# CodeLin 函数式架构顶层设计

**制定日期**: 2025-11-25  
**版本**: v1.0  
**目标**: 设计 CodeLin 整体的函数式架构，基于 Context7 仓颉文档和函数式编程最佳实践

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## 📊 执行摘要

### 核心设计理念

基于**函数式编程范式**，将 CodeLin 重构为：
- **不可变状态管理**：所有状态通过纯函数转换
- **副作用隔离**：IO 操作与业务逻辑分离
- **函数组合**：通过组合小函数构建复杂功能
- **类型安全**：充分利用仓颉的类型系统和模式匹配
- **并发安全**：不可变数据结构天然线程安全

### 设计原则

1. **纯函数优先**：业务逻辑尽可能使用纯函数
2. **不可变性**：使用 `let` 和不可变数据结构
3. **函数组合**：通过 `pipe`、`compose` 组合函数
4. **模式匹配**：使用 `match` 替代 if-else
5. **类型驱动**：使用 `Option`、`Result` 处理可选值和错误

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## 🏗️ 整体架构设计

### 架构分层（函数式风格）

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   应用层 (App Layer)                      │
│  ┌───────────────────────────────────────────────────┐  │
│  │  CliApp (函数式状态管理 + 副作用执行)              │  │
│  │  - AppState (不可变)                              │  │
│  │  - StateTransition (纯函数)                       │  │
│  │  - EffectExecutor (副作用执行器)                  │  │
│  └───────────────────────────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 服务层 (Service Layer)                   │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  │
│  │ Context      │  │ Conversation │  │ Agent        │  │
│  │ Service      │  │ Service      │  │ Service      │  │
│  │ (纯函数)     │  │ (纯函数)     │  │ (纯函数)     │  │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘  │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  │
│  │ Orchestration│  │ File         │  │ Layer        │  │
│  │ Service      │  │ Service      │  │ Workflow     │  │
│  │ (纯函数)     │  │ (纯函数)     │  │ (纯函数)     │  │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 核心层 (Core Layer)                      │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  │
│  │ Context      │  │ Conversation  │  │ Agents       │  │
│  │ Engine       │  │ Manager       │  │ (20+)        │  │
│  │ (不可变状态) │  │ (不可变状态) │  │              │  │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘  │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  │
│  │ Tools        │  │ Orchestration│  │ Types        │  │
│  │ (43工具)     │  │ (Layer/State) │  │ (Contracts)  │  │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 工具层 (Utils Layer)                      │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  │
│  │ Functional   │  │ File         │  │ Sort         │  │
│  │ Utils        │  │ Utils        │  │ Utils        │  │
│  │ (函数式工具) │  │              │  │              │  │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                 副作用层 (Effect Layer)                  │
│  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  ┌──────────────┐  │
│  │ IO Effects   │  │ Log Effects  │  │ Network      │  │
│  │ (文件IO)     │  │ (日志)       │  │ Effects      │  │
│  └──────────────┘  └──────────────┘  └──────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
```

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## 🎯 核心设计模式

### 1. 不可变状态模式 (Immutable State Pattern)

**设计思想**：
- 所有状态都是不可变的 struct
- 状态转换通过纯函数返回新状态
- 使用 `let` 而非 `var`

**实现示例**：
```cangjie
// 不可变状态定义
public struct ContextState {
    public let fileCache: HashMap<Path, FileContext>
    public let tokenCount: Int64
    public let maxTokens: Int64
    public let statistics: ContextStatistics
    
    public init(
        fileCache: HashMap<Path, FileContext>,
        tokenCount: Int64,
        maxTokens: Int64,
        statistics: ContextStatistics
    ) {
        this.fileCache = fileCache
        this.tokenCount = tokenCount
        this.maxTokens = maxTokens
        this.statistics = statistics
    }
}

