ClojuTRE 2016 演講筆記

講者投影片: 下載連結

這場演講在講 Clojure 用於心理治療 (psychotherapy) 上，一開始講者提出了問題:

對於這些問題，我們可以有一些解法:

而更多的問題，則是沒有足夠的人手在心裡治療上，因此講者提到了可以透過電腦來協助，點子來自於 treatment manuals

而 網路認知行為治療 (iCBT, internet-based Cognitive behavior therapy) 則大部分提供了如上面的那樣的自我治療(sel-help)資訊，這種方式減少了一些問題，比如治療師(therapist)和病患之間的距離

然後後面講者繼續講了一些問題，解法一是用 Clojure 寫了些網頁程式….(嗯，看影片吧) ，而這網頁程式透過 Luminus framework 製作，值得一提的是講者第一個學的程式語言就是 Clojure。

投影片: 下載連結

這場演講第一次聽的時候我傻眼了，於是就再聽了第二次。

講者一開始先稍微講了些關於宇宙 (Universe) 的事情，然後導向愛因斯坦的相對論，我們可以假設有一個觀察者如下

(def observer (atom {:universe u :time t}))

而愛因斯坦說過，時間和觀察者是相對的 (time is relative to observer)，兩個不同的觀察者會看到不同的宇宙 (Universe)，也就是說，有許多不同的宇宙(Universe)存在。

我們可以定義 這個符號為所有可能可以觀察到的宇宙空間( is the set of all possible observable universes)，因此，我們就可以定義 Clojure 程式用來選擇下一個 Universe。

(defn next-u
  "Given an observed universe u, return a possible 'next' universe."
  [u t]
  (rand-nth (filter #(consistent? % u t) 핌)))

而下一個程式碼，則是讓一個觀察者 (observer) 切換到另外一組 Universe 去

(defn switch-universe!
  "Put the given observer in another universe"
  [observer]
  (swap!
   (fn [{:keys [universe time]}]
     {:universe (next-u universe time)
      :time (inc time)})
   observer))

而我們可以這樣執行我們的觀察者:

(defn run-observer
  "Run the observer, giving them the impression of passing time"
  [observer]
  (dorun (iterate switch-universe! observer)))

接下來接到了 Pump-probe technique ，嗯…我不知道他在講啥 (摀臉)….所以只好秀一下他接下來的投影片:

接下來話鋒一轉，突然變成說…在 ClojureScript 中，無論是 Om 或是 Reagent, 我們都有一個地方定義 app state (universe)

;; The app 'universe'
(def app-state
  (atom
   {:drawer {:items [{:name "ear-plugs"}]}
    shopping
    {:items
     [{:name "Coffee" :quantity 2}
      {:name "Milk" :quantity 2}
      {:name "Bird seed" :quantity :lots}]}}))

接著我們就可以用 deref 去查看我們的 Universe (app state)

(deref app-state)

;; or

@app-state

而在這種狀況下，我們滿足了以下兩種規範:

• Consistency

  In the render phase, the value we render is constant

• Concurrency

  We can take our time, nobody is waiting for us!

這種app-state的形式和物件導向 (Object Orientation) 是不同的，我們知道物件導向是這樣的:

Object Orientation: Lots of changing state, scatered around.

講者舉 https://juxt.pro/ 為例，這個網站有很多 state 要去處理，因此我們可以做一個 record 去弄這些 state

(defrecord AppState [data-sources]
  clojure.lang.IDeref
  (deref [this]
    (skup/refresh! this)
    ;; Return the 'universe as a value'
    ))
;; Skippy McSkipface: https://github.com/juxt/skip

接下來我們就可以對這些 state 進行 derefernece 的動作

那要怎樣提昇 referesh 的效能呢?我們可以透過這些支援 time-travel 的 工具 來進行:

而在開發環境，則可以透過 background watchers 來對資料進行更新的動作

而這樣做，講者提出了一個結果:

嗯…我必須承認我聽了兩次還是聽不太懂 = =

最後講者對比了一下 C 和 Lisp:

It seems to me that there have been two really clean, consistent models of programming so far: the C model and the Lisp model.

– Paul Graham

"You're not constructing it like making a tone of source code and compiling it periodically, you're constructing it the way you construct a city: build some of it, it's running all the time, so it's kind of like a live programming language."

