摘要：在做了一些研究之后，我發(fā)現(xiàn)了函數(shù)式編程的概念，比如不變性和純函數(shù)。在這篇文章中，將通大量代碼示例來(lái)詳細(xì)介紹函數(shù)式編程和一些相關(guān)重要概念。該非純函數(shù)接收該值并重新分配，使其值增加。函數(shù)式編程不鼓勵(lì)可變性。純函數(shù)是穩(wěn)定的一致的和可預(yù)測(cè)的。

為了保證的可讀性，本文采用意譯而非直譯。

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在長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)和使用面向?qū)ο缶幊讨螅蹅兺艘徊絹?lái)考慮系統(tǒng)復(fù)雜性。

在做了一些研究之后，我發(fā)現(xiàn)了函數(shù)式編程的概念，比如不變性和純函數(shù)。這些概念使你能夠構(gòu)建無(wú)副作用的函數(shù)，因此更容易維護(hù)具有其他優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)。

在這篇文章中，將通大量代碼示例來(lái)詳細(xì)介紹函數(shù)式編程和一些相關(guān)重要概念。

函數(shù)式編程是一種編程范式，是一種構(gòu)建計(jì)算機(jī)程序結(jié)構(gòu)和元素的風(fēng)格，它把計(jì)算看作是對(duì)數(shù)學(xué)函數(shù)的評(píng)估，避免了狀態(tài)的變化和數(shù)據(jù)的可變。

當(dāng)我們想要理解函數(shù)式編程時(shí)，需要知道的第一個(gè)基本概念是純函數(shù)，但純函數(shù)又是什么鬼？

咱們?cè)趺粗酪粋€(gè)函數(shù)是否是純函數(shù)?這里有一個(gè)非常嚴(yán)格的定義：

如果給定相同的參數(shù)，則返回相同的結(jié)果(也稱為確定性)。

它不會(huì)引起任何副作用。

如果給出相同的參數(shù)，它返回相同的結(jié)果。 想象一下，我們想要實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算圓的面積的函數(shù)。

不是純函數(shù)會(huì)這樣做，接收radius 作為參數(shù)，然后計(jì)算radius * radius * PI：

let PI = 3.14;

const calculateArea = (radius) => radius * radius * PI;

calculateArea(10); // returns 314.0

為什么這是一個(gè)不純函數(shù)?原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)樗褂昧艘粋€(gè)沒(méi)有作為參數(shù)傳遞給函數(shù)的全局對(duì)象。

現(xiàn)在，想象一些數(shù)學(xué)家認(rèn)為圓周率的值實(shí)際上是42并且修改了全局對(duì)象的值。

不純函數(shù)得到10 * 10 * 42 = 4200。對(duì)于相同的參數(shù)(radius = 10)，我們得到了不同的結(jié)果。

修復(fù)它：

let PI = 3.14;

const calculateArea = (radius, pi) => radius * radius * pi;

calculateArea(10, PI); // returns 314.0

現(xiàn)在把 PI 的值作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，這樣就沒(méi)有外部對(duì)象引入。

對(duì)于參數(shù)radius = 10和PI = 3.14，始終都會(huì)得到相同的結(jié)果：314.0。

對(duì)于 radius = 10 和 PI = 42，總是得到相同的結(jié)果:4200

下面函數(shù)讀取外部文件，它不是純函數(shù)，文件的內(nèi)容隨時(shí)可能都不一樣。

const charactersCounter = (text) => `Character count: ${text.length}`;

function analyzeFile(filename) {
  let fileContent = open(filename);
  return charactersCounter(fileContent);
}

任何依賴于隨機(jī)數(shù)生成器的函數(shù)都不能是純函數(shù)。

function yearEndEvaluation() {
  if (Math.random() > 0.5) {
    return "You get a raise!";
  } else {
    return "Better luck next year!";
  }
}

純函數(shù)不會(huì)引起任何可觀察到的副作用?？梢?jiàn)副作用的例子包括修改全局對(duì)象或通過(guò)引用傳遞的參數(shù)。

現(xiàn)在，咱們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)，該接收一個(gè)整數(shù)并返對(duì)該整數(shù)進(jìn)行加1操作且返回。

let counter = 1;

function increaseCounter(value) {
  counter = value + 1;
}

increaseCounter(counter);
console.log(counter); // 2

該非純函數(shù)接收該值并重新分配counter，使其值增加1。

函數(shù)式編程不鼓勵(lì)可變性。我們修改全局對(duì)象，但是要怎么做才能讓它變得純函數(shù)呢？只需返回增加1的值。

let counter = 1;

const increaseCounter = (value) => value + 1;

increaseCounter(counter); // 2
console.log(counter); // 1

純函數(shù)increaseCounter返回2，但是counter值仍然是相同的。函數(shù)返回遞增的值，而不改變變量的值。

如果我們遵循這兩條簡(jiǎn)單的規(guī)則，就會(huì)更容易理解我們的程序。現(xiàn)在每個(gè)函數(shù)都是孤立的，不能影響系統(tǒng)的其他部分。

