第一：如果你不是数学家，monad这个词有点空洞。另一个术语是计算构建器，它更能描述它们的实际用途。

它们是链接操作的模式。它看起来有点像面向对象语言中的方法链接，但机制略有不同。

该模式主要用于函数式语言（特别是Haskell，它普遍使用monad），但也可以用于支持高阶函数的任何语言（即可以将其他函数作为参数的函数）。

JavaScript中的数组支持该模式，因此让我们将其作为第一个示例。

模式的要点是我们有一个类型（在本例中为Array），它有一个以函数作为参数的方法。提供的操作必须返回相同类型的实例（即返回数组）。

首先是一个不使用monad模式的方法链接示例：

[1,2,3].map(x => x + 1)

结果是[2,3,4]。代码不符合monad模式，因为我们作为参数提供的函数返回的是数字，而不是数组。monad形式的相同逻辑是：

[1,2,3].flatMap(x => [x + 1])

这里我们提供了一个返回Array的操作，所以现在它符合模式。flatMap方法为数组中的每个元素执行提供的函数。它期望每个调用都有一个数组作为结果（而不是单个值），但将得到的数组集合并为一个数组。所以最终的结果是相同的，数组[2,3,4]。

（提供给map或flatMap等方法的函数参数在JavaScript中通常称为“回调”。我将其称为“操作”，因为它更通用。）

如果我们连锁多个操作（以传统方式）：

[1,2,3].map(a => a + 1).filter(b => b != 3)

数组中的结果[2,4]

monad形式的相同链接：

[1,2,3].flatMap(a => [a + 1]).flatMap(b => b != 3 ? [b] : [])

产生相同的结果，即数组[2,4]。

您将立即注意到monad格式比非monad格式更难看！这正好表明单子不一定“好”。它们是一种有时有益有时不有益的模式。

请注意，monad模式可以以不同的方式组合：

[1,2,3].flatMap(a => [a + 1].flatMap(b => b != 3 ? [b] : []))

这里的绑定是嵌套的，而不是链式的，但结果是一样的。这是单子的一个重要属性，我们稍后会看到。这意味着组合的两个操作可以被视为单个操作。

该操作允许返回具有不同元素类型的数组，例如，将数字数组转换为字符串数组或其他东西；只要它仍然是一个数组。

这可以使用Typescript表示法更正式地描述。数组的类型为array＜T＞，其中T是数组中元素的类型。flatMap（）方法接受类型为T=>Array<U>的函数参数，并返回一个Array<U>。

一般来说，monad是任何类型的Foo＜Bar＞，它有一个“bind”方法，该方法接受类型为Bar＝＞Foo＜Baz＞的函数参数，并返回一个Foo＜Baz＞。

这回答了单子是什么。这个答案的其余部分将试图通过示例来解释为什么monads在Haskell这样的语言中是一种有用的模式，而Haskell对monads有很好的支持。

Haskell和Do表示法

要将map/filter示例直接转换为Haskell，我们将flatMap替换为>>=运算符：

[1,2,3] >>= \a -> [a+1] >>= \b -> if b == 3 then [] else [b] 

>>=运算符是Haskell中的绑定函数。当操作数是一个列表时，它与JavaScript中的flatMap相同，但对于其他类型，它被重载了不同的含义。

但是Haskell还为monad表达式提供了专用语法do块，它完全隐藏了绑定运算符：

 do a <- [1,2,3] 
    b <- [a+1] 
    if b == 3 then [] else [b] 

这将隐藏“管道”，并让您专注于在每个步骤中应用的实际操作。

在do块中，每一行都是一个操作。约束仍然认为块中的所有操作都必须返回相同的类型。因为第一个表达式是一个列表，所以其他操作也必须返回一个列表。

向后箭头<-看起来像赋值，但请注意，这是绑定中传递的参数。因此，当右侧的表达式是整数列表时，左侧的变量将是一个整数，但将对列表中的每个整数执行。

示例：安全导航（Maybe类型）

关于列表，让我们来看看monad模式如何对其他类型有用。

某些函数可能不总是返回有效值。在Haskell中，这由Maybe类型表示，该类型是Just value或Nothing选项。

总是返回有效值的链接操作当然很简单：

streetName = getStreetName (getAddress (getUser 17)) 