– Dick Gabriel On Lisp, Software Engineering Radio Episode 84

終於有看到一場在講 react-native 作用於 ClojureScript 上的演講！！ 這之前我有稍微玩過，但沒認真寫這樣的程式。

關於 ClojureScript 作用在 react-native 上的資料，可以到 http://cljsrn.org/ 去找，或是 Clojurians 的 Slack #cljsrn 頻道。

這場演講先從 react-native 開始介紹，說明它和 Cordova/HTML5 的不同:

接下來則是以開發者的觀點來看 react-native，一個基本的 react-native 程式長這樣:

import React, { Component } from 'react';
import { Text, View } from 'react-native';

class WhyReactNativeIsSoGreat extends Component {
    render() {
        return (
            <View>
              <Text>
                If you like React on the web, yoou'll like React Native.
              </Text>
              <Text>
                You just use native components like 'View' and 'Text',
                instead of web components like 'div' and 'span'.
              </Text>
            </View>
        );
    }
}

而 ClojureScript 的相對應改寫則是:

(ns rn-example.core
  (:require [reagent.core :as r]))

(def react-native
  (js/require
   "react-native/Libraries/react-native/react-native.js"))

(def view (r/adapt-react-class (.-View react-native)))
(def text (r/adapt-react-class (.-Text react-native)))

(defn why-react-native-is-so-great []
  [view
   [text "If you like React on the web, you'll like React Nateive"]
   [text "You just use native components like 'View' and 'Text'
instead of web components like 'div' and 'span'."]])

由上面範例可以看到，除了一開始載入一些 javascript 函式庫需要比較骯髒的手段外，剩下的就很純粹是 Clojure 的資料結構的處理。

而在 ClojureScript 上面，目前有兩個 build tools 針對 ClojureScript 在 react-native 上的:

講者是這樣評論這兩套工具的:

• boot-react-native

  Uses boot, works closer to the RN packager but is slower and inferior out of the box experience (persornal experience)

• re-natal

  Uses leinigen, runtime errors are not traceable, templates for re-frame, om.next and rum

而最常用的前端框架則是基於 reagent 的 re-frame 。

測試方面，則是需要透過 react-native-mock 去對 ract-native 組件進行測試，圖片和函式庫則是透過 mockery 來進行測試。

至於效能的比較，就直接看投影片吧：

本場次為 rum 這個 ClojureScript 對於 React.js 的封裝的作者的演講，講者 tonsky 同時也是許多知名 Clojure/Script 函式庫專案的維護者。

tonsky 一開始介紹幾種不同在 ClojureScript 上對於 React.js 的封裝函式庫，然後介紹自己設計 rum 的幾個動機，其中一個是更好的與 datascript 或是其他資料儲存函式庫相容。

所以基本的 rum 程式長怎樣呢?

(rum/defc label [text class]
  [:div.lbl {:class class} text])

(rum/mount (label "Hello" "header")
           js/document.body)

包含 state 的複雜點的範例則是:

(def mixin
  {:will-mount
   (fn [state]
     (assoc state :key (atom nil)))})

(rum/defc label < mixin [text class]
  ([:div.label {:class class} text]))

而 rum 也支援 serveri-side 渲染 ( Om.Next 也支援囉~ )，運作的流程是這樣:

那用 rum 有什麼好處呢？講者提出了以下幾點:

• Complex single-page apps with fine control
• Custom/mixed state models
• Server-side rendering and templating

而用 rum 的壞處則是:

• Doesn't teach you how to write apps

Owl Lisp 是一個純函數式的 Scheme 實現，講者為 owl-lisp 作者，此一專案作為寵物專案 (pet project, 閒暇時做的好玩專案或是殺時間用) 從 2011 年開始自今。

這場演講前面基本上在講古，包含了一些圖靈機、lambda 演算法以及 LISP 語言的故事，後面開始介紹 owl-lisp ，這是一個依照 R7RS 標準的 Scheme 語言。

投影片連結: 線上看

Easy things should be easy and hard things should be possible.

– L. Wall

老實說我聽不太懂講者在講什麼….. Orz…

不過講者提到一個他寫的函式庫:

然後…我還是聽不懂，所以只好把他 quote 的名言秀一下了 orz…

This is possibly Clojure's most important property: the syntax expresses the code's semantic layers. An experienced reader of Clojure can skip over most of the code and have a lossless understanding of its highlevel intent.

– Z.Tellman, Elements of Clojure

接下來講者稍微提到了 clojure.spec 這個預計要在 Clojure 1.9 加入的函式庫，可以減少查找問題的時間，以及 gorilla-repl 這種類似 ipython notebook 的工具。

在後面，講者終於講到前面他說的函式庫 huri ， 你可以透過他在 gorilla-repl 上畫圖。

投影片連結: 線上看

klipse 是一個完全運作在瀏覽器上的 cljs REPL，可以動態的驗證 ClojureScript 的運作，該作者同時也寫了不少關於 ClojureScript 運作的文章。

本次演講除了說到 ClojoureScript 的部份，也提到 klipse 可以執行 ruby, python 程式碼，我猜他大概有實現一個簡單的解釋器才對，還沒去看這部份的程式碼。

