猫效应：如何将 Map[x,IO[y]] 转换为 IO[Map[x,y]]

Question

我有一个字符串到 IO 的映射，就像这样Map[String, IO[String]] ，我想把它转换成IO[Map[String, String]] 。 怎么做？

Answer 1

你必须小心一点。 Scala 中的映射是无序的，所以如果你尝试像这样使用猫的sequence ......

import cats.instances.map._
import cats.effect.IO
import cats.UnorderedTraverse

object Example1 {
    type StringMap[V] = Map[String, V]
    val m: StringMap[IO[String]] = Map("1" -> IO{println("1"); "1"})
    val n: IO[StringMap[String]] = UnorderedTraverse[StringMap].unorderedSequence[IO, String](m)
}

你会得到以下错误：

Error: could not find implicit value for evidence parameter of type cats.CommutativeApplicative[cats.effect.IO]

这里的问题是 IO monad 实际上不是可交换的。 这是交换性的定义：

map2(u, v)(f) = map2(v, u)(flip(f)) // Commutativity (Scala)

这个定义表明即使效果以不同的顺序发生，结果也是相同的。

您可以通过提供CommutativeApplicative[IO]的实例来编译上述代码，但这仍然不会使 IO monad 可交换。 如果运行以下代码，您可以看到副作用未按相同顺序处理：

import cats.effect.IO
import cats.CommutativeApplicative

object Example2 {
  implicit object FakeEvidence extends CommutativeApplicative[IO] {
    override def pure[A](x: A): IO[A] = IO(x)
    override def ap[A, B](ff: IO[A => B])(fa: IO[A]): IO[B] =
      implicitly[Applicative[IO]].ap(ff)(fa)
  }

  def main(args: Array[String]): Unit = {
    def flip[A, B, C](f: (A, B) => C) = (b: B, a: A) => f(a, b)
    val fa = IO{println(1); 1}
    val fb = IO{println(true); true}
    val f  = (a: Int, b: Boolean) => s"$a$b"
    println(s"IO is not commutative: ${FakeEvidence.map2(fa, fb)(f).unsafeRunSync()} == ${FakeEvidence.map2(fb, fa)(flip(f)).unsafeRunSync()} (look at the side effects above^^)")
  }
}

输出以下内容：

1
true
true
1
IO is not commutative: 1true == 1true (look at the side effects above^^)

为了解决这个问题，我建议您将地图制作成具有顺序的东西，例如列表，其中序列不需要交换性。 以下示例只是执行此操作的一种方法：

import cats.effect.IO
import cats.implicits._

object Example3 {
  val m: Map[String, IO[String]] = Map("1" -> IO {println("1"); "1"})
  val l: IO[List[(String, String)]] = m.toList.traverse[IO, (String, String)] { case (s, io) => io.map(s2 => (s, s2))}
  val n: IO[Map[String, String]] = l.map { _.toMap }
}

Answer 2

在这里使用unorderedTraverse会很好，但正如 codenoodle 指出的那样，它不起作用，因为IO不是可交换的应用程序。 但是有一种类型叫做IO.Par 。 顾名思义，它的ap组合器不会顺序执行而是并行执行，所以它是可交换的——执行 a 然后执行 b 与执行 b 然后执行 a 不同，但同时执行 a 和 b 与执行 b 相同和一个同时。

因此，您可以使用不返回IO但返回IO.Par的函数来使用unorderedTraverse 。 然而，这样做的缺点是现在您需要从IO转换为IO.Par然后再转换回来——几乎没有什么改进。

为了解决这个问题，我在 cats 2.0 中添加了parUnorderedTraverse方法，它将为您处理这些转换。 而且因为这一切都是并行发生的，所以它也会更有效率！ 还有parUnorderedSequence 、 parUnorderedFlatTraverse和parUnorderedFlatSequence 。

我还应该指出，这不仅适用于IO ，还适用于具有Parallel实例的所有其他内容，例如Either[A, ?] （其中A是CommutativeSemigroup ）。 List / ZipList也应该是可能的，但似乎还没有人费心去做。