但如果任何函数都可以返回Nothing呢？我们需要单独检查每个结果，如果不是Nothing，则只将值传递给下一个函数：

case getUser 17 of
      Nothing -> Nothing 
      Just user ->
         case getAddress user of
            Nothing -> Nothing 
            Just address ->
              getStreetName address

很多重复检查！想象一下如果链条更长。Haskell用Maybe的monad模式解决了这个问题：

do
  user <- getUser 17
  addr <- getAddress user
  getStreetName addr

这个do块调用Maybe类型的绑定函数（因为第一个表达式的结果是Maybe）。绑定函数仅在值为Just值时执行以下操作，否则只传递Nothing。

这里使用monad模式来避免重复代码。这与其他一些语言使用宏来简化语法的方式类似，尽管宏以非常不同的方式实现了相同的目标。

请注意，Haskell中monad模式和monad友好语法的结合导致了代码更干净。在JavaScript这样的语言中，如果没有对monad的任何特殊语法支持，我怀疑monad模式是否能够在这种情况下简化代码。

可变状态

Haskell不支持可变状态。所有变量都是常量，所有值都是不可变的。但State类型可用于模拟具有可变状态的编程：

add2 :: State Integer Integer
add2 = do
        -- add 1 to state
         x <- get
         put (x + 1)
         -- increment in another way
         modify (+1)
         -- return state
         get


evalState add2 7
=> 9

add2函数构建一个monad链，然后以7作为初始状态对其求值。

显然，这在Haskell中才有意义。其他语言支持开箱即用的可变状态。Haskell通常在语言特性上是“选择加入”的——您可以在需要时启用可变状态，并且类型系统确保效果是显式的。IO是这方面的另一个例子。

IO

IO类型用于链接和执行“不纯”函数。

与任何其他实用语言一样，Haskell有一系列与外界接口的内置函数：putStrLine、readLine等。这些函数被称为“不纯”，因为它们要么会产生副作用，要么会产生不确定性的结果。即使是像获取时间这样简单的事情也被认为是不纯洁的，因为结果是不确定的——用相同的参数调用两次可能会返回不同的值。

纯函数是确定性的——它的结果完全取决于传递的参数，除了返回值之外，它对环境没有任何副作用。

Haskell大力鼓励使用纯函数——这是该语言的一个主要卖点。不幸的是，对于纯粹主义者来说，你需要一些不纯的函数来做任何有用的事情。Haskell折衷方案是将纯函数和不纯函数彻底分开，并保证纯函数无法直接或间接执行不纯函数。

这是通过给所有不纯函数赋予IO类型来保证的。Haskell程序的入口点是具有IO类型的主函数，因此我们可以在顶层执行不纯的函数。

但是该语言如何防止纯函数执行不纯函数？这是因为Haskell的懒惰本性。只有当某个函数的输出被其他函数消耗时，才执行该函数。但除了将IO值分配给main之外，没有办法使用它。因此，如果一个函数想要执行一个不纯的函数，它必须连接到main并具有IO类型。

对IO操作使用monad链接还可以确保它们以线性和可预测的顺序执行，就像命令式语言中的语句一样。

这让我们看到大多数人会用Haskell编写的第一个程序：

main :: IO ()
main = do 
        putStrLn ”Hello World”

当只有一个操作，因此没有什么要绑定时，do关键字是多余的，但为了保持一致性，我还是保留了它。

（）类型表示“无效”。这种特殊的返回类型仅适用于因其副作用而调用的IO函数。

更长的示例：

main = do
    putStrLn "What is your name?"
    name <- getLine
    putStrLn "hello" ++ name

这构建了一个IO操作链，因为它们被分配给主功能，所以它们被执行。

将IO与Maybe进行比较表明了monad模式的多功能性。对于Maybe，该模式用于通过将条件逻辑移动到绑定函数来避免重复代码。对于IO，该模式用于确保IO类型的所有操作都是有序的，并且IO操作不会“泄漏”到纯函数。

总结

在我的主观看法中，monad模式只有在对该模式有一些内置支持的语言中才真正有价值。否则，它只会导致过于复杂的代码。但是Haskell（和其他一些语言）有一些内置支持，隐藏了繁琐的部分，然后该模式可以用于各种有用的事情。喜欢：

