпоставяне по образци/деструктуриране при дефиниране на променлива (при val, var или for)
  • Частични функции. Синтаксис за частични функции чрез съпоставяне по образци
  • Алгебра. Алгебрични типове от данни (algebraic data types)
  • Продуктови типове (product types)
  • Сумиращи типове (sum types)
  • Комплексност на типове
  • Проблеми с null
  • Опционалност и Option. Трансформации върху Option
  • Елиминиране на нелегалните състояния чрез ограничаване на възможността за тяхното представяне
  • Имплементация на деструктуриране за тип, extractor-и – unapply. Примери с Email и Regex
  • Използване на типовете от определена сигнатура като изразно средство и за насоки за имплементация (примери 2)
• 07 – Ефекти и функционална обработка на грешки [код]
  • Комплексност на функции
  • Ефекти
  • Видове ефекти – частичност, изключения/грешки, недетерминизъм, зависимости/конфигурация, логване, изменяемо състояние, вход/изход, асинхронност, и други. Типове зад тях
  • type дефиници
  • Option, Try. Проблеми с изключенията
  • Either. Моделиране на грешки
  • Комбиниране на ефекти
  • IO ефект за вход/изход. Предимства
  • Разделение на чисто функционално композитно изграждане на план (без странични ефекти) от изпълнение на плана (водещо до странични ефекти)
  • Ковариантност и контравариантност на типове
  • Ковариантни и контравариантни ограничения на типовете при използването им
• 08 – Implicits
• 09 – Laziness
  • Стриктно и нестриктно изчисление [код]
  • Потоци (Streams) [код]
• 10 – Конкурентно програмиране [код]
  • Трансформиращи, интерактивни и реактивни програми
  • Характеристики на физическия свят
  • Цел: моделиране на програми, които да са част от физическия свят и да взаимодействат с него
  • Конкурентност и паралелилизъм – припрокритие и разлики на термините
  • Дистрибутираност и реактивност
  • Примери за конкурентни модели
  • Какво прави един модел подходящ? Примерни характеристики
  • Нужда от комуникация между конкурентни примитиви
  • Нишки, happens-before релация върху JVM, проблеми на нишките
  • Callback функции. Ползи и проблеми
  • Future – ефект за асинхронност
  • Моделиране на Future, следвайки ползите и принципите на IO
  • Функционалното програмиране като съвкупност от изрази. Декларативност на изразите. Еднозначно определяне на зависимостите чрез изрази, дърво от зависимости (дърво на израз). Пренасяне на свойствата на изразите върху ефектните операции
  • Eager и lazy Future-и
  • Реализация на Eager Future. Future и Promise. Примерно използване
  • Реактивност на Future
  • Future в Scala. ExecutionContext
  • Помощни функции при работа с Future за чести сценарии
  • Сравнение между асинхронност и синхронност
  • Асинхронни HTTP client и HTTP server чрез Future
  • Lazy Future. Примери чрез Task от библиотеката Monix
  • (опционално, непокрито на лекцията: ) Актьорски модел. Прости примери. Актьорите като конкурентен примитив
• 11 – Type classes [код]
  • Абстрактност като помощно средство в програмирането и абстрактност в математиката
  • Какво е type class. Пример чрез моноид
  • Контекст в програмния код. Контекстност на type class-овете в Scala
  • Context bound
  • Защо спазването на аксиомите е важно. Разлика между fold и foldLeft
  • Сравнение между ООП класовете и type class-овете
  • Полиморфизъм и видове полиморфизъм
  • Други type class-ове – Numeric, Ordering, (опционално, непокрито на лекцията: ) типове за информация чрез ClassTag и TypeTag
  • Type class-ове за преформатиране, пример за JSON сериализация
  • Логически изводи при търсене на implicit стойности, логическа типова система
  • Monoid и Semigroup в библиотеката Cats
  • Multiversal срещу universal equality, Eq в Cats
  • Пример за type class-ове на повече типове, линейно пространство в Spire
• 12 – Монади и функтори [код към лекцията] [примерен код с квадратни уравнения]
  • Ефекти. Абстракция над общите операции на ефекти
  • Композиране на функции. Аксиоми
  • Ефектни функции
  • Монада – type class за композиране на ефектни функции
  • Дефиниция на монада чрез compose и unit. Аксиоми
  • Дефиниция чрез flatMap и unit. Аксиоми
  • Производни операции на монади. map, flatten, zip, map2, sequence и други. Алтернативни дефиници
  • Реализация на type class за монада, с помощни операции
  • Монадни инстанции на основни ефектни типове
  • Реализация на Maybe (алтернативно име на Option), монадна инстанция към Maybe и пример за работа с получените монадни операции
  • State монада
  • Функтори като генерализация на монадите
  • Имплементации на функтор и монада в Cats
  • Композитност на функтори
  • Композитност на монади, описани на случаи, в които се композират, и в които не
  • Нули на монади
  • Примери за програма, решаваща квадрано уравнение
• 14 – Модулност и Web програмиране със Scala [код към модулност] [код към Web програмиране] [примерен Web магазин]
  • Dependency injection. Реализация чрез ООП конструкции. Ползи
  • Навързване на зависимостите
  • Compile-time dependency injection
  • Thin cake pattern
  • Как да разделим програмата ни на модули? Ръководени от домейна
  • Функционалното програмиране за моделиране на домейн
  • Web и HTTP като (инфраструктурен) домейн
  • Примери с Play Framework – обща структура, модули, HTTP DSL, routing, контролери, typeclass-ове за JSON сериализация и десериализация, парсване на тялото на request
  • Shopping приложение

Build-ване

Setup

Имате нужда от инсталиран pandoc.

Проектът има submodule зависимост към reveal.js. При/след клониране на репото инициализирайте модулите:

git submodule update --init

Генериране на лекция

cd lectures
./generate-presentation.sh <лекция>

Генериране на всички лекции

cd lectures
./build.sh

Стартиране на REPLesent script

Свалете пакета REPLesent от https://github.com/marconilanna/REPLesent и го настройте според инструкциите.

Сложете script файловете (*.txt) в директорията на REPLesent и след като го стартирате, изпълнете в конзолата командите:

val replesent = REPLesent(source="02-scala-intro-code.txt",intp=$intp)
import replesent._

като използвате подходящия файл за съответния script.