导入文本怎样变成显示结果

订单文件中的数量是字符串，计算需要整数，页面最终需要带前缀的文本。把三件事塞进一个方法当然可行，但当清理空白、校验范围与展示格式需要独立变化时，逐步连接小函数更容易检查。连接之前先写类型：清理是 String 到 String，解析是 String 到 Integer，展示是 Integer 到 String。

管道能成立，是因为相邻边界的类型对得上。解析后仍然可能得到负数，展示也可能把错误整数格式化得很漂亮，所以类型连接只解决结构兼容性。合法性、失败路径和调用次数仍须验证。本章使用三个整数函数检查组合定律，再以真实字符串解析记录事件次序。

Scala 03 的函数值部分已经解释方法如何进入函数参数与集合；Scala 12 的 map 部分指出融合变换可能改变副作用次序。本章先研究一项输入上的普通函数组合，为之后的集合变换和带失败上下文的组合提供基础。

从展开式读懂方向

static <A,B,C> Function<A,C> andThen(Function<A,B> f,
                                    Function<B,C> g) {
    return a -> g.apply(f.apply(a));
}
static <A,B,C> Function<A,C> compose(Function<B,C> g,
                                    Function<A,B> f) {
    return andThen(f, g);
}

andThen 的参数顺序按数据前进方向写：先 f，后 g。compose 用数学常见的外层函数在前形式，调用 compose(g,f) 得到 g(f(a))。这两个名字并不是两个不同计算能力，而是同一连接关系的不同阅读方向。JDK 21 Function 的 compose、andThen 与 identity给出了相同方向约定，并说明异常向调用方传播。

教学实现只使用精确泛型 A、B、C，目的是展示中间类型如何消去。标准库接口还使用有界通配符提供更宽的接入能力，不能把这里的简化签名当成整个库接口复制品。理解核心关系后，工程代码通常直接调用标准方法，不需要再建立一个同名工具层。

设 f(x)=x+1，g(x)=2x。输入三时，g(f(3)) 等于八，f(g(3)) 等于七。两种组合都类型正确，结果却不同。函数组合通常不满足交换律；如果业务先折扣后加固定费用，与先加费用后折扣，计算顺序本来就有意义。

1 2	`String ── trim ──→ String ── parse ──→ Integer ── display ──→ String 输入边界结果格式`

这种类型图能直接发现把 display 接到 trim 前面的误连，也能暴露同型函数的局限：trim 和其他字符串变换都为 String 到 String，交换它们可能仍可编译。因此语义重要的步骤还要给出名称与实例，不能期望泛型拒绝全部错误顺序。

结合律允许重新分组

对于 f、g、h，先组合 f 与 g 再连接 h，与先组合 g 与 h 再接在 f 后面，展开都得到 h(g(f(x)))。结合律改变括号分组，不改变执行顺序。由此可以把一段经过验证的管道命名为子步骤，再用于更大的管道，而不需要重新发明执行规则。

实验在整数 -20 至 20 的四十一项输入上检查两种分组，另选 h(x)=x-3。结果全部相等。这个范围没有触及溢出，比较使用整数值，不比较函数对象身份。有限样本支持当前实现，结合律的一般理由仍来自展开后的同一表达式，而非四十一次碰巧通过。

恒等函数把输入原样返回：identity(a)=a。在 f 前面或后面连接 identity，值结果都应与直接 f 相同。空管道可以据此有一个自然起点，不用引入返回 null 的特殊分支。identity 的类型是 A 到 A，不能拿返回固定零的函数代替；后者会丢掉输入信息。

“原样”在本例指同一个输入值或引用，没有复制对象。如果输入是可变对象，identity 并不生成快照。把它用于共享对象的管道，别名问题仍然存在。函数定律的观察范围与第 02 章不可变性契约相互衔接，不能各自孤立判断。

一次连接应该调用多少次

手写 andThen 内部只调用一次 f，并把结果传给一次 g。实验的 parse 在事件列表增加 parse，display 增加 display。输入字符串三时，返回 qty=3，事件严格为 [parse, display]。这让求值顺序与次数都成为可失败的断言，而不是只通过最终字符串猜测过程。

错误组合器可能为了调试先调用 f 打印结果，再调用 f 把结果交给 g。若 f 是纯且便宜的函数，值结果看不出差异；如果 f 消耗输入游标、产生序号或请求外部数据，第二次执行就可能改变结果。实验另构造 duplicated，把同一个计数函数运行两次，确认计数为二，明确展示这种实现没有遵守“一次”协议。

并非所有带副作用函数都自动破坏正确组合器的结合律。对这里直接嵌套的调用形式，两种分组仍以 f、g、h 的顺序各执行一次。危险来自额外求值、重排、缓存、异常处理或观察方式的变化。不能把“有副作用”笼统当作所有等式必定失败的充分条件；应比较展开后的事件序列。

构造函数本身如果有副作用，则还要区分创建管道的时点与运行管道的时点。本例的组合器创建 lambda 时不调用 f 或 g，事件只在 apply 时产生。若某个包装器在构造时探测一次函数，组合表达式的括号可能改变探测次数或时机，已超出当前简化实现。

失败在哪一步停止

Integer.parseInt("bad") 抛 NumberFormatException 后，display 不会获得一个整数，也不会执行。实验清空事件列表后运行该输入，确认异常发生且列表只含 parse。这是普通函数组合在异常下的控制流，不是自动生成了某种错误容器。

