一文帶你了解JavaScript函數(shù)式編程？
原創(chuàng)【51CTO.com原創(chuàng)稿件】
前言
函數(shù)式編程在前端已經(jīng)成為了一個(gè)非常熱門的話題。在最近幾年里，我們看到非常多的應(yīng)用程序代碼庫(kù)里大量使用著函數(shù)式編程思想。
本文將略去那些晦澀難懂的概念介紹，重點(diǎn)展示在 JavaScript 中到底什么是函數(shù)式的代碼、聲明式與命令式代碼的區(qū)別、以及常見(jiàn)的函數(shù)式模型都有哪些？
一、什么是函數(shù)式編程
函數(shù)式編程是一種編程范式，主要是利用函數(shù)把運(yùn)算過(guò)程封裝起來(lái)，通過(guò)組合各種函數(shù)來(lái)計(jì)算結(jié)果。函數(shù)式編程意味著你可以在更短的時(shí)間內(nèi)編寫具有更少錯(cuò)誤的代碼。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，假設(shè)我們要把字符串 functional programming is great 變成每個(gè)單詞首字母大寫，我們可以這樣實(shí)現(xiàn)：
- var string = 'functional programming is great';
- var result = string
- .split(' ')
- .map(v => v.slice(0, 1).toUpperCase() + v.slice(1))
- .join(' ');
上面的例子先用 split 把字符串轉(zhuǎn)換數(shù)組，然后再通過(guò) map 把各元素的首字母轉(zhuǎn)換成大寫，最后通過(guò) join 把數(shù)組轉(zhuǎn)換成字符串。 整個(gè)過(guò)程就是 join(map(split(str))),體現(xiàn)了函數(shù)式編程的核心思想： 通過(guò)函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
由此我們可以得到，函數(shù)式編程有兩個(gè)基本特點(diǎn)：
-
通過(guò)函數(shù)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換
-
通過(guò)串聯(lián)多個(gè)函數(shù)來(lái)求結(jié)果
二、對(duì)比聲明式與命令式
接下來(lái)我們先介紹兩種編程范式：
-
命令式：我們通過(guò)編寫一條又一條指令去讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行一些動(dòng)作，這其中一般都會(huì)涉及到很多繁雜的細(xì)節(jié)。命令式代碼中頻繁使用語(yǔ)句,來(lái)完成某個(gè)行為。比如 for、if、switch、throw 等這些語(yǔ)句。
-
聲明式：我們通過(guò)寫表達(dá)式的方式來(lái)聲明我們想干什么，而不是通過(guò)一步一步的指示。表達(dá)式通常是某些函數(shù)調(diào)用的復(fù)合、一些值和操作符，用來(lái)計(jì)算出結(jié)果值。
- //命令式
- var CEOs = [];
- for(var i = 0; i < companies.length; i++){
- CEOs.push(companies[i].CEO)
- }
-
- //聲明式
- var CEOs = companies.map(c => c.CEO);
從上面的例子中，我們可以看到聲明式的寫法是一個(gè)表達(dá)式，無(wú)需關(guān)心如何進(jìn)行計(jì)數(shù)器迭代，返回的數(shù)組如何收集，它指明的是做什么，而不是怎么做。函數(shù)式編程的一個(gè)明顯的好處就是這種聲明式的代碼，對(duì)于無(wú)副作用的純函數(shù)，我們完全可以不考慮函數(shù)內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，專注于編寫業(yè)務(wù)代碼。
三、常見(jiàn)特性
很多時(shí)候我們?nèi)ゲ殚喓瘮?shù)式編程的相關(guān)資料，經(jīng)常會(huì)看到以下幾個(gè)特性：
無(wú)副作用
指調(diào)用函數(shù)時(shí)不會(huì)修改外部狀態(tài)，即一個(gè)函數(shù)調(diào)用 n 次后依然返回同樣的結(jié)果。
- var a = 1;
- // 含有副作用，它修改了外部變量 a
- // 多次調(diào)用結(jié)果不一樣
- function test1() {
- a++
- return a;
- }
-
- // 無(wú)副作用，沒(méi)有修改外部狀態(tài)
- // 多次調(diào)用結(jié)果一樣
- function test2(a) {
- return a + 1;
- }
透明引用
指一個(gè)函數(shù)只會(huì)用到傳遞給它的變量以及自己內(nèi)部創(chuàng)建的變量，不會(huì)使用到其他變量。
