一文带你了解JavaScript函数式编程?

原创
开发 前端
函数式编程在前端已经成为了一个非常热门的话题。本文将略去那些晦涩难懂的概念介绍,重点展示在 JavaScript 中到底什么是函数式的代码、声明式与命令式代码的区别、以及常见的函数式模型都有哪些?

【51CTO.com原创稿件】

前言

函数式编程在前端已经成为了一个非常热门的话题。在最近几年里,我们看到非常多的应用程序代码库里大量使用着函数式编程思想。

本文将略去那些晦涩难懂的概念介绍,重点展示在 JavaScript 中到底什么是函数式的代码、声明式与命令式代码的区别、以及常见的函数式模型都有哪些?

一、什么是函数式编程

函数式编程是一种编程范式,主要是利用函数把运算过程封装起来,通过组合各种函数来计算结果。函数式编程意味着你可以在更短的时间内编写具有更少错误的代码。举个简单的例子,假设我们要把字符串 functional programming is great 变成每个单词首字母大写,我们可以这样实现:

  1. var string = 'functional programming is great'
  2. var result = string 
  3. .split(' '
  4. .map(v => v.slice(0, 1).toUpperCase() + v.slice(1)) 
  5. .join(' '); 

上面的例子先用 split 把字符串转换数组,然后再通过 map 把各元素的首字母转换成大写,最后通过 join 把数组转换成字符串。 整个过程就是 join(map(split(str))),体现了函数式编程的核心思想: 通过函数对数据进行转换

由此我们可以得到,函数式编程有两个基本特点:

  • 通过函数来对数据进行转换

  • 通过串联多个函数来求结果

二、对比声明式与命令式

接下来我们先介绍两种编程范式:

  • 命令式:我们通过编写一条又一条指令去让计算机执行一些动作,这其中一般都会涉及到很多繁杂的细节。命令式代码中频繁使用语句,来完成某个行为。比如 for、if、switch、throw 等这些语句。

  • 声明式:我们通过写表达式的方式来声明我们想干什么,而不是通过一步一步的指示。表达式通常是某些函数调用的复合、一些值和操作符,用来计算出结果值。

  1. //命令式 
  2. var CEOs = []; 
  3. for(var i = 0; i < companies.length; i++){ 
  4.   CEOs.push(companies[i].CEO) 
  5. ​ 
  6. //声明式 
  7. var CEOs = companies.map(c => c.CEO); 

从上面的例子中,我们可以看到声明式的写法是一个表达式,无需关心如何进行计数器迭代,返回的数组如何收集,它指明的是做什么,而不是怎么做。函数式编程的一个明显的好处就是这种声明式的代码,对于无副作用的纯函数,我们完全可以不考虑函数内部是如何实现的,专注于编写业务代码。

三、常见特性

很多时候我们去查阅函数式编程的相关资料,经常会看到以下几个特性:

无副作用

指调用函数时不会修改外部状态,即一个函数调用 n 次后依然返回同样的结果。

  1. var a = 1; 
  2. // 含有副作用,它修改了外部变量 a 
  3. // 多次调用结果不一样 
  4. function test1() { 
  5. a++ 
  6. return a; 
  7. ​ 
  8. // 无副作用,没有修改外部状态 
  9. // 多次调用结果一样 
  10. function test2(a) { 
  11. return a + 1; 

透明引用

指一个函数只会用到传递给它的变量以及自己内部创建的变量,不会使用到其他变量。

  1. var a = 1; 
  2. var b = 2; 
  3. // 函数内部使用的变量并不属于它的作用域 
  4. function test1() { 
  5. return a + b; 
  6. // 函数内部使用的变量是显式传递进去的 
  7. function test2(a, b) { 
  8. return a + b; 

不可变变量

指的是一个变量一旦创建后,就不能再进行修改,任何修改都会生成一个新的变量。使用不可变变量最大的好处是线程安全。多个线程可以同时访问同一个不可变变量,让并行变得更容易实现。 由于 JavaScript 原生不支持不可变变量,需要通过第三方库来实现。 (如 Immutable.js,Mori 等等)

  1. var obj = Immutable({ a: 1 }); 
  2. var obj2 = obj.set('a', 2); 
  3. console.log(obj); // Immutable({ a: 1 }) 
  4. console.log(obj2); // Immutable({ a: 2 }) 

函数是一等公民

我们常说函数是JavaScript的"第一等公民",指的是函数与其他数据类型一样,处于平等地位,可以赋值给其他变量,也可以作为参数,传入另一个函数,或者作为别的函数的返回值。下文将要介绍的闭包、高阶函数、函数柯里化和函数组合都是围绕这一特性的应用

