haskell - 在 Pipes 库中使用请求和响应进行双向通信

Question

这个问题是关于 Haskell 的 Pipes图书馆

背景:

在 previous question 中, 我问如何使用管道和 the answer I got 形成一个循环是“不要那样做。改用 request 和 response。”虽然有一个优秀且写得很清楚的tutorial涵盖了 Producers、Consumers、Pipes 和 Effects 的简单英语。 documentation对于 request 和 response Client 和 Server 从定义 Categories 开始并提到其他一些 CompSci 概念，例如“the generator design pattern. ”和“the iteratee design pattern ”。从未解释过。所以我不知道如何“改为使用 request 和 response。”

设置

我有两个类似状态机的东西需要反复来回传递数据，robot 和 intCode。

机器人非常简单:

robot :: Pipe Int Int m r -- robot never returns so its return type is polymorphic
robot = go newRobot
  where
    go r = do
      yield $ color r
      c <- toColor <$> await 
      turn <- toTurn <$> await
      go $ update c turn r

它yield一个值，await两条指令(一种新颜色和一个回合)，更新状态(r ) 的机器人，然后重新开始。

intCode 虚拟机运行程序以与机器人通信。它需要一个程序(称为 code)并创建一个管道，该管道将等待从机器人读取的传感器，然后 yield 两条指令。

(boot code) :: Pipe Int Int m ()

让我们假设 IntCode VM 不容易修改，但机器人是。

问题:

request 和 respond 与 await 和 yield 有何不同？

我如何使用它们来促进机器人和 VM 之间的持续通信？

Answer 1

await 和yield 的定义是:

await = request ()
yield = respond

因此它们与request 和respond 密切相关。 await 和 yield 版本刚刚专用于单向拉式流(Producer、Pipe 和消费者)。

要在两个端点之间执行双向通信，您需要设置一个Client 和一个Server 并连接它们。

Client 是一个发出请求的 monadic action:

y <- request x

通过发送请求x 和接收响应y。 Server 是一个 monadic action，它响应:

x <- respond y

接受请求 x 并发送响应 y。请注意，这些操作是对称的，因此在给定的应用程序中，哪一半是 Client 哪一半是 Server 是任意的。

现在，您可能会注意到，当 Client 发送一个 x 并接收一个 y 作为响应时，Server 似乎落后了。它在收到请求 x 之前发送响应 y!事实上，它只需要落后一步——拉式流中的服务器将希望将其响应 y 发送到 previous 请求，以便接收下一个请求x。

作为一个简单的例子，这里有一个客户端请求加法计算二的幂:

-- |Client to generate powers of two
power2 :: Client (Int, Int) Int IO ()
power2 = go 1
  where go n | n <= 1024 = do
          liftIO $ print n
          n' <- request (n,n)   -- ask adder to add "n" and "n"
          go n'
        go n = liftIO $ print "Done"

由于这种“落后一步”的业务，编写服务器以添加数字有点棘手。我们可以从这样写开始:

-- |Server to sum numbers
sum2 :: Server (Int, Int) Int IO ()
sum2 = do
  (n,n) <- respond ???   -- send previous response to get current request
  let n' = n+n
  ??? <- respond n'      -- send current reponse to get next request

诀窍是通过接受第一个请求作为 monadic 操作的参数来开始:

-- |Server to sum numbers
sum2 :: (Int, Int) -> Server (Int, Int) Int IO ()
sum2 (m, n) = do
  (m', n') <- respond (m+n)  -- send response to get next request
  sum2 (m', n')              -- and loop

幸运的是，拉点连接器 +>> 具有正确的类型来连接这些:

mypipe :: Effect IO ()
mypipe = sum2 +>> power2

然后我们可以以通常的方式运行结果效果:

main :: IO ()
main = runEffect mypipe

ghci> main
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
"Done"

请注意，对于这种类型的双向通信，请求和响应需要以同步锁步方式运行，因此您不能执行等同于产生一次并等待两次的操作。如果您想重新设计上面的示例以分两部分发送请求，您需要开发一个具有合理请求和响应类型的协议(protocol)，例如:

data Req = First Int | Second Int
data Res = AckFirst | Answer Int

power2 = ...
    AckFirst <- request n
    Answer n' <- request n
sum2 = ...
    First m' <- respond (Answer (m+n))
    Second n' <- respond AckFirst
    ...

对于您的大脑/机器人应用程序，您可以将机器人设计为客户端:

robotC :: Client Color (Color,Turn) Identity ()
robotC = go newRobot
  where
    go r = do
      (c, turn) <- request (color r)
      go $ update c turn r

或服务器:

robotS :: Server (Color,Turn) Color Identity ()
robotS = go newRobot
  where
    go r = do
      (c, turn) <- respond (color r)
      go $ update c turn r

因为机器人在消耗输入之前产生输出，作为客户端，它将适合带有大脑服务器的基于拉动的流:

brainS :: Color -> Server Color (Color,Turn) Identity ()
brainS = ...

approach1 = brainS +>> robotC

或者作为服务器，它将与大脑客户端一起适应基于推送的流:

brainC :: Color -> Client (Color,Turn) Color Identity ()
brainC = ...

approach2 = robotS >>~ brainC