如何使用 F# 實現 Proxy Pattern？

Proxy Pattern 是 OOP 中著名的 Design Pattern，尤其可在不改變 interface 的前提下，就能控制該物件的使用，F# 既然是 Function First Language，就讓我們以 function 的角度重新實現 Proxy Pattern。

Version

macOS High Sierra 10.13.3

.NET Core SDK 2.1.101

JetBrains Rider 2017.3.1

F# 4.1

User Story

假設你在處理訂單，只有會員才能享受 全館八折 ，其他人都只能原價購買。

• 目前已經有 MemberService.isMember() 判斷是否為會員
• 目前已經有 OrderService.getPrice() 可根據折購計算售價
• 在 MemberService.isMember() 與 OrderService.getPrice() 不修改的前提下 ( 開放封閉原則 )，計算出售價

Task

直接使用 FP 的思維完成需求。

Definition

Decorator Pattern

在不改變原有 interface 的前提下，控制 service 的使用

首先思考 Proxy Pattern 的本質：

1. Proxy 與 RealSubject 之間的 interface 必須相同
2. Client 藉由 Proxy 控制 RealSubject 的使用

只要能達到這兩個目標，就算完成了 Decorator Pattern。

OOP 思考方式

• 為了讓 Proxy 與 RealSubject 的 interface 要相同，所以必須訂出共同的 interface
• Proxy 必須以 state 記住 RealSubject，client 才能透過 Proxy 使用 RealSubject
• Proxy 可以加上邏輯，控制 RealSubject 的使用

FP 思考方式

• Proxy 與 RealSubject 都是 function，不用事先定義 interface，反正只要 interface 不同，在 if … else 、 Pattern Matching 或 try catch 一定會錯
• Proxy 與 RealSubject 都是 function，既然 interface 都相同，由 RealSubject 切換到 Proxy 就不用修改程式碼
• Proxy function 可加上邏輯，控制 RealSubject function 的使用

Implementation

MemberService.fs

namespace MemberLibrary

module MemberService =
    let isMember account = account = "Sam"

isMember() 判斷是否為 會員 。

實務上判斷 是否為會員 與資料庫有關，本文主要是談 Proxy Pattern，就只簡單的判斷會員是否為 Sam 即可。

OrderService.fs

namespace OrderLibrary

module OrderService =
    let getPrice discount price = price * discount * 1.0

計算 全館八折 ，之所以加上 * 1.0 ，是為了讓 Type Inference 推導出 discount 與 price 的型別為 float 。

當使用 function pipeline 時，最後一個參數可以自動被 pipeline，所以設計 function parameter 時，將要使用 pipeline 的 value 放在最後一個 parameter，才能發揮 pipeline 的優勢

Program.fs

open MemberLibrary
open OrderLibrary
open System

[<EntryPoint>]
let main argv =
    let account = "Sam"
    let originalPrice = 800.0
    let discount = 0.8
    
    let isMember = MemberService.isMember account
    
    let orderProxy =
        match isMember with
        | true  -> OrderService.getPrice
        | false -> fun _ price -> price 
    
    originalPrice
    |> orderProxy discount
    |> printf "Real price : %0.0f"        

    0 // return an integer exit code

// Real price : 640

11 行

let isMember = MemberService.isMember account

由於會由 MemberService.isMember() 判斷是否為會員，先判斷並將結果 binding 到 isMember 。

13 行

let orderProxy =
    match isMember with
    | true  -> OrderService.getPrice
    | false -> fun _ price -> price

將 OrderProxy class 退化成 orderProxy() function，其 interface 仍然為 float -> float -> float ，Type Inference 會自動推導，若有違反，Pattern Match 就會報錯。

orderProxy() 本質為 function，由於 closure 機制，可以自然使用到 function 外面的 isMember ，因此不必使用 parameter 方式傳入。

Pattern Matching 根據 isMember 結果回傳 OrderService.getPrice() ，或者全新的 Lambda function。

| false -> fun _ price -> price

由於要 return 的 Lambda function 並沒有使用到 discount 計算，使用 _ 代表即可。

16 行

originalPrice
|> orderProxy discount
|> printf "Real price : %0.0f"

將 originalPrice 傳給 orderProxy() 計算，這是個已經考慮 是否為會員 的 orderService() ，最後再傳給 printf() 顯示。

Summary

回想 Proxy Pattern 的本質：

1. Proxy 與 RealSubject 之間的 interface 必須相同
2. Client 藉由 Proxy 控制 RealSubject 的使用

雖然沒有特別定義 interface，但 orderProxy() 與 OrderService.getPrice() 的 signature 都是 float -> float -> float ，若 function 的 signature 不同，在 Pattern Matching 就會編譯錯誤，與原本 Proxy Pattern 定義 interface 的本質相同。

FP 則藉由 Proxy Function 控制 RealSubject function 的使用，與原本 Proxy Pattern 藉由 Proxy 控制 RealSubject 使用的本質相同。

Conclusion

• Proxy Pattern 本質就是 delegation，但 object 的 delegation 沒 function 簡單直覺，所以才需要搭配 interface；但若純 function，連 interface 都不需要，而且也能享受 strong type 的編譯檢查

Sample Code

完整的範例可以在我的 GitHub 上找到