四、常见的函数式编程模型

常见的函数式编程模型有闭包、高阶函数、函数柯里化以及函数组合,以下将一一详细介绍:

1.闭包(Closure)

如果一个函数引用了自由变量,那么该函数就是一个闭包。何谓自由变量?自由变量是指不属于该函数作用域的变量(所有全局变量都是自由变量,严格来说引用了全局变量的函数都是闭包,但这种闭包并没有什么用,通常情况下我们说的闭包是指函数内部的函数)。

闭包的形成条件:

  • 存在内、外两层函数

  • 内层函数对外层函数的局部变量进行了引用

闭包的用途: 可以定义一些作用域局限的持久化变量,这些变量可以用来做缓存或者计算的中间量等

  1. // 简单的缓存工具 
  2. // 匿名函数创造了一个闭包 
  3. const cache = (function() { 
  4. const store = {}; 
  5.   
  6. return { 
  7.   get(key) { 
  8.     return store[key]; 
  9.   }, 
  10.   set(key, val) { 
  11.     store[key] = val; 
  12.   } 
  13. }()); 
  14. console.log(cache) //{get: ƒ, set: ƒ} 
  15. cache.set('a', 1); 
  16. cache.get('a'); // 1 

上面例子是一个简单的缓存工具的实现,匿名函数创造了一个闭包,使得 store 对象 ,一直可以被引用,不会被回收。

闭包的弊端:持久化变量不会被正常释放,持续占用内存空间,很容易造成内存浪费,所以一般需要一些额外手动的清理机制。

2.高阶函数

函数式编程倾向于复用一组通用的函数功能来处理数据,它通过使用高阶函数来实现。高阶函数指的是一个函数以函数为参数,或以函数为返回值,或者既以函数为参数又以函数为返回值

高阶函数经常用于:

  • 抽象或隔离行为、作用,异步控制流程作为回调函数,promises,monads等

  • 创建可以泛用于各种数据类型的功能

  • 部分应用于函数参数(偏函数应用)或创建一个柯里化的函数,用于复用或函数复合。

  • 接受一个函数列表并返回一些由这个列表中的函数组成的复合函数。

JavaScript 语言是原生支持高阶函数的, 例如Array.prototype.map,Array.prototype.filter 和 Array.prototype.reduce 是JavaScript中内置的一些高阶函数,使用高阶函数会让我们的代码更清晰简洁。

map

map() 方法创建一个新数组,其结果是该数组中的每个元素都调用一个提供的函数后返回的结果。map 不会改变原数组。

假设我们有一个包含名称和种类属性的对象数组,我们想要这个数组中所有名称属性放在一个新数组中,如何实现呢?

  1. // 不使用高阶函数 
  2. var animals = [ 
  3. name"Fluffykins", species: "rabbit" }, 
  4. name"Caro", species: "dog" }, 
  5. name"Hamilton", species: "dog" }, 
  6. name"Harold", species: "fish" }, 
  7. name"Ursula", species: "cat" }, 
  8. name"Jimmy", species: "fish" } 
  9. ]; 
  10. var names = []; 
  11. for (let i = 0; i < animals.length; i++) { 
  12. names.push(animals[i].name); 
  13. console.log(names); //["Fluffykins""Caro""Hamilton""Harold""Ursula""Jimmy"
  14. // 使用高阶函数 
  15. var animals = [ 
  16. name"Fluffykins", species: "rabbit" }, 
  17. name"Caro", species: "dog" }, 
  18. name"Hamilton", species: "dog" }, 
  19. name"Harold", species: "fish" }, 
  20. name"Ursula", species: "cat" }, 
  21. name"Jimmy", species: "fish" } 
  22. ]; 
  23. var names = animals.map(x=>x.name); 
  24. console.log(names); //["Fluffykins""Caro""Hamilton""Harold""Ursula""Jimmy"

filter

filter() 方法会创建一个新数组,其中包含所有通过回调函数测试的元素。filter 为数组中的每个元素调用一次 callback 函数, callback 函数返回 true 表示该元素通过测试,保留该元素,false 则不保留。filter 不会改变原数组,它返回过滤后的新数组。

假设我们有一个包含名称和种类属性的对象数组。 我们想要创建一个只包含狗(species: "dog")的数组。如何实现呢?