投影片連結: 點我下載

本篇講述講者實作分佈式版的 fold 函式，並透過 AWS lambda 來加速運作。

講者提供了一個查找類似詞的函式來描述整個要解決問題的狀況:

(defn similar-words-1 [word words min-distance]
  (->> words
       (map (partial levensthein-distance word))
       (filter (fn [[d _]] (<= d min-distance)))
       (reduce group-by-distance {})))

(similar-words-1 "word" ["sword" "lord" "card" "cat"] 2)
;; => {1 #{"sword" "lord"}, 2 #{"card"}}

當然我們可以把這樣的程式改用 transducer 改寫，來提昇程式的效能

(defn similar-words-2 [word words min-distance]
  (transduce (comp (map (partial levensthein-distance word))
                (filter (fn [[d _]] (<= d min-distance))))
             group-by-distance
             words))

但是這樣的程式無法並行運算，因此我們再用 fold 來改寫

(defn similar-words-3 [word words min-distance]
  (r/fold (partial merge-with concat)
          group-by-distance
          (r/folder words
                    (comp (map (partial levensthein-distance word))
                       (filter (fn [[d _]] (<= d min-distance)))))))

不過有一個問題，fold 會同時執行兩個函式，一個用來執行 reduce，稱為 reducing function ，另外一個則是用來合併結果，稱為 combining function ，而 reducing function 會並行的執行。( 參考資料 )

fold uses two functions: a "reducing" function, which it calls as a regular reduce across segments of the input collection, and a "combining" function, which combines the results of these reductions.

因此我們可以再把這個程式改寫

(defn similar-words-4 [word words min-distance]
  (r/fold (partial merge-with concat)
          ((comp (map (partial levensthein-distance word))
              (filter (fn [[d _]] (<= d min-distance)))) group-by-distance)
          words))

這樣改寫後，效果好多了，但是還有最後一個問題: 並行化的 fold 只能運作在 non-lazy sequence 上，於是再加一些手腳。

(defn similar-words-5 [word words min-distance]
  (r/fold (partial merge-with concat)
          ((comp (map (partial levensthein-distance word))
              (filter (fn [[d _]] (<= d min-distance)))) group-by-distance)
          (vec words)))

跑出來的結果如下，在講者的 HP zBook 筆電 (i7 雙核)上執行的結果是這樣的

• 一般版本: ~175 s
• Transducer: ~170 s
• Parallel fold: ~108 s

做完這些測試後，講者想到了，是否分佈式的 fold 可以提供更好的效能?

講者選用了 AWS Lambda 以及 Amazon SQS 來進行這個測試，整體的架構是這個樣子的:

接下來你要在你的 project.clj 加入以下這些設定

:plugins [[lein-clj-lambda "0.5.1"]]
:lambda {"demo" [{:handler "distributed-transducers-poc.LambdaFn"
                  :memory-size 1536
                  :timeout 300
                  :function-name "distributed-transducers-poc"
                  :region "eu-west-1"
                  :policy-statements [{:Effect "Allow"
                                       :Action ["sqs:*"]
                                       :Resource ["arn:aws:sqs:eu-west-1:*"]}]
                  :s3 {:bucket "mhjort-distributed-transducers-poc"
                       :object-key "lambda.jar"}}]}

然後使用下面命令進行 deploy

lein lambda install demo

講者給出了範例，示範用 fold 以及 dfold 執行程式的狀況

(ns distributed-transducers-poc.demo
  (:require [distributed-transducers-ppc.rc :refer [dfold]]
            [clojure.core.reducers :as r]))

(r/fold + ((map inc) +) (range 100000))

(dfold + ((map inc) +) (range 100000) 2) ; <= 2 is how many instance you run

那… 哪些資料會被送到 SQS 呢?

• 要被執行的東西 (Chunk of items to be processed)
• Reduct function

而在最後，使用分佈式 fold 的程式會變成這樣

(defn similar-words-6 [word words min-distance]
    (dfold (partial merge-with concat)
           ((comp (map (partial levensthein-distance word))
               (filter (fn [[d _]] (<= d min-distance)))) group-by-distance)
           (vec words)
           10))

而最後整體測試結果則是:

• 筆電 (一般): ~175 s
• 筆電 (transducer): ~170 s
• 筆電 (parallel fold): ~108 s
• AWS Lambda (10 nodes, cost 0.01 $): ~40 s
• AWS Lambda (20 nodes, cost 0.02 $): ~28 s

講者為 LambdaIsland 的維護者，該網站提供了一系列的 Clojure/ClojureScript 教學，若有興趣的話可以付費訂閱。

clojure.spec 是 Clojure 預計在 1.9 版加入的新功能，對於 Clojure 這種動態型別語言而言，雖然容易開發，但是一旦你傳送給函式的型別不對，就很可能造成除錯不易。

