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談到函數(shù)式編程時，我們常提到機制、方法，而不是核心原則。函數(shù)式編程不是關(guān)于 Monad、Monoid 和 Zipper 這些概念的，雖然它們確實很有用。從根本上來說，函數(shù)式編程就是關(guān)于如使用通用的可復(fù)用函數(shù)進(jìn)行組合編程。本文是我在重構(gòu) TypeScript 代碼時使用函數(shù)式的一些思考的結(jié)果。

首先，我們需要用到以下幾項技術(shù)：

• 盡可能使用函數(shù)代替簡單值
• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程管道化
• 提取通用函數(shù)

來，開始吧!

假設(shè)我們有兩個類，Employee 和 Department。Employee 有 name 和 salary 屬性，Department 只是 Employee 的簡單集合。

class Employee { 
  constructor(public name: string, public salary: number) {} 
} 
class Department { 
  constructor(public employees: Employee[]) {} 
  works(employee: Employee): boolean { 
    return this.employees.indexOf(employee) > -1; 
  } 
} 

我們要重構(gòu)的是 averageSalary 函數(shù)。

function averageSalary(employees: Employee[], minSalary: number, department?: Department): number { 
   let total = 0; 
   let count = 0; 
   employees.forEach((e) => { 
     if(minSalary <= e.salary && (department === undefined || department.works(e))){ 
       total += e.salary; 
       count += 1; 
     } 
   }); 
  return total === 0 ? 0 : total / count; 

averageSalary 函數(shù)接收 employee 數(shù)組、***薪資 minSalary 以及可選的 department 作為參數(shù)。如果傳了 department 參數(shù)，函數(shù)會計算該部門中所有員工的平均薪資;若不傳，則對全部員工進(jìn)行計算。

該函數(shù)的使用方式如下：

describe("average salary", () => { 
  const empls = [ 
    new Employee("Jim", 100), 
    new Employee("John", 200), 
    new Employee("Liz", 120), 
    new Employee("Penny", 30) 
  ]; 
  const sales = new Department([empls[0], empls[1]]); 
   
  it("calculates the average salary", () => { 
    expect(averageSalary(empls, 50, sales)).toEqual(150); 
    expect(averageSalary(empls, 50)).toEqual(140); 
  }); 

需求雖簡單粗暴，可就算不提代碼難以拓展，其混亂是顯而易見的。若新增條件，函數(shù)簽名及接口就不得不發(fā)生變動，if 語句也會也越來越臃腫可怕。

我們一起用一些函數(shù)式編程的辦法重構(gòu)這個函數(shù)吧。

使用函數(shù)代替簡單值

使用函數(shù)代替簡單值看起來似乎不太直觀，但這卻是整理歸納代碼的強大辦法。在我們的例子中，這樣做，意味著要將 minSalary 和 department 參數(shù)替換成兩個條件檢驗的函數(shù)。

type Predicate = (e: Employee) => boolean; 
function averageSalary(employees: Employee[], salaryCondition: Predicate,  
  departmentCondition?: Predicate): number { 
  let total = 0; 
  let count = 0; 
  employees.forEach((e) => { 
    if(salaryCondition(e) && (departmentCondition === undefined || departmentCondition(e))){ 
      total += e.salary; 
      count += 1; 
    } 
  }); 
  return total === 0 ? 0 : total / count; 
} 
// ... 
expect(averageSalary(empls, (e) => e.salary > 50, (e) => sales.works(e))).toEqual(150); 

我們所做的就是將 salary、department 兩個條件接口統(tǒng)一起來。而此前這兩個條件是寫死的，現(xiàn)在它們被明確定義了，并且遵循一致的接口。這次整合允許我們將所有條件作為數(shù)組傳遞。

function averageSalary(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number { 
  let total = 0; 
  let count = 0; 
  employees.forEach((e) => { 
    if(conditions.every(c => c(e))){ 
      total += e.salary; 
      count += 1; 
    } 
  }); 
  return (count === 0) ? 0 : total / count; 
} 
//... 
expect(averageSalary(empls, [(e) => e.salary > 50, (e) => sales.works(e)])).toEqual(150); 

