带有 Coproduct 和 monad 转换器的 Scala Free Monads

Question

我正在尝试在我的项目中开始使用免费的 monad，但我正在努力让它变得优雅。
假设我有两个上下文（实际上我有更多） - Receipt 和 User - 都对数据库进行操作，我希望将它们的解释器分开并在最后一刻组合它们。
为此，我需要为每个操作定义不同的操作，并使用 Coproduct 将它们组合成一种类型。
这是我经过几天的谷歌搜索和阅读后得到的：

  // Receipts
sealed trait ReceiptOp[A]
case class GetReceipt(id: String) extends ReceiptOp[Either[Error, ReceiptEntity]]

class ReceiptOps[F[_]](implicit I: Inject[ReceiptOp, F]) {
  def getReceipt(id: String): Free[F, Either[Error, ReceiptEntity]] = Free.inject[ReceiptOp, F](GetReceipt(id))
}

object ReceiptOps {
  implicit def receiptOps[F[_]](implicit I: Inject[ReceiptOp, F]): ReceiptOps[F] = new ReceiptOps[F]
}

// Users
sealed trait UserOp[A]
case class GetUser(id: String) extends UserOp[Either[Error, User]]

class UserOps[F[_]](implicit I: Inject[UserOp, F]) {
  def getUser(id: String): Free[F, Either[Error, User]] = Free.inject[UserOp, F](GetUser(id))
}

object UserOps {
  implicit def userOps[F[_]](implicit I: Inject[UserOp, F]): UserOps[F] = new UserOps[F]
}

当我想写一个程序时，我可以这样做：

type ReceiptsApp[A] = Coproduct[ReceiptOp, UserOp, A]
type Program[A] = Free[ReceiptsApp, A]

def program(implicit RO: ReceiptOps[ReceiptsApp], UO: UserOps[ReceiptsApp]): Program[String] = {

  import RO._, UO._

  for {
    // would like to have 'User' type here
    user <- getUser("user_id")
    receipt <- getReceipt("test " + user.isLeft) // user type is `Either[Error, User]`
  } yield "some result"
}  

这里的问题是，例如 user in for comprehension 是 Either[Error, User] 类型，查看 getUser 签名是可以理解的。

我想要的是User 类型或停止计算。
我知道我需要以某种方式使用 EitherT monad 转换器或 FreeT，但经过数小时的尝试，我不知道如何组合这些类型以使其工作。

有人可以帮忙吗？ 如果需要更多详细信息，请告诉我。

我还在这里创建了一个最小的 sbt 项目，所以任何愿意帮助的人都可以运行它：https://github.com/Leonti/free-monad-experiment/blob/master/src/main/scala/example/FreeMonads.scala

干杯， 莱昂蒂

Answer 1

在与猫长期战斗后：

  // Receipts
sealed trait ReceiptOp[A]
case class GetReceipt(id: String) extends ReceiptOp[Either[Error, ReceiptEntity]]

class ReceiptOps[F[_]](implicit I: Inject[ReceiptOp, F]) {
  private[this] def liftFE[A, B](f: ReceiptOp[Either[A, B]]) = EitherT[Free[F, ?], A, B](Free.liftF(I.inj(f)))

  def getReceipt(id: String): EitherT[Free[F, ?], Error, ReceiptEntity] = liftFE(GetReceipt(id))
}

object ReceiptOps {
  implicit def receiptOps[F[_]](implicit I: Inject[ReceiptOp, F]): ReceiptOps[F] = new ReceiptOps[F]
}

// Users
sealed trait UserOp[A]
case class GetUser(id: String) extends UserOp[Either[Error, User]]

class UserOps[F[_]](implicit I: Inject[UserOp, F]) {
  private[this] def liftFE[A, B](f: UserOp[Either[A, B]]) = EitherT[Free[F, ?], A, B](Free.liftF(I.inj(f)))

  def getUser(id: String): EitherT[Free[F, ?], Error, User] = Free.inject[UserOp, F](GetUser(id))
}

object UserOps {
  implicit def userOps[F[_]](implicit I: Inject[UserOp, F]): UserOps[F] = new UserOps[F]
}

然后你写你想要的程序：

type ReceiptsApp[A] = Coproduct[ReceiptOp, UserOp, A]
type Program[A] = Free[ReceiptsApp, A]

def program(implicit RO: ReceiptOps[ReceiptsApp], UO: UserOps[ReceiptsApp]): Program[Either[Error, String]] = {

  import RO._, UO._

  (for {
    // would like to have 'User' type here
    user <- getUser("user_id")
    receipt <- getReceipt("test " + user.isLeft) // user type is `User` now
  } yield "some result").value // you have to get Free value from EitherT, or change return signature of program 
}  

稍微解释一下。如果没有 Coproduct 转换器，函数将返回：

Free[F, A]

一旦我们将运算的 Coproduct 添加到图片中，返回类型变为：

Free[F[_], A]

，在我们尝试将其转换为 EitherT 之前它工作正常。如果没有 Coproduct，EitherT 看起来像：

EitherT[F, ERROR, A]

其中 F, 是 Free[F, A]。但是如果 F 是 Coproduct 并且使用 Injection，直觉会导致：

EitherT[F[_], ERROR, A]

这显然是错误的，这里我们必须提取 Coproduct 的类型。这将引导我们使用 kind-projector 插件：

EitherT[Free[F, ?], ERROR, A]

或者用 lambda 表达式：

EitherT[({type L[a] = Free[F, a]})#L, ERROR, A]

现在它是正确的类型，我们可以使用：

EitherT[Free[F, ?], A, B](Free.liftF(I.inj(f)))

如果需要，我们可以将返回类型简化为：

type ResultEitherT[F[_], A] = EitherT[Free[F, ?], Error, A]

并在以下功能中使用它：

def getReceipt(id: String): ResultEitherT[F[_], ReceiptEntity] = liftFE(GetReceipt(id))

Answer 2

Freek library 实现了解决您的问题所需的所有机制：

type ReceiptsApp = ReceiptOp :|: UserOp :|: NilDSL
val PRG = DSL.Make[PRG]

def program: Program[String] = 
  for {
    user    <- getUser("user_id").freek[PRG]
    receipt <- getReceipt("test " + user.isLeft).freek[PRG]
  } yield "some result"

当您重新发现自己时，如果不经历副产品的复杂性，Free monad 之类的就无法扩展。如果您正在寻找一个优雅的解决方案，我建议您查看Tagless Final Interpreters。