- var a = 1;
- var b = 2;
- // 函數(shù)內(nèi)部使用的變量并不屬于它的作用域
- function test1() {
- return a + b;
- }
- // 函數(shù)內(nèi)部使用的變量是顯式傳遞進(jìn)去的
- function test2(a, b) {
- return a + b;
- }
不可變變量
指的是一個(gè)變量一旦創(chuàng)建后，就不能再進(jìn)行修改，任何修改都會(huì)生成一個(gè)新的變量。使用不可變變量最大的好處是線程安全。多個(gè)線程可以同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)不可變變量，讓并行變得更容易實(shí)現(xiàn)。 由于 JavaScript 原生不支持不可變變量，需要通過(guò)第三方庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (如 Immutable.js，Mori 等等)
- var obj = Immutable({ a: 1 });
- var obj2 = obj.set('a', 2);
- console.log(obj); // Immutable({ a: 1 })
- console.log(obj2); // Immutable({ a: 2 })
函數(shù)是一等公民
我們常說(shuō)函數(shù)是JavaScript的"第一等公民"，指的是函數(shù)與其他數(shù)據(jù)類型一樣，處于平等地位，可以賦值給其他變量，也可以作為參數(shù)，傳入另一個(gè)函數(shù)，或者作為別的函數(shù)的返回值。下文將要介紹的閉包、高階函數(shù)、函數(shù)柯里化和函數(shù)組合都是圍繞這一特性的應(yīng)用
四、常見(jiàn)的函數(shù)式編程模型
常見(jiàn)的函數(shù)式編程模型有閉包、高階函數(shù)、函數(shù)柯里化以及函數(shù)組合，以下將一一詳細(xì)介紹：
1.閉包（Closure）
如果一個(gè)函數(shù)引用了自由變量，那么該函數(shù)就是一個(gè)閉包。何謂自由變量？自由變量是指不屬于該函數(shù)作用域的變量(所有全局變量都是自由變量，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)引用了全局變量的函數(shù)都是閉包，但這種閉包并沒(méi)有什么用，通常情況下我們說(shuō)的閉包是指函數(shù)內(nèi)部的函數(shù))。
閉包的形成條件：
-
存在內(nèi)、外兩層函數(shù)
-
內(nèi)層函數(shù)對(duì)外層函數(shù)的局部變量進(jìn)行了引用
閉包的用途: 可以定義一些作用域局限的持久化變量，這些變量可以用來(lái)做緩存或者計(jì)算的中間量等。
- // 簡(jiǎn)單的緩存工具
- // 匿名函數(shù)創(chuàng)造了一個(gè)閉包
- const cache = (function() {
- const store = {};
- return {
- get(key) {
- return store[key];
- },
- set(key, val) {
- store[key] = val;
- }
- }
- }());
- console.log(cache) //{get: ƒ, set: ƒ}
- cache.set('a', 1);
- cache.get('a'); // 1
上面例子是一個(gè)簡(jiǎn)單的緩存工具的實(shí)現(xiàn)，匿名函數(shù)創(chuàng)造了一個(gè)閉包，使得 store 對(duì)象 ，一直可以被引用，不會(huì)被回收。
閉包的弊端:持久化變量不會(huì)被正常釋放，持續(xù)占用內(nèi)存空間，很容易造成內(nèi)存浪費(fèi)，所以一般需要一些額外手動(dòng)的清理機(jī)制。
2.高階函數(shù)
函數(shù)式編程傾向于復(fù)用一組通用的函數(shù)功能來(lái)處理數(shù)據(jù),它通過(guò)使用高階函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。高階函數(shù)指的是一個(gè)函數(shù)以函數(shù)為參數(shù)，或以函數(shù)為返回值，或者既以函數(shù)為參數(shù)又以函數(shù)為返回值。
高階函數(shù)經(jīng)常用于：
-
抽象或隔離行為、作用，異步控制流程作為回調(diào)函數(shù)，promises，monads等
-
創(chuàng)建可以泛用于各種數(shù)據(jù)類型的功能
-
部分應(yīng)用于函數(shù)參數(shù)（偏函數(shù)應(yīng)用）或創(chuàng)建一個(gè)柯里化的函數(shù)，用于復(fù)用或函數(shù)復(fù)合。
-
