Моделирование — JS: Составные данные

Абстракции позволяют нам моделировать необходимую предметную область. Попробуем понять это утверждение на конкретном примере. Допустим, мы хотим сделать программу-каталог для управления коллекцией книг. Вы можете сразу кинуться писать код, но так делать не стоит :)

В первую очередь необходимо проанализировать предметную область (книги + каталоги) и сформировать базовую модель. Нужно начать с определения сущностей и операций над ними. В случае нашего каталога у нас есть по крайней мере две сущности: книга и коллекция. Базовыми операциями сделаем добавление книги в коллекцию и удаление ее из коллекции.

Напишем код операции для добавления сущности в коллекцию:

const book1 = makeBook('Дети капитана Гранта')
const book2 = makeBook('Приключения Тома Сойера')
const coll = makeColl('приключения')
const updatedColl1 = addBookToColl(coll, book1)
const updatedColl2 = addBookToColl(updatedColl1, book2)

Мы создаем две книги, одну коллекцию и добавляем эти книги в коллекцию. Что значит "создали книгу"? Что такое "книга"? Книга — это сущность, которая ведет себя как книга. Что это значит?

Так как мы работаем с языком программирования, то конструктор makeBook, создающий книгу, возвращает какие-то данные: примитивные (число, строку) или составные, используя пары. Главное — нам не важно, как они устроены.

Организовать эти данные можно тысячью разных способов, и конкретный способ зависит от разработчика, его предпочтений и данных, которые необходимо хранить. То, что книга является книгой, определяется не ее внутренним устройством, а тем, что к ней применим набор операций, созданный для книг. Например, операция «получить имя книги». Сами операции знают, как устроены данные, иначе они не смогли бы ими манипулировать. Запомните: это детали реализации. Не заглянув внутрь операций, мы не узнаем, как они устроены, но нам это и не нужно.

В этом и заключается вся суть абстракции. Мы знаем, как создать сущность и какие операции к ней применимы. Обычно это и называется дизайном кода, а сами операции + конструктор — это API или интерфейс модуля/пакета/библиотеки.

Получаем следующий алгоритм:

1. Анализируем предметную область. Выделяем сущности.
2. Реализуем конструктор. Внутреннее представление сущностей выбираем на основе того, что мы планируем в них хранить.
3. Реализуем необходимые операции.

В примере с книгами видно, что мы храним только название. А это значит, что нам достаточно хранить одну строчку.

Тогда реализация конструктора будет такой:

const makeBook = name => name

const book = makeBook('Дети капитана Гранта')
console.log(toString(book)) // Дети капитана Гранта

А что, если мы захотим дополнительно хранить версию издания книги? Тогда мы можем использовать пары для хранения составных данных, и у нас уже появляются составные данные, так как нужно хранить два параметра.

const makeBook = (name, rev) => cons(name, rev)
const book = makeBook('Дети капитана Гранта', 3)
console.log(toString(book)) // ('Дети капитана Гранта', 3);

Поменяется ли клиентский код, использующий нашу библиотеку, при изменении внутренней структуры? Как видно из примеров выше, ничего не поменяется, кроме вызова конструкторов. Это и есть хорошая абстракция, при которой наш код не рассыпается в случае любых изменений внутренней реализации.

Примеры других абстракций

Пример с книгами — это всего лишь один из многих вариантов. Программисты в своей работе постоянно перекладывают сущности реального мира на код, создавая всевозможные абстракции данных. Давайте попробуем пофантазировать и накидать еще вариантов. Я добавлю только три, а еще три додумайте сами. В реальной жизни абстракции будут сложнее, так как должны включать больше данных, но суть от этого не поменяется.

1. Товар. Все, что продается и покупается. Предположим, что нам интересны только два параметра: цена и название. Саму сущность можно назвать product. Тогда наша абстракция будет содержать как минимум три следующих функции:

   // интерфейсные функции (абстракция)
   const makeProduct = (name, cost) => cons(name, cost)
   const getName = product => car(product)
   const getCost = product => cdr(product)
   
   // использование
   const product = makeProduct('Сыр Пармезан', 100)
   getName(product) // Сыр Пармезан
   getCost(product) // 100
   

2. Текстовый документ. Например, как в Google Docs. В нашем примере он будет состоять из названия и содержимого.

   // интерфейсные функции (абстракция)
   const makeDocument = (name, body) => cons(name, body)
   const getName = document => car(document)
   const getBody = document => cdr(document)
   
   // использование
   const document = makeDocument('Как я провел лето', 'Много текста')
   getName(document) // Как я провел лето
   getBody(document) // Много текста
   

3. А вот пример, в котором нужно хранить не два значения, а три. Это точка в пространстве.

   // интерфейсные функции (абстракция)
   const make3dPoint = (x, y, z) => cons(cons(x, y), z) // альтернатива cons(x, cons(y, z));
   const getX = point => car(car(point))
   const getY = point => cdr(car(point))
   const getZ = point => cdr(point)
   
   // использование
   const point = make3dPoint(1, 10, -3)
   

И теперь самое интересное. Любая абстракция, построенная таким образом, может выступать в роли строительных блоков в другой абстракции.

Предположим, что мы продаем документы как продукты:

const document = makeDocument('Как я провел лето', 'Много текста')
const product = makeProduct(document, 100)

А дальше все по аналогии.