对象和流
人们常常看着照片回忆起从前，清晰地感觉到童年，青年，中年，老年一路走来的各种变化。从这种变化中，我们可以抽象出3个关键词：对象、时间和状态。对象拥有状态和标识，在标识不变的情况下，状态随时间发展演变。这代表了一种动态的世界观：时间本身并不属于世界，世界是在时间维度上不断演变的状态。在这种世界观的指导下，通过计算机程序模拟现实世界问题时，我们用计算机中的对象状态表示世界的状态，用计算机中对象的状态的变化表示世界状态的变化和时间进程。
与上面动态的世界观不同，另一种世界观认为世界本质上是静止的。怎么理解呢？比如：一个历史人物，在他生活的每一天里都有变化，从这个角度看是状态的变化；但是如果纵观他的一生，其人生轨迹作为一个整体又是静止的，我们可以把这个整体作为一个研究的对象。这里，我们实际上把时间维度也纳入对象属性，使在3维中运动的对象变成了在4维中静止的对象。物理学上称对象在4维空间中的轨迹为对象的世界线（World Line）。另外，即使不是已经盖棺定论的对象，假如对象是有规律的，比如：一个物体的运动状态由某一个公式完全决定，即未来某一时刻它处于什么位置也是完全确定的，那么我们只要掌握了这个公式就掌握了物体的世界线。
如果x(t)表示对象状态随时间变化的关系，在离散时间的情况下，x(t)可以表示为一个序列（Sequence）。与计算的对象模型通过状态改变来隐式地表示时间进程不同，这里时间进程是通过离散序列的方式显式表示的，计算则是从输入序列input(t)到输出序列output(t)的变换。我们的程序实际上扮演了一个信号处理器的角色。但有限序列的缺点在于它要求输入是完整的，因而无法处理交互的情况，比如：用户的键盘输入input(t)无法用一个有限序列来表示。为了处理交互，需要引入了流（Stream）。流可以视为可惰性求值的无穷序列，这样程序就成为一个无穷信号处理器，输入是一个流，输出也是一个流。为了帮助理解，下面我们用一个C#实现的Stack的例子来说明：
//C#实现的基于流的Stack
public enum OperationType { PUSH, POP}
public struct Input{
public OperationType Operation;
public int Data;
}
class Stack {
public static IEnumerable<int> Transform(IEnumerable<Input> aSourceStream) {
LinkedList<int> list = new LinkedList<int>();
foreach(Input command in aSourceStream) {
if(OperationType.PUSH== command.Operation) {
list.AddLast(command.Data);
}
else if (OperationType.POP == command.Operation) {
int data = list.Last.Value;
list.RemoveLast();
yield return data;
}
}
}
}
public class InputGenerator {
public static IEnumerable<Input> Generate() {
while (true) {
string line = Console.ReadLine();
if (line.StartsWith("push ")) {
yield return new Input { Operation = OperationType.PUSH, Data = int.Parse(line.Split(' ')[1]) };
}
else if (line == "pop") {
yield return new Input { Operation = OperationType.POP };
}
}
}
}
public static void Main(string[] args) {
foreach (int output in Stack.Transform(InputGenerator.Generate())) {
Console.WriteLine(output);
}
}
运行示例：
>>push 1
>>push 2
>>pop
2
>>push 3
>>pop
3
上面的例子中用户的输入被包装成无穷的Input输入流，Stack是从Input输入流到int输出流的信号处理器。
Everything flows -- Heraclitus