// 纯函数：状态转换
public func addFileToContext(
    state: ContextState,
    path: Path,
    content: String
): ContextState {
    let newFile = FileContext(path, content)
    let newCache = state.fileCache.clone()
    newCache[path] = newFile
    let newTokenCount = state.tokenCount + newFile.tokenCount
    let newStats = updateStatistics(state.statistics, newFile)
    
    return ContextState(
        fileCache: newCache,
        tokenCount: newTokenCount,
        maxTokens: state.maxTokens,
        statistics: newStats
    )
}
```

### 2. 副作用隔离模式 (Effect Isolation Pattern)

**设计思想**：
- 纯函数返回状态和副作用描述
- 副作用延迟执行
- 副作用集中管理

**实现示例**：
```cangjie
// 副作用类型
public enum Effect {
    | Log(message: String, level: LogLevel)
    | WriteFile(path: Path, content: String)
    | ReadFile(path: Path)
    | NetworkRequest(url: String, method: String)
    | SaveConversation(name: String, conversation: Conversation)
}

// 状态转换函数返回 (新状态, 副作用列表)
public func processUserInput(
    state: AppState,
    input: String
): (AppState, ArrayList<Effect>) {
    // 1. 纯函数：构建上下文
    let (newContextState, contextEffects) = buildContext(
        state.contextState,
        input,
        budget: 10000
    )
    
    // 2. 纯函数：添加消息
    let message = Message(user: input)
    let newConversationState = addMessage(
        state.conversationState,
        message
    )
    
    // 3. 纯函数：生成 Agent 请求
    let agentRequest = createAgentRequest(
        newConversationState.conversation,
        newContextState.fileCache.values()
    )
    
    // 4. 返回新状态和副作用
    let newState = AppState(
        contextState: newContextState,
        conversationState: newConversationState,
        agentState: state.agentState,
        fileState: state.fileState
    )
    
    let effects = ArrayList<Effect>()
    effects.add(Effect.Log("Processing input", LogLevel.Info))
    effects.add(Effect.NetworkRequest("agent-api", "POST"))
    
    return (newState, effects)
}

// 副作用执行器
public class EffectExecutor {
    public func execute(effect: Effect): Unit {
        match (effect) {
            case Log(msg, level) => LogUtils.log(level, msg)
            case WriteFile(path, content) => File.write(path, content)
            case ReadFile(path) => File.read(path)
            case NetworkRequest(url, method) => http.request(url, method)
            case SaveConversation(name, conv) => conv.save(getPath(name))
        }
    }
}
```

### 3. 函数组合模式 (Function Composition Pattern)

**设计思想**：
- 使用 `pipe` 从左到右组合函数
- 使用 `compose` 从右到左组合函数
- 小函数组合成复杂功能

**实现示例**：
```cangjie
// 使用 pipe 组合多个操作
public func buildContextPipeline(
    userInput: String,
    fileCache: HashMap<Path, FileContext>
): Option<Array<FileContext>> {
    return FunctionalUtils.pipe(
        fileCache.values().iterator(),
        { iter => FunctionalUtils.filter(iter, { file => 
            calculateRelevance(userInput, file) > 0.5 
        }) },
        { iter => FunctionalUtils.map(iter, { file => 
            compressFileContent(file) 
        }) },
        { iter => FunctionalUtils.sort(iter, { a, b => 
            compare(a.relevanceScore, b.relevanceScore) 
        }) },
        { iter => FunctionalUtils.take(iter, 10) },
        { iter => FunctionalUtils.collectIterator(iter) },
        { arr => Some(arr) }
    )
}
```

### 4. 模式匹配模式 (Pattern Matching Pattern)

**设计思想**：
- 使用 `match` 替代 if-else
- 利用类型系统确保完整性
- 模式匹配提取数据

**实现示例**：
```cangjie
// 使用模式匹配处理 Result
public func handleAgentResponse(
    response: Result<AgentResponse, AgentError>
): Option<String> {
    return FunctionalUtils.foldResult(
        response,
        onOk: { resp => 
            match (resp.status) {
                case AgentStatus.Success => Some(resp.content)
                case AgentStatus.Partial => Some(resp.content + "...")
                case AgentStatus.Cancelled => None
            }
        },
        onErr: { err =>
            match (err) {
                case AgentError.Timeout => {
                    LogUtils.warn("Agent timeout")
                    None
                }
                case AgentError.NetworkError(msg) => {
                    LogUtils.error("Network error: ${msg}")
                    None
                }
                case AgentError.Unknown => {
                    LogUtils.error("Unknown error")
                    None
                }
            }
        }
    )
}
```

### 5. 类型驱动错误处理 (Type-Driven Error Handling)

**设计思想**：
- 使用 `Result<T, E>` 替代异常
- 使用 `Option<T>` 处理可选值
- 错误处理通过类型系统保证

**实现示例**：
```cangjie
// 使用 Result 处理可能失败的操作
public func readFileSafely(path: Path): Result<String, FileError> {
    return FunctionalUtils.resultFromOption(
        File.read(path),
        errorFactory: { => FileError.NotFound(path) }
    )
}

