Chapter 9. Thinking about data functionally

为什么Data最难的不是存什么，而是谁能改

Mutable object把identity和current state放在同一个reference里；任何alias都可观察/触发变化，reasoning需要知道所有writers和order。Functional data view把state当value，change产生new version，旧version不变。Identity仍存在，但由domain id连接versions，而不是把memory reference当全部语义。

先预测：readonly field是否让referenced object immutable；copy一个List是否deep immutable；record是否自动解决entity identity；persistent structure是否不占额外memory；local mutation是否永远不允许。答案都是否。

The pitfalls of state mutation

Mutation引入temporal coupling：结果取决于“谁先改”。Concurrent writes需要locks/version checks；tests需复杂fixture；cache key或hash collection中的mutable key会破坏lookup。Encapsulation能限制writers，但若getter暴露mutable collection，边界仍泄露。

public sealed class Order
{
    private readonly List<Line> lines = new();
    public IReadOnlyList<Line> Lines => lines.ToArray();
}

Defensive copy只是一种边界，large data需persistent collections/read-only views和owner policy。目标不是复制一切，而是禁止未授权alias write。

Understanding state, identity, and change

Value由contents决定sameness；entity由stable domain id跨versions保持identity；event是已发生fact，有自己的id/order；object reference只说明runtime allocation相同。把这四者混淆会导致错误equality、dedup、cache和concurrency policy。

Change可表示OldState + Command -> NewState/Events。Expected version保护concurrent update；event id保护duplicate。State transition尽量pure，persistence shell负责atomic compare-and-swap/append。

Enforcing immutability

第一版C#常用private readonly fields、getter-only properties、constructor/factory validation、no setters和copy methods。Collection用immutable/persistent type或defensive snapshot。Modern records/init可简化syntax，但with是shallow copy，referenced members仍可能mutable。

public sealed class AccountState
{
    public decimal Balance { get; }
    public long Version { get; }
 
    public AccountState Credit(decimal amount) =>
        new(Balance + amount, Version + 1);
}

Local mutation可作为implementation optimization：builder在未发布、无alias的scope内修改，最后freeze/publish immutable value。边界保证比内部语法更重要。

Snapshot publication gate

Immutable state仍需atomic publication；两个writer若都从version 7计算version 8，最后写入者会静默覆盖另一个合法transition。Store必须把expected version纳入compare-and-swap contract，并让reader只看见完整old或完整new snapshot，绝不能看见构造中的中间对象。

var next = current.Apply(command);
if (!stateStore.TryReplace(current.Version, next))
    return Conflict(current.Version);
return Accepted(next.Version);

测试保留old reference并并发安排两个writer：旧对象始终不变，恰好一个replace成功，失败者reload后重新decide。若跨thread发布自定义结构，还要证明memory visibility由lock、volatile/Interlocked或并发容器提供；“没有setter”本身不建立happens-before关系。

A short introduction to functional data structures

Persistent data structure通过structural sharing保留旧versions：更新只复制changed path，unchanged nodes复用。它不是disk persistence，而是version-preserving in-memory structure。Costs包括node indirection、allocation、cache locality和old-version retention。

本章回顾：Change产生Version，Identity不等于Reference

1. Mutation风险来自alias、ordering与ownership，不只是setter数量。
2. Value、entity、event和reference有不同equality/identity semantics。
3. Immutable state transition返回new version，persistence shell处理concurrency。
4. Constructor/getter-only/immutable collection保护boundary；modern records不自动deep immutable。
5. Structural sharing减少full copy但有allocation/retention成本，需measure。

术语表

原版目录概念补充核对

以下条目补齐官方目录中容易被示例主线掩盖的概念。它们不重复罗列目录，而是明确每项概念的机制、适用边界和验收证据。

Understanding state, identity, and change：机制、边界与证据

Chapter 9. Thinking about data functionally中的Understanding state, identity, and change应写成可组合的输入—输出契约，并把环境读取、状态改变与失败显式放在边界。用确定输入运行正常、空值和失败样本，同时记录返回值与副作用轨迹，证明结论不依赖隐藏状态。

Enforcing immutability：机制、边界与证据

Chapter 9. Thinking about data functionally中的Enforcing immutability应写成可组合的输入—输出契约，并把环境读取、状态改变与失败显式放在边界。用确定输入运行正常、空值和失败样本，同时记录返回值与副作用轨迹，证明结论不依赖隐藏状态。