用 Prolog 开发 WEB 服务

序言

在绝大多数互联网行业开发者看来，Prolog 不是一门会被用在本职开发工作中的语言。更多的时候，谈论起 Prolog，人们联想到的往往是诸如“逻辑编程”、“人工智能”等词语，将它与 SQL 放在一起，视为一种 DSL，而非像 Java、Python 这样的通用编程语言。因此，我一直很好奇能否使用 Prolog 来开发一些更偏向于业务系统的程序。

答案是肯定的。基于 SWI-Prolog 这个实现和它的标准库，我开发出了一个简单的短链服务，验证了 Prolog 的确可以满足开发一个业务系统的各种功能需求。

Prolog 基础知识

由于本文的大多数读者对 Prolog 应当是比较陌生的，因此在开始讲解如何用它开发一个 WEB 应用之前，必须稍作科普，介绍一下 Prolog 的基础知识，包括但不限于：

Prolog 程序的基本结构；
运行 Prolog 脚本；
编译 Prolog 程序。

Hello World

Prolog 是一门语言而不是一个具体的解释器或者编译器，为了可以运行 Prolog 脚本或编译源代码，我选择使用 SWI-Prolog。有了它，就可以运行经典的 Hello World 程序了

:- initialization(main, main).

main(_) :-
    format("Hello, world!~n").

假设上述源代码被保存在文件hello_world.pl中，那么执行它的命令如下

1	swipl ./hello_world.pl

可以看到它打印出了所期望的文本

现在让我来稍微介绍一下上述代码中的细节。:- initialization(main, main).是一个给 SWI-Prolog 的“指示”，可以理解为其声明了程序启动后的入口是一个叫做main的函数。而

1 2	main(_) :- format("Hello, world!~n").

则是函数main的定义，它调用内置的函数format来打印一个字符串到标准输出。

编译 Prolog 程序

利用 SWI-Prolog 可以像运行 Python 脚本一般来运行 Prolog 程序，当然，也可以像 C 程序一样将其从文本形态的源代码编译为一个独立的可执行文件。仍然以前文的源文件hello_world.pl为例，编译的命令如下

1	swipl --stand_alone=true -o hello_world -c hello_world.pl

效果如下图所示

在 C 语言中，被编译的程序的入口是约定俗成的，即函数main。而由于在文件hello_world.pl中用指令:- initialization(main, main).

Prolog 的使用

在开发 WEB 服务的过程中，还会遇到许多与 WEB 无关的、Prolog 自身在其它领域的应用知识，例如：

如何读写磁盘文件；
如何处理 JSON 格式的数据；
如何读写 MySQL；
如何读写 Redis；

因此在这一章节中，将会分别介绍在 Prolog 中如何做到上面的这些事情。

读取磁盘文件

要读取磁盘文件的全部内容，可以使用 SWI-Prolog 的库提供的函数read_file_to_string/3。假设要读取的文件为/tmp/demo.txt，其内容如下

Shopping List:

- Milk
- Bread
- Eggs
- Apples
- Coffee

那么read_file_to_string/3的用法如下

:- use_module(library(readutil)).

:- initialization(main, main).

main(_) :-
    read_file_to_string("/tmp/demo.txt", String, []),
    format("file content is: ~s~n", [String]).

这样就可以将读到的文件内容完全打印到控制台上，如下图所示

写入磁盘文件

如果要将数据写入到磁盘文件中——例如，在每次处理完请求后记录日志，那么可以使用函数write。以将前文中的字符串Hello, world!写入到文件中为例，示例代码如下

:- initialization(main, main).

main(_) :-
    LogContent = "Hello, world!",
    open("/tmp/access.log", write, Stream),
    write(Stream, LogContent),
    close(Stream).

效果如下图所示

解析 JSON 格式

JSON 已经是应用最广泛的数据交互格式之一了，因此如果一门语言要能够投产于业务系统的开发，必然离不开对 JSON 数据的处理能力。假设要处理的 JSON 数据如下

{
    "mysql": {
        "driver_string": "DRIVER={MySQL ODBC 8.0 Driver};String Types=Unicode;password=1234567;port=3306;server=mysql;user=root"
    },
    "redis": {
        "hostname": "redis",
        "port": 6379
    }
}

这些内容存储在文件/tmp/config.json中，那么下列代码会取出其中的叶子节点来输出

:- use_module(library(http/json)).

:- initialization(main, main).

main(_) :-
    ConfigPath = "/tmp/config.json",
    read_file_to_string(ConfigPath, String, []),
    % 按照 JSON 格式反序列化为字典类型的数据。
    atom_json_dict(String, JSONDict, []),
    format("mysql.driver_string = ~s~n", [JSONDict.mysql.driver_string]),
    format("redis.hostname = ~s~n", [JSONDict.redis.hostname]),
    format("redis.port = ~d~n", [JSONDict.redis.port]).

上文中的函数atom_json_dict将字符串类型的变量String反序列化为变量JSONDict。从这里可以看到，SWI-Prolog 为字典类型提供一个中缀操作符.，使得我们可以像在多数主流语言中引用类的成员变量一般，用简单的语法来获取字典内的字段——即JSONDict.mysql.driver_string这样的代码。

上面的代码的运行效果如下图所示

自动导入的库

如果分别查看函数read_file_to_string和atom_json_dict的文档（分别在这里和这里），就会发现前者的页面上写着can be autoloaded，而后者没有

所以前文关于read_file_to_string的例子中，即便不写上:- use_module(library(readutil)).，也是可以正常调用的

事实与全局变量

在将磁盘上的配置文件的内容加载到内存中后，最好可以将其赋值为一个全局变量以便在所有的函数中访问到。要做到这一点，可以利用 Prolog 的一个特性：事实。

在很多 Prolog 的入门教程中，都会介绍经典的、如何用 Prolog 来回答两个人是否为某种关系的例子。例如，在这个教程中，就给出了如何判断两个人是否为朋友的示例，如下图所示

其中，像

friend(john, julia).
friend(john, jack).
friend(julia, sam).
friend(julia, molly).

这样的代码就是 Prolog 中的“事实”。其中，friend在 Prolog 中被称为“谓词”，也就是前文中一直提到的函数。因此，如果想要定义一个全局变量，可以：

用dynamic/1声明一个只有一个参数的“动态”谓词；
用asserta/1新增一个事实；
在别的位置，用通常的归一语法就可以绑定全局的值到一个变量上了。

就像下面这样子

:- initialization(main, main).

% 声明为动态的以便允许使用 asserta 修改。
:- dynamic odbc_driver_string/1.

main(_) :-
    asserta(odbc_driver_string("This is a global variable")),
    odbc_driver_string(DriverString),
    format("DriverString = ~s~n", [DriverString]).

效果如下