// 链式处理多个可能失败的操作
public func processFile(path: Path): Result<ProcessedFile, ProcessError> {
    return FunctionalUtils.pipe(
        readFileSafely(path),
        { result => FunctionalUtils.flatMapResult(result, { content =>
            parseFile(content)
        }) },
        { result => FunctionalUtils.mapResult(result, { parsed =>
            ProcessedFile(path, parsed)
        }) }
    )
}
```

---

## 📐 状态管理架构

### 应用状态 (AppState)

```cangjie
// 顶层应用状态（不可变）
public struct AppState {
    public let contextState: ContextState
    public let conversationState: ConversationState
    public let agentState: AgentState
    public let fileState: FileState
    public let configState: ConfigState
    
    public init(
        contextState: ContextState,
        conversationState: ConversationState,
        agentState: AgentState,
        fileState: FileState,
        configState: ConfigState
    ) {
        this.contextState = contextState
        this.conversationState = conversationState
        this.agentState = agentState
        this.fileState = fileState
        this.configState = configState
    }
}
```

### 状态转换函数 (State Transition Functions)

```cangjie
// 状态转换函数（纯函数）
public func transitionAppState(
    state: AppState,
    action: AppAction
): (AppState, ArrayList<Effect>) {
    match (action) {
        case UserInput(input) => processUserInput(state, input)
        case FileChanged(path) => handleFileChange(state, path)
        case AgentResponse(response) => handleAgentResponse(state, response)
        case ConfigChanged(config) => updateConfig(state, config)
    }
}
```

### 状态管理器 (State Manager)

```cangjie
// 状态管理器（管理可变状态，但通过纯函数转换）
public class StateManager {
    private var state: AppState
    private let stateLock: ReadWriteLock
    private let effectExecutor: EffectExecutor
    
    public init(initialState: AppState, effectExecutor: EffectExecutor) {
        this.state = initialState
        this.stateLock = ReadWriteLock()
        this.effectExecutor = effectExecutor
    }
    
    // 应用状态转换（纯函数）
    public func applyTransition(
        transition: (AppState) -> (AppState, ArrayList<Effect>)
    ): Unit {
        synchronized(this.stateLock.writeLock) {
            let (newState, effects) = transition(this.state)
            this.state = newState
            
            // 执行副作用（在锁外执行，避免阻塞）
            for (effect in effects) {
                this.effectExecutor.execute(effect)
            }
        }
    }
    
    // 读取状态（只读，可以并发）
    public func readState<T>(reader: (AppState) -> T): T {
        synchronized(this.stateLock.readLock) {
            return reader(this.state)
        }
    }
}
```

---

## 🔧 服务层函数式设计

### ContextService (纯函数服务)

