Clojure入门教程：迈向Java JVM的函数式编程

Clojure

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Clojure入门教程是一份针对Clojure编程语言的中文版指南，该教程由xumingming发布于2011年12月7日。Clojure是一款基于Java虚拟机（JVM）的函数式编程语言，它结合了 Lisp 的简洁性和Java的性能。本教程旨在通过简单易懂的方式，帮助读者快速理解和掌握Clojure的核心概念。 1. **简介**：文章首先提供了Clojure的基本背景，介绍了其在函数式编程领域的地位，并鼓励读者根据兴趣自由跳转，无需逐条阅读。 2. **条件处理**：章节中讲解了Clojure中的条件表达式和逻辑判断，如何使用if-then-else语句进行条件控制。 3. **引用类型**：Clojure采用动态类型系统，讨论了符号（symbol）和关键词（keyword）这两种引用类型的区别和用途。 4. **函数式编程**：教程深入解析Clojure的函数式编程思想，包括高阶函数、闭包和纯函数等核心概念。 5. **迭代**：介绍如何使用循环（map, filter, reduce等）和惰性序列（lazy sequences）来高效地处理数据。 6. **编译与优化**：Clojure支持编译模式，使得代码运行更快，教程解释了编译和即时编译的概念。 7. **Clojure概述**：这部分概述了Clojure的特点，如动态与静态、面向对象与函数式、以及与Java的集成。 8. **递归**：讲解了Clojure中的递归函数，强调了其在解决复杂问题时的优势。 9. **自动化测试**：讨论了编写单元测试和集成测试的方法，以及Clojure的测试工具LispCheck。 10. **开始编写**：教程提供了一个基础环境设置和步骤，包括选择合适的编辑器和集成开发环境（IDE）。 11. **Clojure语法**：详细解析Clojure的语法特性，如括号表示法、语法糖和变量命名规则。 12. **应用领域**：涉及桌面应用开发、交互式环境（REPL）、输入输出操作、Web应用的构建以及与Java的交互。 13. **数据结构**：讲解了Clojure中常用的集合（如vector, list, set, map等）和StructMaps的使用。 14. **命名空间与类库**：讨论命名空间的组织和管理，以及如何利用Clojure丰富的类库资源。 15. **元数据**：解释Clojure中的元数据（metadata），它们在程序设计中可能扮演的角色。 16. **结论**：总结全文，重申Clojure的学习路径，鼓励持续探索和实践。 17. **学习资源**：最后提供了作者的联系方式，以及对改进和更新的意见收集方式，以及STM和Clojure的进一步学习资料。本教程以实例驱动，便于读者通过实际操作来理解Clojure的不同概念和技术，适合初学者和希望深入了解Clojure的程序员。

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另一个区别是let 是串行的赋值的, 所以后面的binding可以用前面binding的值, 而binding 是不行的.

要被用来定义成新的、本地线程的、用binding来定义的binding有它们自己的命名方式：她们以星号开始，以星号

结束。在这篇文章里面你会看到：*command-line-args*,*agent*,*err*,*flush-on-newline*,*in*,*load-tests*,*ns*,*out*,*print-

length*,*print-level* and*stack-trace-depth*.要使用这些binding的函数会被这些binding的值影响的。比如给*out*一个新

的binding会改变println函数的输出终端。

下面的例子介绍了def,let 和binding的用法。

上面代码的输出是这样的：

回到上面

集合

Clojure提供这些集合类型: list, vector, set, map。同时Clojure还可以使用Java里面提供的将所有的集合类型，但是

通常不会这样做的，因为Clojure自带的集合类型更适合函数式编程。

Clojure集合有着java集合所不具备的一些特性。所有的clojure集合是不可修改的、异源的以及持久的。不可修改的

意味着一旦一个集合产生之后，你不能从集合里面删除一个元素，也往集合里面添加一个元素。异源的意味着一个

集合里面可以装进任何东西（而不必须要这些东西的类型一样）。持久的以为着当一个集合新的版本产生之后，旧

的版本还是在的。CLojure以一种非常高效的，共享内存的方式来实现这个的。比如有一个map里面有一千个name-

valuea pair, 现在要往map里面加一个，那么对于那些没有变化的元素，新的map会共享旧的map的内存，而只需

要添加一个新的元素所占用的内存。

(def ^:dynamic v 1) ; v is a global binding

(defn f1 []