如果把解析改成返回 Optional，类型边界随之改变。后续 display 接收 Integer，不能直接接收 Optional。可以把 display 映射到可选值中，但具体组合规则需要先处理缺席；这正是后续章节从普通组合走向 map 与 flatMap 的原因。仅仅复用 andThen 名字并不能跨过类型不一致。

预处理位置也有实际影响。trim 放在 parse 前面，空白包围的四能被解析并显示 qty=4；放在 display 后面则无法修复已经失败的解析。实验的修改题把清理函数接到最前面，检查正常输出，同时保留 bad 输入的失败分支。新步骤不能使错误数据悄悄变成默认零。

校验可以放在解析之后、展示之前，例如负数抛业务拒绝；也可以返回带原因的结果。把所有失败统一包装成“格式错误”会混淆格式和范围，因为字符串 -1 的语法合法。管道拆分的收益在于让这些不同步骤显式，而不在于拥有更多方法名称。

重构边界与执行成本

一个固定长度 k 的组合管道通常对每个输入执行 k 次步骤；创建组合对象和实际函数工作应分别计算成本。如果每一步只是整数运算，包装调用开销可能值得测量；如果每一步执行网络请求，则外部延迟和重复调用更重要。本章没有基准，不用打印时间宣称组合更快。

深度组合也不等于栈安全。这里的 lambda 在调用时递归进入内层函数，一条极深链可能消耗调用栈。结合律描述表达式的值关系，不保证运行时把所有嵌套变成循环。对于大量动态步骤，可以用显式列表顺序执行；是否需要 trampoline 等机制由更深的执行需求决定。

调试时可为有业务意义的中间结果命名，而不是为了缩短代码把十几层 apply 写在一行。一个子管道应对应可解释的输入输出，例如“文本数量到合法数量”，这样局部测试和错误定位才有价值。把任意三步随意打包为 helper 只隐藏控制流，没有改善组合。

金额管道还须固定舍入位置。即使每步为 Money 到 Money，先舍入再折扣与最后统一舍入可能不相等。函数组合的结合律不会把已经写在函数内部的舍入移动出去，但人为“融合优化”可能这样做。比较重构前后的输出时，应包含恰好位于舍入边界的输入，而不只测试整数金额。

管道边界决定错误能否被定位

一条导入记录经过清理、解析、校验和展示，每一层可以保留不同的诊断信息。清理后只保存整数，就再也无法区分用户输入的是四还是带空白的四；若审计需要原文，应让管道返回包含原文与规范值的结果，而不是在函数内部写全局日志来补救。纯函数并不要求丢弃上下文，只要求把需要保留的信息放在显式输入输出中。

阶段名称也影响错误定位。NumberFormatException 能表明解析失败，却不能在多字段导入时自动指出订单号与字段名。可以在边界给异常附加这些信息，或把它转换成明确的失败数据。转换范围应局限于预期的格式失败；若展示函数因为程序错误抛异常，不能把整条管道的异常都改称“数量格式错误”。组合器负责连接，业务边界负责解释失败，职责清楚后才不会因复用包装器而丢失原因。

组合定律的测试可以分为两层。对组合器，用计数和事件验证每一步恰好一次、先后正确、异常后不执行下游；对业务步骤，用边界输入验证各自公式。一个错误的 parse 若总把文本三解释成四，组合器仍可能满足结合律。因此定律测试不是业务示例测试的替代，两者也不应该都只使用最终字符串相等这一个观察量。

修改管道时，还要保留不参与修改的行为。例如加入 trim 是放宽对首尾空白的接受范围，不应顺带允许小数、指数格式或空字符串。针对 4 的新正例，应同时保留 bad 的负例，并明确空白字符串清理后为空仍应拒绝。这种回归组织让“新增预处理”拥有可核对的范围，避免在追求管道顺畅时把输入规则不断放松。当前实验验证空白整数与非法文本，其他格式属于读者扩展测试的输入集合。

自测与修改练习

手算：f 加一、g 乘二、h 减三，输入三时，andThen(andThen(f,g),h) 得到五；andThen(f,andThen(g,h)) 也得到五；交换 f 与 g 后得到四。前两个检验分组，第三个检验顺序，不能混用。

类型题：解析为 String → Integer，校验为 Integer → Boolean，展示为 Integer → String。直接把校验接在解析和展示之间是否成立？不成立，Boolean 无法交给展示。若要继续传递整数，可以把校验写成成功时返回原整数、失败时返回明确错误的结构；不能靠忽略 Boolean 来声称校验已经参与流程。

可运行修改题位于 exercise-trim-before-parse。增加去掉数量前缀 qty: 的纯函数，组成从 qty: 4 到 qty=4 的完整路径，保留未知前缀与非法数字的反例。再故意将 andThen 改为调用 f 两次，事件断言应失败；恢复后重新运行全部场景，确保测试能捕捉求值次数错误。

源码为 Main.java，运行：

1	`node examples/functional-programming/run.mjs 05`

result.json保存四十一项定律样本、8/7 方向差异、事件顺序、失败跳过下游、trim 修改基线和错误组合器的实际输出。每个检查失败都会令进程非零退出。它不包含任意深链栈安全或性能结论，相关判断不能从本章的有限运行扩张出去。