```cangjie
// 上下文服务（纯函数）
public class ContextService {
    // 纯函数：构建上下文
    public static func buildContext(
        state: ContextState,
        query: String,
        budget: Int64
    ): (ContextState, Array<FileContext>) {
        // 使用函数式管道
        let ranked = FunctionalUtils.pipe(
            state.fileCache.values().iterator(),
            { iter => FunctionalUtils.filter(iter, { file => 
                file.relevanceScore > 0.0 
            }) },
            { iter => FunctionalUtils.map(iter, { file =>
                updateRelevanceScore(file, query)
            }) },
            { iter => FunctionalUtils.sort(iter, { a, b =>
                compare(b.relevanceScore, a.relevanceScore)
            }) },
            { iter => FunctionalUtils.take(iter, budget) },
            { iter => FunctionalUtils.collectIterator(iter) }
        )
        
        return (state, ranked)
    }
    
    // 纯函数：添加文件
    public static func addFile(
        state: ContextState,
        path: Path,
        content: String
    ): ContextState {
        let newFile = FileContext(path, content)
        let newCache = state.fileCache.clone()
        newCache[path] = newFile
        let newTokenCount = state.tokenCount + calculateTokens(content)
        
        return ContextState(
            fileCache: newCache,
            tokenCount: newTokenCount,
            maxTokens: state.maxTokens,
            statistics: updateStatistics(state.statistics, newFile)
        )
    }
}
```

### ConversationService (纯函数服务)

```cangjie
// 对话服务（纯函数）
public class ConversationService {
    // 纯函数：添加消息
    public static func addMessage(
        state: ConversationState,
        message: Message
    ): ConversationState {
        let newConversation = state.conversation.clone()
        newConversation.addMessage(message)
        
        return ConversationState(
            conversation: newConversation,
            sessionId: state.sessionId,
            history: state.history
        )
    }
    
    // 纯函数：构建对话历史
    public static func buildHistory(
        state: ConversationState,
        limit: Int64
    ): Array<Message> {
        return FunctionalUtils.pipe(
            state.conversation.messages.iterator(),
            { iter => FunctionalUtils.take(iter, limit) },
            { iter => FunctionalUtils.collectIterator(iter) }
        )
    }
}
```

---

## 🎨 函数式工具库扩展

### 已实现的工具

- ✅ `pipe` - 管道操作（支持 1-4 步）
- ✅ `compose` - 函数组合
- ✅ `mapOption` / `flatMapOption` / `filterOption` - Option 工具
- ✅ `mapResult` / `flatMapResult` / `mapError` / `foldResult` - Result 工具
- ✅ `collectIterator` / `fold` / `find` / `all` / `any` / `count` - 迭代器工具
- ✅ `filter` / `filterMap` / `flatMap` / `take` / `skip` / `zip` / `partition` / `groupBy` - 高阶迭代器工具
- ✅ `zipWithIndex` - 索引迭代器

### 建议扩展的工具

```cangjie
// 1. 链式操作支持（Monad 模式）
public static func chain<T>(
    value: Option<T>,
    operations: Array<(T) -> Option<T>>
): Option<T> {
    return FunctionalUtils.fold(
        operations.iterator(),
        value,
        { acc, op => FunctionalUtils.flatMapOption(acc, op) }
    )
}

// 2. 条件组合（函数式 if-else）
public static func when<T>(
    condition: Bool,
    then: () -> T,
    otherwise: () -> T
): T {
    if (condition) {
        return then()
    } else {
        return otherwise()
    }
}

// 3. 延迟求值（Lazy Evaluation）
public static func lazy<T>(f: () -> T): () -> T {
    return f
}

// 4. 记忆化（Memoization）- 纯函数缓存
public static func memoize<T, R>(
    f: (T) -> R,
    cache: HashMap<T, R>
): (T) -> R {
    return { arg =>
        if (let Some(cached) <- cache.get(arg)) {
            return cached
        } else {
            let result = f(arg)
            cache[arg] = result
            return result
        }
    }
}