接受一個(gè)函數(shù)列表并返回一些由這個(gè)列表中的函數(shù)組成的復(fù)合函數(shù)。
JavaScript 語(yǔ)言是原生支持高階函數(shù)的, 例如Array.prototype.map，Array.prototype.filter 和 Array.prototype.reduce 是JavaScript中內(nèi)置的一些高階函數(shù)，使用高階函數(shù)會(huì)讓我們的代碼更清晰簡(jiǎn)潔。
map
map() 方法創(chuàng)建一個(gè)新數(shù)組，其結(jié)果是該數(shù)組中的每個(gè)元素都調(diào)用一個(gè)提供的函數(shù)后返回的結(jié)果。map 不會(huì)改變?cè)瓟?shù)組。
假設(shè)我們有一個(gè)包含名稱和種類屬性的對(duì)象數(shù)組，我們想要這個(gè)數(shù)組中所有名稱屬性放在一個(gè)新數(shù)組中，如何實(shí)現(xiàn)呢？
- // 不使用高階函數(shù)
- var animals = [
- { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
- { name: "Caro", species: "dog" },
- { name: "Hamilton", species: "dog" },
- { name: "Harold", species: "fish" },
- { name: "Ursula", species: "cat" },
- { name: "Jimmy", species: "fish" }
- ];
- var names = [];
- for (let i = 0; i < animals.length; i++) {
- names.push(animals[i].name);
- }
- console.log(names); //["Fluffykins", "Caro", "Hamilton", "Harold", "Ursula", "Jimmy"]
- // 使用高階函數(shù)
- var animals = [
- { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
- { name: "Caro", species: "dog" },
- { name: "Hamilton", species: "dog" },
- { name: "Harold", species: "fish" },
- { name: "Ursula", species: "cat" },
- { name: "Jimmy", species: "fish" }
- ];
- var names = animals.map(x=>x.name);
- console.log(names); //["Fluffykins", "Caro", "Hamilton", "Harold", "Ursula", "Jimmy"]
filter
filter() 方法會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新數(shù)組，其中包含所有通過(guò)回調(diào)函數(shù)測(cè)試的元素。filter 為數(shù)組中的每個(gè)元素調(diào)用一次 callback 函數(shù)， callback 函數(shù)返回 true 表示該元素通過(guò)測(cè)試，保留該元素，false 則不保留。filter 不會(huì)改變?cè)瓟?shù)組，它返回過(guò)濾后的新數(shù)組。
假設(shè)我們有一個(gè)包含名稱和種類屬性的對(duì)象數(shù)組。 我們想要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)只包含狗（species: "dog"）的數(shù)組。如何實(shí)現(xiàn)呢？
- // 不使用高階函數(shù)
- var animals = [
- { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
- { name: "Caro", species: "dog" },
- { name: "Hamilton", species: "dog" },
- { name: "Harold", species: "fish" },
- { name: "Ursula", species: "cat" },
- { name: "Jimmy", species: "fish" }
- ];
- var dogs = [];
- for (var i = 0; i < animals.length; i++) {
- if (animals[i].species === "dog") dogs.push(animals[i]);
- }
- console.log(dogs);
- // 使用高階函數(shù)
- var animals = [
- { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