避免重复代码（可能）为程序的分隔区域添加可变状态或异常等语言特性。将讨厌的东西与美好的东西隔离开来（IO）嵌入式域特定语言（解析器）将GOTO添加到语言中。

公主对F#计算表达式的解释帮助了我，尽管我仍然不能说我真的理解了。

编辑：这个系列-用javascript解释monad-对我来说是一个“打破平衡”的系列。

http://blog.jcoglan.com/2011/03/05/translation-from-haskell-to-javascript-of-selected-portions-of-the-best-introduction-to-monads-ive-ever-read/http://blog.jcoglan.com/2011/03/06/monad-syntax-for-javascript/http://blog.jcoglan.com/2011/03/11/promises-are-the-monad-of-asynchronous-programming/

我认为理解单子是一件让你毛骨悚然的事。从这个意义上说，尽可能多地阅读“教程”是一个好主意，但通常奇怪的东西（不熟悉的语言或语法）会让你的大脑无法专注于基本内容。

有些事情我很难理解：

基于规则的解释对我来说从未奏效，因为大多数实际示例实际上需要的不仅仅是返回/绑定。此外，称之为规则也无济于事。这更像是“有些东西有共同点，我们把它们称为‘单子’，把共同点称为‘规则’”。Return（a->M<a>）和Bind（M<a>->（a->M<b>）->M<b>）很好，但我永远无法理解Bind如何从M<a>中提取a，以便将其传递给a->M<b>。我不认为我在任何地方读过（也许这对其他人来说都很明显），Return（M<a>->a）的反面必须存在于monad内部，它只是不需要暴露。

实际上，monad是函数组合运算符的一种自定义实现，它考虑了副作用以及不兼容的输入和返回值（用于链接）。

经过努力，我想我终于明白了单子。在重新阅读了我自己对绝大多数投票结果的冗长批评之后，我将给出这个解释。

要理解单子，需要回答三个问题：

你为什么需要蒙纳德？什么是单子？如何实现monad？

正如我在最初的评论中所指出的，有太多的monad解释被第3个问题所困扰，没有，也没有充分地涵盖第2个问题或第1个问题。

你为什么需要蒙纳德？

Haskell等纯函数式语言与C或Java等命令式语言的不同之处在于，纯函数式程序不一定按特定顺序执行，一步一步执行。Haskell程序更类似于一个数学函数，在该函数中，您可以以任意数量的潜在阶数求解“方程”。这带来了许多好处，其中之一是它消除了某些类型的错误的可能性，特别是那些与“状态”相关的错误。

然而，使用这种编程风格，有些问题不是很容易解决的。有些事情，比如控制台编程和文件i/o，需要按照特定的顺序进行，或者需要维护状态。处理这个问题的一种方法是创建一种表示计算状态的对象，以及一系列将状态对象作为输入并返回新修改的状态对象的函数。

因此，让我们创建一个假设的“状态”值，它表示控制台屏幕的状态。这个值是如何构造的并不重要，但假设它是一个字节长度的ascii字符数组，表示屏幕上当前可见的内容，以及一个表示用户输入的最后一行伪代码的数组。我们已经定义了一些接受控制台状态、修改它并返回新控制台状态的函数。

consolestate MyConsole = new consolestate;

因此，要进行控制台编程，但以纯函数的方式，您需要在彼此之间嵌套许多函数调用。

consolestate FinalConsole = print(input(print(myconsole, "Hello, what's your name?")),"hello, %inputbuffer%!");

以这种方式编程保持了“纯”的功能风格，同时强制对控制台的更改按特定顺序进行。但是，我们可能希望像上面的示例一样，一次只执行几个操作。以这种方式嵌套函数将开始变得笨拙。我们想要的是基本上与上面相同的代码，但编写得更像这样：

consolestate FinalConsole = myconsole:
                            print("Hello, what's your name?"):
                            input():
                            print("hello, %inputbuffer%!");