純函數(shù)是穩(wěn)定的、一致的和可預(yù)測(cè)的。給定相同的參數(shù)，純函數(shù)總是返回相同的結(jié)果。

咱們不需要考慮相同參數(shù)有不同結(jié)果的情況，因?yàn)樗肋h(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。

純函數(shù)代碼肯定更容易測(cè)試，不需要 mock 任何東西,因此，我們可以使用不同的上下文對(duì)純函數(shù)進(jìn)行單元測(cè)試：

給定一個(gè)參數(shù) A，期望函數(shù)返回值 B

給定一個(gè)參數(shù)C，期望函數(shù)返回值D

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是接收一組數(shù)字，并對(duì)每個(gè)數(shù)進(jìn)行加 1 這種沙雕的操作。

let list = [1, 2, 3, 4, 5];

const incrementNumbers = (list) => list.map(number => number + 1);

接收numbers數(shù)組，使用map遞增每個(gè)數(shù)字，并返回一個(gè)新的遞增數(shù)字列表。

incrementNumbers(list); // [2, 3, 4, 5, 6]

對(duì)于輸入[1,2,3,4,5]，預(yù)期輸出是[2,3,4,5,6]。

盡管時(shí)間變或者不變，純函數(shù)大佬都是不變的。

當(dāng)數(shù)據(jù)是不可變的時(shí)，它的狀態(tài)在創(chuàng)建后不能更改。

咱們不能更改不可變對(duì)象，如果非要來(lái)硬的，剛需要深拷貝一個(gè)副本，然后操作這個(gè)副本。

在JS中，我們通常使用for循環(huán)，for的每次遍歷 i是個(gè)可變變量。

var values = [1, 2, 3, 4, 5];
var sumOfValues = 0;

for (var i = 0; i < values.length; i++) {
  sumOfValues += values[i];
}

sumOfValues // 15

對(duì)于每次遍歷，都在更改i和sumOfValue狀態(tài)，但是我們?nèi)绾卧诒闅v中處理可變性呢? 答案就是使用遞歸。

let list = [1, 2, 3, 4, 5];
let accumulator = 0;

function sum(list, accumulator) {
  if (list.length == 0) {
    return accumulator;
  }

  return sum(list.slice(1), accumulator + list[0]);
}

sum(list, accumulator); // 15
list; // [1, 2, 3, 4, 5]
accumulator; // 0

上面代碼有個(gè) sum 函數(shù)，它接收一個(gè)數(shù)值向量。函數(shù)調(diào)用自身，直到 list為空退出遞歸。對(duì)于每次“遍歷”，我們將把值添加到總accumulator中。

使用遞歸，咱們保持變量不變。不會(huì)更改list和accumulator變量。它保持相同的值。

觀察:我們可以使用reduce來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。這個(gè)在接下的高階函數(shù)內(nèi)容中討論。

構(gòu)建對(duì)象的最終狀態(tài)也很常見(jiàn)。假設(shè)我們有一個(gè)字符串，想把這個(gè)字符串轉(zhuǎn)換成url slug。

在Ruby的面向?qū)ο缶幊讨?，咱們可以?chuàng)建一個(gè)類 UrlSlugify，這個(gè)類有一個(gè)slugify方法來(lái)將字符串輸入轉(zhuǎn)換為url slug。

class UrlSlugify
  attr_reader :text
  
  def initialize(text)
    @text = text
  end

  def slugify!
    text.downcase!
    text.strip!
    text.gsub!(" ", "-")
  end
end

UrlSlugify.new(" I will be a url slug   ").slugify! # "i-will-be-a-url-slug"