// 5. 柯里化（Currying）
public static func curry<T1, T2, R>(
    f: (T1, T2) -> R
): (T1) -> ((T2) -> R) {
    return { arg1 => { arg2 => f(arg1, arg2) } }
}

// 6. 部分应用（Partial Application）
public static func partial<T1, T2, R>(
    f: (T1, T2) -> R,
    arg1: T1
): (T2) -> R {
    return { arg2 => f(arg1, arg2) }
}
```

---

## 🔄 高级函数式设计模式

### 1. Monad 模式（单子模式）

**设计思想**：
- 使用 `Option` 和 `Result` 作为 Monad
- 通过 `flatMap` 链式组合可能失败的操作
- 错误处理通过类型系统保证

**实现示例**：
```cangjie
// Monad 链式操作
public func processFileSafely(path: Path): Result<ProcessedFile, ProcessError> {
    return FunctionalUtils.pipe(
        readFileSafely(path),
        { result => FunctionalUtils.flatMapResult(result, { content =>
            parseFile(content)
        }) },
        { result => FunctionalUtils.flatMapResult(result, { parsed =>
            validateFile(parsed)
        }) },
        { result => FunctionalUtils.mapResult(result, { validated =>
            ProcessedFile(path, validated)
        }) }
    )
}
```

### 2. Applicative Functor 模式

**设计思想**：
- 使用 `Option` 和 `Result` 作为 Applicative Functor
- 支持多个可选值的组合操作

**实现示例**：
```cangjie
// Applicative 组合
public func combineOptions<T1, T2, R>(
    opt1: Option<T1>,
    opt2: Option<T2>,
    combine: (T1, T2) -> R
): Option<R> {
    match (opt1) {
        case Some(v1) =>
            match (opt2) {
                case Some(v2) => Some(combine(v1, v2))
                case None => None
            }
        case None => None
    }
}
```

### 3. 函数式错误处理模式

**设计思想**：
- 使用 `Result<T, E>` 替代异常
- 错误处理通过类型系统保证
- 错误传播通过 `flatMap` 自动处理

**实现示例**：
```cangjie
// 函数式错误处理
public func processWithErrorHandling(
    input: String
): Result<Output, ProcessError> {
    return FunctionalUtils.pipe(
        validateInput(input),
        { result => FunctionalUtils.flatMapResult(result, { validated =>
            processData(validated)
        }) },
        { result => FunctionalUtils.mapError(result, { err =>
            ProcessError.Wrapped(err)
        }) }
    )
}
```

### 4. 不可变状态更新模式

**设计思想**：
- 使用 struct 的 clone 方法创建新状态
- 状态更新返回新状态，不修改原状态
- 利用仓颉的 struct 值语义

**实现示例**：
```cangjie
// 不可变状态更新
public func updateContextState(
    state: ContextState,
    updates: HashMap<Path, FileContext>
): ContextState {
    let newCache = state.fileCache.clone()
    for ((path, file) in updates) {
        newCache[path] = file
    }
    let newTokenCount = FunctionalUtils.fold(
        updates.values().iterator(),
        state.tokenCount,
        { acc, file => acc + file.tokenCount }
    )
    
    return ContextState(
        fileCache: newCache,
        tokenCount: newTokenCount,
        maxTokens: state.maxTokens,
        statistics: updateStatistics(state.statistics, updates)
    )
}
```

### 5. 函数式组合子模式（Combinator Pattern）

**设计思想**：
- 使用高阶函数组合小函数
- 通过组合子构建复杂逻辑
- 提高代码复用性

**实现示例**：
```cangjie
// 组合子：andThen（顺序执行）
public static func andThen<T, U, V>(
    f: (T) -> U,
    g: (U) -> V
): (T) -> V {
    return { x => g(f(x)) }
}

