JavaScript 函数式编程 实战开发
发布日期:2021-09-29 12:54:39 浏览次数:0 分类:技术文章

最近和做技术的朋友聊天的时候,发现自己居然不能将函数式编程思想讲清楚,于是做一次复习

 

一、函数是“一等公民”

常常都能听到这么一句话:在 JavaScript 中,函数是“一等公民”,这句话到底意味着什么?

在编程语言中,一等公民可以作为函数参数,可以作为函数返回值,也可以赋值给变量 —— Christopher Strachey

其实在很多传统语言中( 比如 C,JAVA 8 以前 )函数只可以声明和调用,无法像字符串一样作为参数使用

而 JavaScript 中的函数与其他数据类型处于平等地位,这是函数式编程的前提

 

二、纯函数 (pure functions)

现在正式接触函数式编程,首先看一个简单的需求:

有这样的一堆用户信息

 

const arr = [  {name: '赵信', gender: 1, age: 25, high: 176, weight: 62},   {name: '艾希', gender: 2, age: 23, high: 161, weight: 46},   {name: '阿狸', gender: 2, age: 27, high: 182, weight: 53},   {name: '盖伦', gender: 1, age: 27, high: 175, weight: 78},   {name: '沃里克', gender: 1, age: 42, high: 169, weight: 70},   {name: '安妮', gender: 2, age: 16, high: 153, weight: 43},   {name: '卡尔玛', gender: 2, age: 40, high: 168, weight: 48},   {name: '菲兹', gender: 0, age: 52, high: 163, weight: 50},   {name: '亚索', gender: 1, age: 35, high: 177, weight: 65},   {name: '锐雯', gender: 2, age: 33, high: 172, weight: 52}, ]

 

编写一个过滤用户信息的函数,统计18岁以上男性有多少人,且记录他们的身高和姓名

也许你会这么写:

 

const male = {  count: 0,  list: [],};const MIN_AGE = 18;const Count = (arr) => {  for (const item of arr) {    if (      !item       || +item.age < +MIN_AGE       || `${item.gender}` !== '1'    ) { continue }    male.count++;    male.list.push({      name: item.name,      high: item.high,    });  }}

 

似乎没什么问题的亚子,我们工作中也会写这样的函数

但上面的 MIN_AGE、male 都是外部变量(或者说全局变量)

我们在写业务的时候,这样的写法挑不出什么毛病,但他们都不是纯函数

纯函数具备两个特点:

1. 不依赖外部状态,相同的输入永远得到相同的输出;

2. 没有副作用,不会修改入参或者全局变量。 // splice 说的就是你!

就上面的例子来说,如果连续执行几次 Count(arr) 就会出问题:

如果按照纯函数的标准,可以改成这样:

 

const Count = (arr, min) => {  // 创建一个局部变量  const res = {    count: 0,    list: [],  };  for (const item of arr) {    if (      !item       || +item.age < +min // 使用入参而不是全局变量      || `${item.gender}` !== '1'    ) { continue }    res.count++;    res.list.push({      name: item.name,      high: item.high,    });  }  // 返回结果  return res;}

 

这样调整之后,函数就实现了完全的自给自足,我们也能很清楚的知道这个函数所依赖的参数是什么

但仅仅是这样的调整似乎没有什么特别之处,假如我们筛选条件改为体重小于 50kg 的女性,这个函数就需要做许多调整

别急,我们才刚开始,接下来就打造一个易维护、可读性高的业务函数

 

三、柯里化 (curry)

上面的例子其实采用的是命令式编程的思想,关注的是如何一步一步实现当前的需求

函数式编程更像是用一个一个的加工站组合起来的工厂流水线,他也能实现需求,但更关注的是如何使用加工站

这个加工站就是柯里化,柯里化的概念很简单:将一个多参数函数,转换成一个依次调用的单参数函数

fun(a, b, c)  ->  fun(a)(b)(c)

需要注意柯里化和局部调用的区别

局部调用是指:只传递给函数一部分参数,并返回一个函数去处理剩下的参数

fun(a, b, c) -> fun(a)(b, c) / fun(a, b)(c)

不过在实际工作中,由于都是使用工具库(比如 Lodash,Ramda)提供的 curry 函数,而这些 curry 函数通常既满足柯里化,也满足局部调用,所以这两个概念对实际工作没什么影响

先从一个简单的例子来认识柯里化,首先声明一个求和函数

const sum = (x, y, z) => x + y + z;

然后实现一个简单的 curry 函数(通常我们不会自己去写 curry 函数,而是直接使用各种工具库提供的 )

 

const curry = (fn) => {    return function recursive(...args) {        // 如果args.length >= fn.length则表明传入了足够的参数,此时调用fn并返回        if (args.length >= fn.length) {            return fn(...args);        }        // 否则表明没有传入足够的参数,此时返回一个函数,用这个函数接受后面传递的新参数        return (...newArgs) => {            // 递归调用recursive函数,并返回            return recursive(...args.concat(newArgs));        };    };};

将 sum 函数柯里化

const Sum = curry(sum);      // -> [Function]Sum(10)(11)(12);             // -> 33const Sum10 = Sum(10);       // -> [Function]const Sum10_11 = Sum10(11);  // -> [Function]Sum10_11(12);                // -> 33

我们可以直接使用柯里化之后的 Sum 来得到最终结果,也可以基于 Sum 创建出两个特定的单入参函数 Sum10 和 Sum10_11,大大的增强了原本的 sum 函数的灵活性

而这些单入参函数是函数组合的基础。

 

四、函数组合 (compose) 

如果一个值要经过多个函数才能变成另外一个值,就可以把所有中间步骤合并成一个函数,这就是函数组合

const compose = (f, g) => x => f(g(x))

以这个极简版的 compose 函数举个例子:

const f = x => x + 1;const g = x => x * 2;const fg = compose(f, g);fg(1)  // ----> ?