  1. // 不使用高阶函数 
  2. var animals = [ 
  3. name"Fluffykins", species: "rabbit" }, 
  4. name"Caro", species: "dog" }, 
  5. name"Hamilton", species: "dog" }, 
  6. name"Harold", species: "fish" }, 
  7. name"Ursula", species: "cat" }, 
  8. name"Jimmy", species: "fish" } 
  9. ]; 
  10. var dogs = []; 
  11. for (var i = 0; i < animals.length; i++) { 
  12. if (animals[i].species === "dog") dogs.push(animals[i]); 
  13. console.log(dogs); 
  14. // 使用高阶函数 
  15. var animals = [ 
  16. name"Fluffykins", species: "rabbit" }, 
  17. name"Caro", species: "dog" }, 
  18. name"Hamilton", species: "dog" }, 
  19. name"Harold", species: "fish" }, 
  20. name"Ursula", species: "cat" }, 
  21. name"Jimmy", species: "fish" } 
  22. ]; 
  23. var dogs = animals.filter(x => x.species === "dog"); 
  24. console.log(dogs); // {name"Caro", species: "dog"
  25. // { name"Hamilton", species: "dog" } 

reduce

reduce 方法对调用数组的每个元素执行回调函数,最后生成一个单一的值并返回。 reduce 方法接受两个参数:1)reducer 函数(回调),2)一个可选的 initialValue。

假设我们要对一个数组的求和:

  1. // 不使用高阶函数 
  2. const arr = [5, 7, 1, 8, 4]; 
  3. let sum = 0; 
  4. for (let i = 0; i < arr.length; i++) { 
  5. sum = sum + arr[i]; 
  6. console.log(sum);//25 
  7. // 使用高阶函数 
  8. const arr = [5, 7, 1, 8, 4]; 
  9. const sum = arr.reduce((accumulator, currentValue) => accumulator + currentValue,0); 
  10. console.log(sum)//25 

我们可以通过下图,形象生动展示三者的区别:

3.函数柯里化

柯里化又称部分求值,柯里化函数会接收一些参数,然后不会立即求值,而是继续返回一个新函数,将传入的参数通过闭包的形式保存,等到被真正求值的时候,再一次性把所有传入的参数进行求值。

  1. // 普通函数 
  2. function add(x,y){ 
  3.   return x + y; 
  4. add(1,2); // 3 
  5. // 函数柯里化 
  6. var add = function(x) { 
  7. return function(y) { 
  8.   return x + y; 
  9. }; 
  10. }; 
  11. var increment = add(1); 
  12. increment(2);// 3 

这里我们定义了一个 add 函数,它接受一个参数并返回一个新的函数。调用 add 之后,返回的函数就通过闭包的方式记住了 add 的第一个参数。

4.函数组合 (Composition)

前面提到过,函数式编程的一个特点是通过串联函数来求值。然而,随着串联函数数量的增多,代码的可读性就会不断下降。函数组合就是用来解决这个问题的方法。 假设有一个 compose 函数,它可以接受多个函数作为参数,然后返回一个新的函数。当我们为这个新函数传递参数时,该参数就会「流」过其中的函数,最后返回结果。

  1. //两个函数的组合 
  2. var compose = function(f, g) { 
  3.   return function(x) { 
  4.       return f(g(x)); 
  5.   }; 
  6. }; 
  7. ​ 
  8. //或者 
  9. var compose = (f, g) => (x => f(g(x))); 
  10. var add1 = x => x + 1; 
  11. var mul5 = x => x * 5; 
  12. compose(mul5, add1)(2);// =>15 

参考文章

作者介绍

浪里行舟,慕课网认证作者,前端爱好者,立志往全栈工程师发展,从事前端一年多,目前技术栈有vue全家桶、ES6以及less等,乐于分享,最近一年写了五六十篇原创技术文章,得到诸多好评!

【51CTO原创稿件,合作站点转载请注明原文作者和出处为51CTO.com】

责任编辑:庞桂玉 来源: 51CTO
相关推荐

2023-11-20 08:18:49

Netty服务器

2016-08-11 10:11:07

JavaScript函数编程

2021-09-07 09:46:40

JavaScriptGenerator函数

2022-02-24 07:34:10

SSL协议加密

2023-10-27 08:15:45

2023-11-08 08:15:48

服务监控Zipkin

2023-11-06 08:16:19

APM系统运维

2022-11-11 19:09:13

架构

2022-12-21 08:40:05

限流器分布式限流

2021-09-27 07:39:52

Go初始化函数package

2020-02-02 15:14:24

HTTP黑科技前端

2021-09-28 07:12:10

avaScriptCurrying柯里化

2016-08-11 10:34:37

Javascript函数编程

2023-02-22 18:06:35

函数javascript面向对象编程

2022-07-19 15:24:45

Python编程技术

2023-12-26 01:14:20

函数式编程死锁

2023-03-31 08:16:53

Flutter优化内存管理

2022-02-18 10:13:07

SolrElasticSea开源

2023-12-06 16:28:56

2018-10-22 08:14:04

点赞
收藏

51CTO技术栈公众号