// 组合子：orElse（错误恢复）
public static func orElse<T, E>(
    f: () -> Result<T, E>,
    g: () -> Result<T, E>
): Result<T, E> {
    match (f()) {
        case Ok(value) => Ok(value)
        case Err(_) => g()
    }
}

// 组合子：retry（重试）
public static func retry<T, E>(
    f: () -> Result<T, E>,
    maxAttempts: Int64
): Result<T, E> {
    var attempts: Int64 = 0
    while (attempts < maxAttempts) {
        match (f()) {
            case Ok(value) => return Ok(value)
            case Err(_) => attempts += 1
        }
    }
    return f()  // 最后一次尝试
}
```

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## 🏛️ 架构迁移策略

### 阶段1：渐进式迁移（当前阶段）

**策略**：
- 保持现有代码结构
- 逐步引入函数式模式
- 新代码使用函数式风格
- 旧代码逐步重构

**实施**：
1. ✅ 函数式工具库已实现
2. ✅ 服务层部分函数式改造
3. 🚧 状态管理逐步迁移

### 阶段2：核心模块迁移

**策略**：
- 定义不可变状态类型
- 实现状态转换函数
- 隔离副作用

**实施**：
1. 定义 `ContextState`、`ConversationState`、`AppState`
2. 实现纯函数状态转换
3. 实现 `EffectExecutor`

### 阶段3：全面迁移

**策略**：
- 重构所有模块使用函数式模式
- 移除可变状态
- 全面测试

**实施**：
1. 重构 `ContextEngine` 使用不可变状态
2. 重构 `ConversationManager` 使用不可变状态
3. 重构 `CliApp` 使用函数式状态管理

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## ⚡ 性能考虑

### 1. 不可变数据结构的性能

**优化策略**：
- 使用结构共享（Structural Sharing）
- 延迟计算（Lazy Evaluation）
- 批量更新（Batch Updates）

**实现示例**：
```cangjie
// 批量更新状态（减少克隆次数）
public func batchUpdateContextState(
    state: ContextState,
    updates: Array<(Path, FileContext)>
): ContextState {
    let newCache = state.fileCache.clone()
    var newTokenCount = state.tokenCount
    
    for ((path, file) in updates) {
        newCache[path] = file
        newTokenCount += file.tokenCount
    }
    
    return ContextState(
        fileCache: newCache,
        tokenCount: newTokenCount,
        maxTokens: state.maxTokens,
        statistics: batchUpdateStatistics(state.statistics, updates)
    )
}
```

### 2. 函数式管道的性能

**优化策略**：
- 使用迭代器延迟计算
- 避免中间集合创建
- 使用 `fold` 替代多次遍历

**实现示例**：
```cangjie
// 优化的管道（单次遍历）
public func optimizedPipeline(
    files: Iterator<FileContext>,
    query: String
): Array<FileContext> {
    return FunctionalUtils.pipe(
        files,
        { iter => FunctionalUtils.filterMap(iter, { file =>
            let score = calculateRelevance(query, file)
            if (score > 0.5) {
                Some(FileContext(file.path, file.content, score))
            } else {
                None
            }
        }) },
        { iter => FunctionalUtils.collectIterator(iter) }
    )
}
```

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## 🧪 测试策略

### 1. 纯函数测试

**优势**：
- 纯函数易于测试
- 无需 mock 依赖
- 测试用例简单

**示例**：
```cangjie
// 纯函数测试
public func testAddFileToContext(): Unit {
    let initialState = ContextState(
        fileCache: HashMap<Path, FileContext>(),
        tokenCount: 0,
        maxTokens: 10000,
        statistics: ContextStatistics()
    )
    
    let newState = ContextService.addFile(
        initialState,
        Path("test.cj"),
        "test content"
    )
    