在 clojure.spec 出現之前，比較有名的型別檢查是 core.typed 以及 schema ，而 clojure.spec 將會成為 buildin 在 Clojure 的一部分函式。

clojure.spec 的加入並不會導致程式執行變慢，用到他的時間只有在開發時使用 REPL 以及編譯的時候，所以到底要怎樣用呢？

如果你是 leinigen 的用戶，更改你的 project.clj 成如下

(defperoject myproject "0.1.0-SNAPAHOT"
  :dependencies [[org.clojure/clojure "1.9.0-alpha13"]])

boot 的用戶則是在你的 build.boot 加入

(set-env!
 :dependencies '[[org.clojure/clojure "1.9.0-alpha13"]])

於是讓我們開始使用 clojure.spec 吧! 講者假設現在有一個機器人主廚 (Robot Chef) 正在弄一份菜單 (recipes)，而這份菜單內容是這樣的:

(def tomato-sauce-recipe
  {:robochef/ingredients [250 :g "peeled tomatoes"
                          3 :clove "garlic"
                          5 :g "pepper"]
   :robochef/steps ["heat a pan"
                    "throw everything in"
                    "stir"]})

像這種透過 / (slash) 組成的 keyword (關鍵字)，我們稱呼為 namespace keyword

:grettings/kittos
;; => :grettings/kittos

為何要用 namespace keyword 呢？一個原因是可以避免到名稱衝突，所以我們可以把所有的 keyword 合併在同一個 map 中

{:http/method :get
 :robochef/method :stir}

實際上在 Clojure 中，變數也是包含在 namespace 中的

(ns robochef.core)

(def ingredents {,,,})

:robochef.core/ingredients
;; => :robochef.core/ingredients

::ingredients
;; => :robochef.core/ingredients

也因此，在一個 map 中使用 namespace 作為 prefix 是很常見的

{:robochef/recipe-name "..."
 :robochef/ingredients [,,,]
 :robochef/steps [,,,]
 :robochef/cooking-time 30}

而在 Clojure 1.9 中，將會有新的語法可以把上面的東西變成這樣

(def recipe #:robochef{:recipes-name ""
                       :ingredients [,,,]
                       :steps [,,,]
                       :cooking-time 30})

(let [{:robochef/keys [steps serves]} recipe]
  (doseq [s steps]
    ,,,))

在了解這些前置訊息後，我們終於可以來到 clojure.spec 了，首先我們把 clojure.spec 的命名空間(namespace) 指定為 s ，接下來我們加入以下這些 spec，這會將這些 spec 加入到全域去 (global registry)

(ns robochef.core
  (:require [clojure.spec :as s]))

;; keep in mind ::recipe == :robochef.core/recipe

(s/def ::recipe (s/keys :req [::ingredients]
                        :opt [::steps]))

(s/def ::ingredients (s/* (s/cat :amount number?
                                 :unit keyword?
                                 :name string?)))

(s/def ::steps ,,,)

好了後，我們就可以這樣去驗證，符合 spec 的狀況是這樣的

(s/valid? ::robochef/ingredients [5 :g "tea"])
;; => true

(s/conform :robochef/ingredients [5 :g "tea"])
;; [{:amount 5, :unit :g, :name "tea"}]

那錯誤的情況呢? 我們可以透過 clojure.spec/explain 來幫我們找出狀況

(s/valid? ::robochef/ingredients ["10" :g "tea"])
;; => false

(s/conform :robochef/ingredients ["10" :g "tea"])
;; => :clojure.spec/invalid

(s/explain :robochef/ingredients ["10" :g "tea"])
;; In: [0] val: "10" fails spec:
;;   :robochef/ingredients at: [:amount] predicate: number?

我們也可以用 generator 去產生符合數量並可以通過測試的結果

(s/exercise :robochef/ingredients 2)
;; ([() []]
;;  [(0 :Hi "0") [{:amount 0, :unit :Hi, :name "0"}]])

更多的內容我還在消化中，就請看影片吧 ~

後面演講則稍微提到一下 test.check 這個測試用的函式庫。

講者提及自己的經驗，如何用 Clojure 在目前火紅的 IoT (Internet of things) 上，並使用了 pibrella 這個 Raspberry Pi 的擴充板進行展示，透過 Clojure REPL 動態的控制 pibrella 的 I/O。

作者使用的函式庫目前我沒在網路上找到，但是我猜他是用 pi4j 來作為 Clojure 控制 Raspberry pi 的函式庫。

這場是目前 ClojureScript 主要維護者 David Nolen 環顧了過去幾年 ClojureScript 開始開發的狀況，以及未來的情況。

在這場演講後半段也提及到如何參與 ClojureScript 推廣/開發等議題，也有人提問 David Nolen 對於 WebAssembly 的看法等等。

這場演講我覺的蠻不錯的，很喜歡這種有講故事風格的演講。