條件數(shù)組只不過是組合的條件，可以用一個簡單的組合器將它們放到一起，這樣看起來更加明晰。

function and(predicates: Predicate[]): Predicate{ 
  return (e) => predicates.every(p => p(e)); 
} 
function averageSalary(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number { 
  let total = 0; 
  let count = 0; 
  employees.forEach((e) => { 
    if(and(conditions)(e)){ 
      total += e.salary; 
      count += 1; 
    } 
  }); 
  return (count == 0) ? 0 : total / count; 
} 

值得注意的是，“and” 組合器是通用的，可以復(fù)用并且還可能拓展為庫。

提起結(jié)果

現(xiàn)在，averageSalary 函數(shù)已健壯得多了。我們可以加入新條件，無需破壞函數(shù)接口或改變函數(shù)實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程管道化

函數(shù)式編程的另外一個很有用的實踐是將所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程變成管道。在本例中，就是將 filter 過程提取到循環(huán)外面。

function averageSalary(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number { 
  const filtered = employees.filter(and(conditions)); 
  let total = 0 
  let count = 0 
  filtered.forEach((e) => { 
    total += e.salary; 
    count += 1; 
  }); 
  return (count == 0) ? 0 : total / count; 
} 

這樣一來計數(shù)的 count 就沒什么用了。

function averageSalary(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number{ 
  const filtered = employees.filter(and(conditions)); 
  let total = 0 
  filtered.forEach((e) => { 
    total += e.salary; 
  }); 
  return (filtered.length == 0) ? 0 : total / filtered.length; 
} 

接下來，如在疊加之前將 salary 摘取出來，求和過程就變成簡單的 reduce 了。

function averageSalary(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number { 
  const filtered = employees.filter(and(conditions)); 
  const salaries = filtered.map(e => e.salary); 
  const total = salaries.reduce((a,b) => a + b, 0); 
  return (salaries.length == 0) ? 0 : total / salaries.length; 
} 

提取通用函數(shù)

接著我們發(fā)現(xiàn)，***兩行代碼和當(dāng)前域完全沒什么關(guān)系。其中不包含任何與員工、部門相關(guān)的信息。僅僅只是一個計算平均數(shù)的函數(shù)。所以也將其提取出來。

function average(nums: number[]): number { 
  const total = nums.reduce((a,b) => a + b, 0); 
  return (nums.length == 0) ? 0 : total / nums.length; 
} 
function averageSalary(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number { 
  const filtered = employees.filter(and(conditions)); 
  const salaries = filtered.map(e => e.salary); 
  return average(salaries); 
} 

又一次，提取出的函數(shù)是完全通用的。

***，將所有 salary 部分提出來之后，我們得到***方案。

function employeeSalaries(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number[] { 
  const filtered = employees.filter(and(conditions)); 
  return filtered.map(e => e.salary); 
} 
function averageSalary(employees: Employee[], conditions: Predicate[]): number { 
  return average(employeeSalaries(employees, conditions)); 
} 

對比原始方案和***方案，我敢說，毫無疑問，后者更棒。首先，它更通用(我們可以不破壞函數(shù)接口的情況下添加新類型的判斷條件)。其次，我們從可變狀態(tài)(mutable state)和 if 語句中解脫出來，這使代碼更容易閱讀、理解。

何時收手

函數(shù)式風(fēng)格的編程中，我們會編寫許多小型函數(shù)，它們接收一個集合，返回新的集合。這些函數(shù)能夠以不同方式組合、復(fù)用 —— 棒極了。不過，這種風(fēng)格的一個缺點是代碼可能會變得過度抽象，導(dǎo)致難以讀懂，那些函數(shù)組合在一起到底要干嘛?

我喜歡使用樂高來類比：樂高積木能夠以不同形式放在一起 —— 它們是可組合的。但注意，并不是所有積木都是一小塊。所以，在使用本文所述技巧進(jìn)行代碼重構(gòu)時，千萬別妄圖將一切都變成接收數(shù)組、返回數(shù)組的函數(shù)。誠然，這樣一些函數(shù)組合使用極度容易，可它們也會顯著降低我們對程序的理解能力。

小結(jié)

本文展示了如何使用函數(shù)式思維重構(gòu) TypeScript 代碼。我所遵循的是以下幾點規(guī)則：

• 盡可能使用函數(shù)代替簡單值
• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程管道化
• 提取通用函數(shù)

了解更多

強烈推薦以下兩本書：

• “JavaScript Allonge” by Reginald Braithwaite
• “Functional JavaScript” by Michael Fogus