游戏编程的未来 —— FRP（函数式反应型编程）

编程范式

先要说说编程范式。

编程范式(Programming
paradigm) 其实就是计算机编程所使用的方法，是设计程序结构所采用的设计风格。

目前主流的编程范式有：命令式编程(Imperative programming)、函数式编程(Functional programming)、面向对象编程(Object-oriented programming)等。我们普通码农最熟悉的应该就是面向对象编程了。

我们常见的架构、设计模式等都是在面向对象这个范式下面进行的设计，而编程范式则是更高一层的概念，它关注的不是怎么用写程序来解决问题，而是关注各种不同的设计程序的思考方式。

最近，函数式编程 越来越流行，我们也开始关注编程范式这个概念了。编程范式有很多种，维基http://en.wikipedia.org/wiki/Programming_paradigm 列出来的大大小小的编程范式有几十种之多。

反应型编程

再说一下反应型编程。

反应型编程(Reactive
programming) 有的中文翻译为 响应式编程，也是一种编程范式。这种编程范式面向和关注数据流和变化的扩散，它可以方便的建立动态的数据流，其底层机制会让数据流的变化自动扩散到相应的逻辑。

使用维基的例子可以清楚说明这个思想:

一个语句：

a
= b + c

在命令式编程语言中，这个语句一旦执行完毕，b 和 c 再发生变化就和 a 无关了，a 并不会跟着变化。如果需要 a 变化时，我们一般会封装一个类似 update_a() 这样的函数，在 b 或 c 变化的时候调用一下，来更新a。

而在反应型编程的思想中，上面的语句实际上是建立了 a 和 b、c 的关联关系，这样，当 b 或 c 发生变化的时候，a 可以自动变化。

注意这只是一个思想，或者说是目标，我们可以使用个各种语言来实现这个目标，并不是说必须要有一种专门的反应型编程语言，当然，语言可以根据这个思路来设计，会让反应型编程的实现更为简单。

更详细的说明可以参考这篇文章：异步编程与响应式框架

面向对象的反应型编程

上面的例子，大多数情况下，在面向对象编程语言中，a 也是不会跟随 b 或 c 变化的，但实际上，因为面向对象的确是一种很强大的编程范式，我们可以利用它来实现一些反应型编程的思想。例如上面的例子，我们有两种方法可以模拟反应型的特点：

我们可以把 a 定义为一个函数对象，重载 b 和 c 之间的 

+

 ,
每次使用 a 的时候都是一个函数调用，这样可以保证 a 为正确的值。

重载对 b 和 c 的赋值操作（set方法），在其中调用更新 a 的逻辑。这种方法比方法1更高效一些，我们平时写程序很多时候已经在这样用了。

函数式编程

函数式编程（Functional programming）虽然最近才变得流行，但是它却不是一个新的概念，其代表语言 Lisp 早在上个世纪50年代就有了。

关于函数编程的信息和介绍到处都是，不再多说了。函数式编程为什么现在才开始流行起来，我觉得有几个原因：

性能 函数式编程是一种抽象层度很高的思维方式，和冯诺依曼体系的思维有很大不同，因此长期以来，没有很高性能的编译器。直到目前，随着硬件水平和编译技术的发展，才使得函数式编程具有真正的工业实用价值。

编程语言的发展 各种编程语言不断从函数式编程的思想中“窃取”元素，像 lambda，匿名函数，函数绑定，map/reduce 这些概念已经广泛普及，就连 c++ 都加入了 lambda 试图焕发青春。这些都给函数式编程的流行扫除一些障碍。

需求发展 软件行业已经发展了几十年，码农们已经写了无数代码，解决了无数的问题，很多需要软件的领域都有了相应的软件，目前软件业已经不是解决从无到有的基本需求了，需求正在变得越来越复杂，变化也越来越快，传统的面向对象的思维已经越来越难以应付复杂和快速变化的需求，很多程序员把希望寄托在了函数式编程上。

函数式反应型编程

这才说到正题，不过相信你已经明白这个概念了。恩，函数式反应型编程（Functional Reactive Programming(FRP)）就是利用函数式编程的基本元素，实现反应型编程范式。

1997年 Conal Elliott 和 Paul
Hudak 发表论文 《Functional
Reactive Animation》 正式提出了函数式反应型编程的概念，并且用 Haskell 实现了
FRP。其中 Paul Hudak （耶鲁大学教授）就是 Haskell 的设计者之一。Haskell 是最近非常流行的函数式编程语言，有两本通俗的 Haskell 入门书推荐：《Learn
You a Haskell for Great Good!》 和 《Real
World Haskell》，都可以免费在线阅读。

2012 年 Evan Czaplicki 发表论文 《Elm:
Concurrent FRP for Functional GUIs

》 推出了 FRP 编程语言 Elm.

Elm 是专门为 FRP 设计的一种函数式编程语言，它的编译器会将它编译成 HTML，CSS 和 Javascript，在浏览器中运行。它非常适合用来开发强交互的GUI程序，在它的官网上有一些例子：http://elm-lang.org/Examples.elm

强交互的 GUI 程序，不就是游戏嘛！

Elm 的文档中也对 FRP 进行了简单明了的介绍（http://elm-lang.org/learn/What-is-FRP.elm），其中关于为什么FRP是个好主意 是这样说的：

FRP 是一种陈述式的 GUI 程序设计方法，这和传统的编程方法有很大不同。传统方法关注‘what’和‘how’，而一个陈述式的语言让你可以只说明显示什么内容，而不用去编程告诉计算机具体怎么做。

当前多数 GUI 编程框架都不是陈述式的，这让程序员陷入各种琐碎而不必要的细节之中，忙于处理用户输入，然后手动更新显示内容。

而在 FRP 中，很多无关细节都交给编译器来处理，程序员可以解放出来处理更重要的事情。这意味着不再有事件处理器，不再有回调函数，不需要操作 DOM，这些在 Elm 实现的 FRP 中都不需要。

FRP 看起来确实十分美好，或许它真的是游戏开发的未来。有开发者说我为什么从基于组件的游戏引擎转向
FRP。

FRP 的发展一方面是来自 Elm、Haskell 这些较新的函数式语言，另一方面，由于传统语言也不断加入函数式编程的元素，所以也出现了一些基于传统语言的 FRP 框架，其中 ReaciveCocoa 就是基于
ObjectiveC 的 FRP 框架，在 GitHub 上非常活跃，有3000多个赞(star)

我是最近才开始关注 FRP，无法给出更深的解释，更专业的介绍可以参考下面的资料：

参考资料

http://www.infoq.com/cn/articles/functional-reactive-programming

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

http://blog.leezhong.com/ios/2013/06/19/frp-reactivecocoa.html

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

http://blog.zhaojie.me/2010/09/async-programming-and-reactive-framework.html

http://lambdor.net/?p=171

http://www.alexcurylo.com/blog/2013/03/27/reactivecocoa/

http://stackoverflow.com/questions/13341937/whats-the-status-of-current-functional-reactive-programming-implementations