像我们这样的程序员，可能是伴随着面向对象编程和编程范式过来的。可能对Java或者C++一头雾水，或者很幸运在使用Ruby、Python或者C#等简洁语言作为入门语言–所以你应该比较习惯”类”、”对象”、”实例”、”静态方法”等概念。可能不太适应被称作”函数式编程”的奇怪范式背后的一些核心概念 – 它不仅和面向对象相当不一样，而且与过程式、基于原型等一系列常见范式风格迥异。
最近几年，函数式编程已然成为热门话题，但是这种编程范式可不是什么新概念。1990年诞生的Haskell可能是最具代表性的函数式编程语言，其他的还有Erlang、Scala、Clojure也属于函数式编程语言，他们都有其特定的拥趸。函数式编程一个优点是，能写出能正常运行的并发(concurrency)程序 – 也就是说像deadlock(死锁)、starvation(饥饿)、thread-safety(线程安全)等常见问题不再是问题。基于过程式的语言中，并发是一个灾难，因为状态能在任何给定时刻改变。对象具有状态，只要在词法作用域(或者动态作用域内，少量语言会使用)内，任何函数都可以操作修改任何变量 – 这是十分强大的，但是在状态切换上很糟糕。
函数式编程有很多优其它优点可以吹捧，但是真正使其从当今众多编程语言中脱颖而出的是，能很好利用CPU的全部核心进行并发计算。所以今天我们来谈谈这种编程范式的一些核心概念。
前言：所有这些概念都是语言无关的(事实上，许多函数式语言并不完全遵循这些)，但是你一定要结合一门语言，Haskell是最合适不过的了(因为Haskell严格遵循函数式核心概念)。下面5个概念，是严格的理论驱动，能帮助定义最纯粹的函数式范式。
1.函数纯粹
这是函数式编程最重要的法则。遵循以下两个限制的函数，在一定意义上是纯粹的:
- 相同参数的函数，被多次调用总是返回相同的值
- 在函数执行的整个过程中，不会产生副作用
第一点相对容易理解点，比如们调用函数sum(2, 3)，那么它应该总是返回相同的值。过程式编程中，当你依赖一些函数无法控制的状态时很容易出问题，例如全局变量或者任何随机行为。一旦产生random()函数调用，或者访问在函数中没有定义的变量 – 该函数将失去纯粹性，显然这在函数式编程中不会发生。
第二点无副作用，相对宽泛的性质。副作用基本是指除了正在执行的函数之外的状态变化。修改在函数外定义的变量，控制台打印，引发异常，从文件读取数据，这些都是使函数失去纯粹性的副作用。乍一看，这些似乎是函数式编程很大的约束。但仔细想想，如果你确定函数不会修改任何处于函数外的状态，那么你完全会相信能在任何场景下调用该函数。这为并发变成和多线程编程提供了很多便利。
2.函数是第一类，可以是高阶函数
这个概念不是函数式编程独有的(在javascript、PHP等语言中也使用相当多)，但是这是函数式编程的必要条件。Wikipedia上有关于”第一类函数”的完整概念。函数要成为第一类公民(对象)，只需要能将其作为变量，仅此而已。这将允许我们能像操作普通数据类型(例如integer和string)一样操作函数，并且能在运行时的一些地方执行函数。
高阶函数建立在”函数是一等公民”的概念之上，其定义为接受另一个函数作为参数或者返回一个函数。高阶函数常见的示例是map函数，该函数一般在list上迭代，基于传入的函数参数修改数据，返回一个新的list。还有filter函数，接受一个指定list中被选中元素的函数作为参数，返回一个选择后的新list。
3.变量不可变
这个很简单，在函数式编程中，不能在初始化后修改变量。你可以创建新的变量，但是不能修改已存在的变量，这将有助于在程序的整个运行时中保持状态不变。一旦创建一个变量并赋值，你可以完全相信变量的值将不会改变。
4.引用透明
引用透明是一个棘手的定义，你询问5个开发者，可能会得到5个不同的答案。我同意的最精准的”引用透明”定义是，在函数调用的任何地方，函数返回值都能代替函数调用的值，并且函数的状态保持不变(译者注:即函数的返回值，只依赖于输入值)。
我们在JAVA中声明一个3+5的函数:
public int addNumbers(){
return 3 + 5;
}
addNumbers() // 8
8 // 8
很明显，我在任何地方调用addNumbers()函数，我都可以很容易用返回值8来代替这个函数调用，所以这个函数引用是透明的。下面这个例子是引用不透明的：
public void printText(){
System.out.println("Hello World");
}
printText() // Returns nothing, but prints "Hello World"
这是一个void类型的函数，它被调用时不返回任何返回值。因此，为了使函数引用透明，我们应该能使用空代替函数被调用的值 – 显然这样行不通。该函数通过输出改变了控制台的状态，所以它不是引用透明的。
这是一个很棘手的难题，一旦你遵循这个原则，将是一个非常强力的了解函数如何运行的方式。
5.基于λ演算
函数式编程根植于lambda演算的数学体系中。我不是一名数学家，也不装作是数学家，所以不会深入探讨该数学问题的本质。但是我们可以看下lambda演算(塑造函数式编程如何运行的结构)的两个核心概念:
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在lambda演算中，函数可以匿名。因为函数名仅仅是函数头的一部分，影响函数执行是的参数列表。由于lambda演算，我们在现代编程中称之为lambda函数或者匿名函数。
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当被调用时，所有函数都将经历一个称之为”柯里化”(currying)的过程。当多参数的函数被调用时，将执行一次函数，但只在参数列表中设置一个变量。最后新函数将返回至少一个参数(刚才应用的那个参数)，然后新函数将立即被执行。递归这个过程，直到函数完全被应用，然后返回一个最终结果。由于函数在函数式中是纯粹的，柯里化可以顺利执行。否则，状态改变将是一个隐患，柯里化将会产生一个不安全的结果。
正如我前面所提到的，有除此之外更多的lambda演算，但是我们只关心函数式编程的核心概念的来源。
结语
函数式编程可能涉及和以往相当不同的思维模式，但它确实很强大。我个人认为这篇文章将会在CPU提供更多核心去处理进程的时候一次又一次地被提及，而不是使用其中一两个来增强性能。虽然我提到Haskell是更纯粹的函数式编程语言，但还有其他一些流行编程语言也被归类为函数式，例如Erlang、Clojure、Scala和Elixir等，我强烈建议你去尝试他们其中一个。
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