    assert(newState.tokenCount > 0, "Token count should increase")
    assert(newState.fileCache.size == 1, "File cache should have one file")
    assert(initialState.tokenCount == 0, "Original state should be unchanged")
}
```

### 2. 状态转换测试

**优势**：
- 状态转换可预测
- 易于验证状态变化
- 支持快照测试

**示例**：
```cangjie
// 状态转换测试
public func testStateTransition(): Unit {
    let state1 = createInitialState()
    let (state2, effects1) = processUserInput(state1, "test input")
    let (state3, effects2) = processAgentResponse(state2, response)
    
    assert(state1 != state2, "State should change")
    assert(state2 != state3, "State should change again")
    assert(effects1.size > 0, "Should have side effects")
}
```

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## 📊 代码质量指标

### 目标指标

- **纯函数占比**: >70%
- **不可变变量占比**: >80%
- **函数式操作占比**: >60%
- **测试覆盖率**: >80%
- **圈复杂度**: 降低 40%

### 测量方法

```cangjie
// 代码质量分析工具（概念）
public class CodeQualityAnalyzer {
    public func analyzeFile(file: Path): CodeQualityReport {
        let stats = CodeQualityStats()
        
        // 统计纯函数数量
        stats.pureFunctionCount = countPureFunctions(file)
        
        // 统计不可变变量数量
        stats.immutableVarCount = countImmutableVars(file)
        
        // 统计函数式操作数量
        stats.functionalOpCount = countFunctionalOps(file)
        
        return CodeQualityReport(stats)
    }
}
```

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## 📋 实施路线图

### Phase 1: 基础工具库 ✅ 已完成
- ✅ 函数式工具库实现
- ✅ Result 类型实现
- ✅ 测试覆盖

### Phase 2: 服务层函数式改造 ✅ 部分完成
- ✅ ContextOrchestrationService 函数式改进
- ✅ ParallelAgentExecutor 函数式改进
- 🚧 ContextService 完整函数式改造
- 🚧 ConversationService 完整函数式改造

### Phase 3: 状态管理函数式改造 🚧 进行中
- 🚧 定义不可变状态类型（ContextState, ConversationState, AppState）
- 🚧 实现状态转换函数（纯函数）
- 🚧 隔离副作用（IO 操作）
- 🚧 重构 ContextEngine 使用不可变状态
- 🚧 重构 ConversationManager 使用不可变状态

### Phase 4: 应用层函数式改造 📋 计划中
- 📋 重构 CliApp 使用函数式状态管理
- 📋 实现 EffectExecutor
- 📋 实现 StateManager
- 📋 迁移所有状态到不可变模式

### Phase 5: 测试和优化 📋 计划中
- 📋 单元测试（覆盖率 >80%）
- 📋 集成测试
- 📋 性能测试和优化
- 📋 代码审查

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## 🎯 设计原则总结

### 1. 不可变性优先
- ✅ 使用 `let` 声明变量
- ✅ 使用不可变数据结构
- ✅ 状态转换返回新状态

### 2. 纯函数优先
- ✅ 业务逻辑使用纯函数
- ✅ 副作用隔离到 Effect 层
- ✅ 函数易于测试

### 3. 函数组合
- ✅ 使用 `pipe` 组合函数
- ✅ 小函数组合成复杂功能
- ✅ 提高代码可读性

### 4. 类型安全
- ✅ 使用 `Option` 处理可选值
- ✅ 使用 `Result` 处理错误
- ✅ 利用模式匹配确保完整性

### 5. 并发安全
- ✅ 不可变数据结构天然线程安全
- ✅ 使用 ReadWriteLock 保护可变状态
- ✅ 副作用在锁外执行

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## 📚 参考文档

- Context7 仓颉语言文档：https://docs.cangjie-lang.cn
- CangjieMagic 文档：函数式编程模式
- 函数式编程最佳实践
- Clean Architecture 设计思想

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**文档版本**: v2.0  
**最后更新**: 2025-11-25  
**状态**: ✅ **顶层设计完成，包含高级设计模式（Monad、Applicative、组合子模式）、迁移策略、性能考虑、测试策略，准备实施**