(println "f1: v =" v)) ; global binding

(defn f2 []

(println "f2: before let v =" v) ; global binding

(let [v 2] ; creates local binding v that shadows global one

(println "f2: in let, v =" v) ; local binding

(f1))

(println "f2: after let v =" v)) ; global binding

(defn f3 []

(println "f3: before binding v =" v) ; global binding

(binding [v 3] ; same global binding with new, temporary value

(println "f3: in binding, v =" v) ; global binding

(f1))

(println "f3: after binding v =" v)) ; global binding

(defn f4 []

(def v 4)) ; changes the value of the global binding

(f2)

(f3)

(f4)

(

println "after calling f4, v =" v)

f2: before let v = 1

f2: in let, v = 2

f1: v = 1 (let DID NOT change value of global binding)

f2: after let v = 1

f3: before binding v = 1

f3: in binding, v = 3

f1: v = 3 (binding DID change value of global binding)

f3: after binding v = 1 (value of global binding reverted back)

after calling f4, v = 4

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有很多核心的函数可以用来操作所有这些类型的集合。。多得以至于无法在这里全部描述。其中的一小部分我们会

在下面介绍vector的时候介绍一下。要记住的是，因为clojure里面的集合是不可修改的，所以也就没有对集合进行

修改的函数。相反clojure里面提供了一些函数来从一个已有的集合来高效地创建新的集合 — 使用persistent data

structures。同时也有一些函数操作一个已有的集合（比如vector)来产生另外一种类型的集合(比如LazySeq), 这些

函数有不同的特性。

提醒：这一节里面介绍的Clojure集合对于学习clojure来说是非常的重要。但是这里介绍一个函数接着一个函数，

所以你如果觉得有点烦，有点乏味，你可以跳过，等用到的时候再回过头来查询。

count 返回集合里面的元素个数，比如：

conj 函数是 conjoin的缩写, 添加一个元素到集合里面去，到底添加到什么位置那就取决于具体的集合了，我们会在

下面介绍具体集合的时候再讲。

reverse 把集合里面的元素反转。

map 对一个给定的集合里面的每一个元素调用一个指定的方法，然后这些方法的所有返回值构成一个新的集合

（LazySeq）返回。这个指定了函数也可以有多个参数，那么你就需要给map多个集合了。如果这些给的集合的个

数不一样，那么执行这个函数的次数取决于个数最少的集合的长度。比如：

apply 把给定的集合里面的所有元素一次性地给指定的函数作为参数调用，然后返回这个函数的返回值。所以apply

与map的区别就是map返回的还是一个集合，而apply返回的是一个元素，可以把apply看作是SQL里面的聚合函

数。比如：

有很多函数从一个集合里面获取一个元素，比如：

也有一些函数从一个集合里面获取多个元素，比如：

有一些谓词函数测试集合里面每一个元素然后返回一个布尔值，这些函数都是”short-circuit”的，一旦它们的返回

值能确定它们就不再继续测试剩下的元素了，有点像java的&&和or, 比如:

1 (count [19 "yellow" true]) ; -> 3

1 (reverse [2 4 7]) ; -> (7 4 2)

; The next line uses an anonymous function that adds 3 to its argument.

(map #(+ % 3) [2 4 7]) ; -> (5 7 10)

(map + [2 4 7] [5 6] [1 2 3 4]) ; adds corresponding items -> (8 12)

1 (apply + [2 4 7]); -> 13

(def stooges ["Moe" "Larry" "Curly" "Shemp"])

(first stooges) ; -> "Moe"

(second stooges) ; -> "Larry"

(last stooges) ; -> "Shemp"

(nth stooges 2) ; indexes start at 0 -> "Curly"

(next stooges) ; -> ("Larry" "Curly" "Shemp")

(butlast stooges) ; -> ("Moe" "Larry" "Curly")

(drop-last 2 stooges) ; -> ("Moe" "Larry")

; Get names containing more than three characters.