别用控制台调试,能看出 fg(1) 的结果是 3 还是 4 么?

如果有经过思考,就会发现一个细节:函数组合中的函数是倒序执行的,我们的入参是 (f, g),但实际执行的顺序是 g -> f

现在假设我们有四个工具函数:

filter18(arr);            // 从数组中返回年龄大于18岁的数据filterMale(arr);          // 从数组中筛选出男性数据并返回新数组pickNameHeight(arr);      // 获取数组中的姓名和身高字段并返回新数组log(arr);                 // 打印参数

按照命令式编程的思路,如果要通过这四个函数实现最初的那个筛选用户信息的需求,就需要这么写:

log(pickNameHeight(filterMale(filter18(arr))));

看得眼花是不是?使用 compose 试试:

const fun = compose(log, pickNameHeight, filterMale, filter18);fun(arr);

现在就清晰多了,通过入参我们能一眼看出这条流水线做了什么

而且将不同的函数用不同的方式组合,还能得到更多更灵活的函数,这恰恰是函数式编程的魅力所在

 

和 curry 函数一样,我们通常都是直接使用各种工具库提供的 compose 函数

而这些工具库通常还会提供一个 pipe 函数,这个函数的作用 compose 类似,但 pipe 的执行顺序和 compose 相反,会将入参函数从前往后组合

现在我们掌握了函数式编程的两大利器: curry 和 compose,再回头想想最开始的那个需求吧

 

五、实战

再来过一遍需求:编写一个过滤用户信息的函数,统计18岁以上男性有多少人,且记录他们的身高和姓名

其实我们只需要做三件事,首先过滤出18岁以上的数据,然后过滤出男性,最后获取其身高和姓名

 

1. 过滤出18岁以上的数据,首先需要实现一个用于比较大小的工具函数

// 校验对象中的某个 key 是否大于临界值 val
function porpGt(key, val, item) {    return item[key] > val}

将这个函数柯里化,就能得到过滤 18 岁的工具函数

const cPropGt = curry(porpGt);        // porpGt(a, b, c) -> cPropGt(a)(b)(c)const filter18 = cPropGt('age')(18);  // cPropGt('age')(18)(item) -> filter18(item)arr.filter(filter18);                 // 返回 age 大于 18 的数据

 

2. 过滤出男性,这需要一个判断等值的工具函数

// 判断对象中的某个 key 是否等于临界值 valfunction porpEq(key, val, item) {  return `${item[key]}` === `${val}`}

同样的执行柯里化,然后得到过滤男性的工具函数

const cPropEq = curry(porpEq);            // porpEq(a, b, c) -> cPropEq(a)(b)(c)const filterMale = cPropEq('gender')(1);  // cPropEq('gender')(1)(item) -> filterMale(item)arr.filter(filterMale);                   // 返回 gender 等于 1 的数据

 

3. 记录身高和姓名,需要一个从对象中提取值的工具函数

// 从对象中提取多个值并返回新的对象function pickAll(keys, item) {  const res = {};  keys.map(key => res[key] = item[key]);  return res;}

柯里化,并保留 name 和 high 两个字段

const cPickAll = curry(pickAll); const pickProps = cPickAll(['name', 'high']); arr.map(pickProps);   // 只保留 name 和 high

完成这三步之后,如果采用面向对象的写法,可以直接链式调用:

arr.filter(filter18)  .filter(filterMale)  .map(pickProps)

而如果使用了工具库,通常会带有 filter()、map() 这样的工具函数,其功能和数据的 filter、map 一样,只是调用的方式有些区别

所以使用工具库的话,就可以很方便的使用函数组合:

const Count = compose(  map(pickProps),  filter(filterMale),  filter(filter18),);Count(arr);

如果需要调整过滤条件,就只需要稍微修改一下工具函数的入参,生成新的工具函数之后再组合即可

 

六、小结

函数式编程会让代码显得更清晰,更易维护

但从上面的例子也可以看出,命令式的写法只进行了一次遍历,而函数式编程的写法却遍历了三次

所以我想提醒看到这里的小伙伴,函数式编程并不是放之四海皆准的万能药, 甚至在某些性能要求很严格的场合,函数式编程并不是太合适的选择

我认为命令式编程、面向对象编程、函数式编程之间的关系就像是汽车、轮船、飞机之间的关系一样

他们之间并不存在绝对的优劣好坏,也许在大部分的场合,飞机的速度会比汽车更快,但在崇山峻岭之间,飞机也没法安然着陆

多学习一种编程思想,只是多掌握了一门技能,仅此而已。

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