- { name: "Caro", species: "dog" },
- { name: "Hamilton", species: "dog" },
- { name: "Harold", species: "fish" },
- { name: "Ursula", species: "cat" },
- { name: "Jimmy", species: "fish" }
- ];
- var dogs = animals.filter(x => x.species === "dog");
- console.log(dogs); // {name: "Caro", species: "dog"}
- // { name: "Hamilton", species: "dog" }
reduce
reduce 方法對(duì)調(diào)用數(shù)組的每個(gè)元素執(zhí)行回調(diào)函數(shù)，最后生成一個(gè)單一的值并返回。 reduce 方法接受兩個(gè)參數(shù)：1）reducer 函數(shù)（回調(diào)），2）一個(gè)可選的 initialValue。
假設(shè)我們要對(duì)一個(gè)數(shù)組的求和：
- // 不使用高階函數(shù)
- const arr = [5, 7, 1, 8, 4];
- let sum = 0;
- for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
- sum = sum + arr[i];
- }
- console.log(sum);//25
- // 使用高階函數(shù)
- const arr = [5, 7, 1, 8, 4];
- const sum = arr.reduce((accumulator, currentValue) => accumulator + currentValue,0);
- console.log(sum)//25
我們可以通過(guò)下圖，形象生動(dòng)展示三者的區(qū)別：
3.函數(shù)柯里化
柯里化又稱部分求值，柯里化函數(shù)會(huì)接收一些參數(shù)，然后不會(huì)立即求值，而是繼續(xù)返回一個(gè)新函數(shù)，將傳入的參數(shù)通過(guò)閉包的形式保存，等到被真正求值的時(shí)候，再一次性把所有傳入的參數(shù)進(jìn)行求值。
- // 普通函數(shù)
- function add(x,y){
- return x + y;
- }
- add(1,2); // 3
- // 函數(shù)柯里化
- var add = function(x) {
- return function(y) {
- return x + y;
- };
- };
- var increment = add(1);
- increment(2);// 3
這里我們定義了一個(gè) add 函數(shù)，它接受一個(gè)參數(shù)并返回一個(gè)新的函數(shù)。調(diào)用 add 之后，返回的函數(shù)就通過(guò)閉包的方式記住了 add 的第一個(gè)參數(shù)。
4.函數(shù)組合 (Composition)
前面提到過(guò)，函數(shù)式編程的一個(gè)特點(diǎn)是通過(guò)串聯(lián)函數(shù)來(lái)求值。然而，隨著串聯(lián)函數(shù)數(shù)量的增多，代碼的可讀性就會(huì)不斷下降。函數(shù)組合就是用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的方法。 假設(shè)有一個(gè) compose 函數(shù)，它可以接受多個(gè)函數(shù)作為參數(shù)，然后返回一個(gè)新的函數(shù)。當(dāng)我們?yōu)檫@個(gè)新函數(shù)傳遞參數(shù)時(shí)，該參數(shù)就會(huì)「流」過(guò)其中的函數(shù)，最后返回結(jié)果。
- //兩個(gè)函數(shù)的組合
- var compose = function(f, g) {
- return function(x) {
- return f(g(x));
- };
- };
-
- //或者
- var compose = (f, g) => (x => f(g(x)));
- var add1 = x => x + 1;
- var mul5 = x => x * 5;
- compose(mul5, add1)(2);// =>15
參考文章
作者介紹
浪里行舟，慕課網(wǎng)認(rèn)證作者，前端愛(ài)好者，立志往全棧工程師發(fā)展，從事前端一年多，目前技術(shù)棧有vue全家桶、ES6以及l(fā)ess等，樂(lè)于分享，最近一年寫了五六十篇原創(chuàng)技術(shù)文章，得到諸多好評(píng)！
【51CTO原創(chuàng)稿件，合作站點(diǎn)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明原文作者和出處為51CTO.com】