这确实是一种更方便的写法。但我们如何做到这一点呢？

什么是单子？

一旦你定义了一个类型（比如consoleestate），以及一系列专门为该类型操作而设计的函数，你就可以通过定义一个操作符（比如：（bind））将这些东西的整个包变成一个“monad”，该操作符会自动将返回值输入到左边的函数参数中，转换为与特定类型的绑定运算符一起工作的函数。

如何实现monad？

看到其他答案，似乎可以很自由地跳到细节中。

如果你要求对如此抽象的东西做出简洁、实用的解释，那么你只能希望得到一个抽象的答案：

a -> b

是表示从as到bs的计算的一种方式。您可以将计算链接起来，也可以将它们组合在一起：

(b -> c) -> (a -> b) -> (a -> c)

更复杂的计算需要更复杂的类型，例如：

a -> f b

是从as到bs到fs的计算类型。您还可以编写它们：

(b -> f c) -> (a -> f b) -> (a -> f c)

事实证明，这种模式无处不在，并且与上面的第一个组合具有相同的财产（结合性、右-和左-同一性）。

人们必须给这个模式起一个名字，但如果知道第一个组合被正式描述为半群体，这会有帮助吗？

“单子和圆括号一样有趣和重要”（奥列格·基斯廖夫）

解释“什么是monad”有点像说“什么是数字？”我们总是使用数字。但想象一下，你遇到了一个对数字一无所知的人。你怎么解释数字是什么？你怎么开始描述为什么这可能有用？

什么是单子？简单的回答是：这是一种将操作链接在一起的特定方式。

本质上，您正在编写执行步骤，并将它们与“绑定函数”链接在一起。（在Haskell中，它名为>>=。）您可以自己编写对绑定运算符的调用，也可以使用语法糖，使编译器为您插入这些函数调用。但无论哪种方式，每个步骤都由对该绑定函数的调用分隔。

因此绑定函数就像分号；它将流程中的步骤分开。bind函数的任务是获取上一步的输出，并将其输入下一步。

听起来不太难，对吧？但单子不止一种。为什么？怎样

好吧，bind函数可以从一个步骤中获取结果，并将其传递给下一个步骤。但如果这就是单子的全部。。。这实际上不是很有用。理解这一点很重要：每个有用的monad除了做monad之外，还做其他事情。每一个有用的单子都有一种“特殊的力量”，这使它独一无二。

（没有什么特别作用的monad被称为“身份monad”。与身份函数类似，这听起来是一件毫无意义的事情，但事实证明并非如此……但这是另一回事™.)

基本上，每个monad都有自己的绑定函数实现。你可以编写一个绑定函数，这样它就可以在执行步骤之间做一些傻事。例如：

如果每个步骤都返回一个成功/失败指示符，则只有在前一个步骤成功的情况下，才能让绑定执行下一个步骤。这样，失败的步骤“自动”中止整个序列，而无需您进行任何条件测试。（故障单）扩展这个想法，您可以实现“异常”。（错误单点或异常单点。）因为您自己定义它们，而不是将其作为一种语言特性，所以您可以定义它们的工作方式。（例如，您可能希望忽略前两个异常，仅在引发第三个异常时中止。）您可以使每个步骤返回多个结果，并让bind函数对其进行循环，将每个结果输入到下一步。这样，在处理多个结果时，就不必一直到处写循环。绑定函数“自动”为您完成所有这些。（单子）除了将“结果”从一个步骤传递到另一个步骤之外，还可以让bind函数传递额外的数据。这些数据现在不会显示在源代码中，但您仍然可以从任何地方访问它，而无需手动将其传递给每个函数。（《读者》杂志）您可以这样做，以便可以替换“额外数据”。这允许您模拟破坏性更新，而无需实际执行破坏性更新。（莫纳德州及其堂弟作家莫纳德。）因为您只是在模拟破坏性更新，所以您可以轻松地完成真正的破坏性更新所无法完成的事情。例如，您可以撤消上一次更新，或恢复到旧版本。你可以制作一个可以暂停计算的monad，这样你就可以暂停你的程序，进入并修补内部状态数据，然后恢复它。您可以将“continuations”实现为monad。这可以让你打破人们的想法！

所有这些和更多的都可以通过monad实现。当然，这一切在没有单子的情况下也是完全可能的。使用monad非常简单。