(filter #(> (count %) 3) stooges) ; -> ("Larry" "Curly" "Shemp")

(nthnext stooges 2) ; -> ("Curly" "Shemp")

(every? #(instance? String %) stooges) ; -> true

(not-every? #(instance? String %) stooges) ; -> false

(some #(instance? Number %) stooges) ; -> nil

(not-any? #(instance? Number %) stooges) ; -> true

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Lists

Lists是一个有序的元素的集合 — 相当于java里面的LinkedList。这种集合对于那种一直要往最前面加一个元素，干

掉最前面一个元素是非常高效的(O(1)) — 想到于java里面的堆栈, 但是没有高效的方法来获取第N个元素，也没有高

效的办法来修改第N个元素。

下面是创建同样的list的多种不同的方法：

some 可以用来检测一个集合是否含有某个元素. 它的参数包括一个谓词函数以及一个集合。你可以能会想了，为了要

看一个list到底有没有某个元素为什么要指定一个谓词函数呢？其实我们是故意这么做来让你尽量不要这么用的。从

一个list里面搜索一个元素是线性的操作（不高效），而要从一个set里面搜索一个元素就容易也高效多了，看下面

的例子对比：

conj 和cons 函数的作用都是通过一个已有的集合来创建一个新的包含更多元素的集合 — 新加的元素在最前面。remove

函数创建一个只包含所指定的谓词函数测试结果为false的元素的集合:

into 函数把两个list里面的元素合并成一个新的大list

peek 和pop 可以用来把list当作一个堆栈来操作. 她们操作的都是list的第一个元素。

Vectors

Vectors也是一种有序的集合。这种集合对于从最后面删除一个元素，或者获取最后面一个元素是非常高效的

(O(1))。这意味着对于向vector里面添加元素使用conj被使用cons更高效。Vector对于以索引的方式访问某个元素

（用nth命令）或者修改某个元素(用assoc)来说非常的高效。函数定义的时候指定参数列表用的就是vector。

下面是两种创建vector的方法：

除非你要写的程序要特别用到list的从前面添加/删除效率很高的这个特性，否则一般来说我们鼓励你们用vector而

不是lists。这主要是因为语法上[...] 比 ‘(...) 更自然，更不容易弄混淆。因为函数，宏以及special form的语法也是

(...)。

get 获取vector里面指定索引的元素. 我们后面会看到get也可以从map里面获取指定key的value。索引是从0开始

的。get 函数和函数nth 类似. 它们都接收一个可选的默认值参数 — 如果给定的索引超出边界，那么会返回这个默认

值。如果没有指定默认值而索引又超出边界了，get 函数会返回nil 而nth 会抛出一个异常. 看例子:

(def stooges (list "Moe" "Larry" "Curly"))

(def stooges (quote ("Moe" "Larry" "Curly")))

(def stooges '("Moe" "Larry" "Curly"))

(some #(= % "Moe") stooges) ; -> true

(some #(= % "Mark") stooges) ; -> nil

; Another approach is to create a set from the list

; and then use the contains? function on the set as follows.

(contains? (set stooges) "Moe") ; -> true

(def more-stooges (conj stooges "Shemp")) -> ("Shemp" "Moe" "Larry" "Curly")

(def less-stooges (remove #(= % "Curly") more-stooges)) ; -> ("Shemp" "Moe" "Larry"

(def kids-of-mike '("Greg" "Peter" "Bobby"))

(def kids-of-carol '("Marcia" "Jan" "Cindy"))

(def brady-bunch (into kids-of-mike kids-of-carol))

(println brady-bunch) ; -> (Cindy Jan Marcia Greg Peter Bobby)

(def stooges (vector "Moe" "Larry" "Curly"))

(def stooges ["Moe" "Larry" "Curly"])

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