上面使用的有命令式編程方式，首先用小寫字母表示我們想在每個(gè)slugify進(jìn)程中做什么，然后刪除無(wú)用的空格，最后用連字符替換剩余的空格。

這種方式在整個(gè)過(guò)程中改變了輸入狀態(tài)，顯然不符合純函數(shù)的概念。

這邊可以通過(guò)函數(shù)組合或函數(shù)鏈來(lái)來(lái)優(yōu)化。換句話說(shuō)，函數(shù)的結(jié)果將用作下一個(gè)函數(shù)的輸入，而不修改原始輸入字符串。

const string = " I will be a url slug   ";

const slugify = string =>
  string
    .toLowerCase()
    .trim()
    .split(" ")
    .join("-");

slugify(string); // i-will-be-a-url-slug

上述代碼主要做了這幾件事：

toLowerCase:將字符串轉(zhuǎn)換為所有小寫字母。

trim:刪除字符串兩端的空白。

split和join：用給定字符串中的替換替換所有匹配實(shí)例

接著實(shí)現(xiàn)一個(gè)square 函數(shù)：

const square = (n) => n * n;

給定相同的輸入，這個(gè)純函數(shù)總是有相同的輸出。

square(2); // 4
square(2); // 4
square(2); // 4
// ...

將2作為square函數(shù)的參數(shù)傳遞始終會(huì)返回4。這樣咱們可以把square(2)換成4，我們的函數(shù)就是引用透明的。

基本上，如果一個(gè)函數(shù)對(duì)于相同的輸入始終產(chǎn)生相同的結(jié)果，那么它可以看作透明的。

有了這個(gè)概念，咱們可以做的一件很酷的事情就是記住這個(gè)函數(shù)。假設(shè)有這樣的函數(shù)

const sum = (a, b) => a + b;

用這些參數(shù)來(lái)調(diào)用它

sum(3, sum(5, 8));

sum(5, 8) 總等于13，所以可以做些騷操作：

sum(3, 13);

這個(gè)表達(dá)式總是得到16，咱們可以用一個(gè)數(shù)值常數(shù)替換整個(gè)表達(dá)式，并把它記下來(lái)。

函數(shù)作為 JS 中的一級(jí)公民，很風(fēng)騷，函數(shù)也可以被看作成值并用作數(shù)據(jù)使用。

從常量和變量中引用它。

將其作為參數(shù)傳遞給其他函數(shù)。

作為其他函數(shù)的結(jié)果返回它。

其思想是將函數(shù)視為值，并將函數(shù)作為數(shù)據(jù)傳遞。通過(guò)這種方式，我們可以組合不同的函數(shù)來(lái)創(chuàng)建具有新行為的新函數(shù)。

假如我們有一個(gè)函數(shù)，它對(duì)兩個(gè)值求和，然后將值加倍，如下所示：

const doubleSum = (a, b) => (a + b) * 2;

對(duì)應(yīng)兩個(gè)值求差，然后將值加倍：

const doubleSubtraction = (a, b) => (a - b) * 2;

這些函數(shù)具有相似的邏輯，但區(qū)別在于運(yùn)算符的功能。 如果我們可以將函數(shù)視為值并將它們作為參數(shù)傳遞，我們可以構(gòu)建一個(gè)接收運(yùn)算符函數(shù)并在函數(shù)內(nèi)部使用它的函數(shù)。

const sum = (a, b) => a + b;
const subtraction = (a, b) => a - b;

const doubleOperator = (f, a, b) => f(a, b) * 2;

doubleOperator(sum, 3, 1); // 8
doubleOperator(subtraction, 3, 1); // 4

f參數(shù)并用它來(lái)處理a和b， 這里傳遞了sum函數(shù)和subtraction并使用doubleOperator函數(shù)進(jìn)行組合并創(chuàng)建新行為。

當(dāng)我們討論高階函數(shù)時(shí)，通常包括以下幾點(diǎn)：

將一個(gè)或多個(gè)函數(shù)作為參數(shù)

返回一個(gè)函數(shù)作為結(jié)果

上面實(shí)現(xiàn)的doubleOperator函數(shù)是一個(gè)高階函數(shù)，因?yàn)樗鼘⒁粋€(gè)運(yùn)算符函數(shù)作為參數(shù)并使用它。

我們經(jīng)常用的filter、map和reduce都是高階函數(shù)，Look see see。

對(duì)于給定的集合，我們希望根據(jù)屬性進(jìn)行篩選。filter函數(shù)期望一個(gè)true或false值來(lái)決定元素是否應(yīng)該包含在結(jié)果集合中。

如果回調(diào)表達(dá)式為真，過(guò)濾器函數(shù)將在結(jié)果集合中包含元素，否則，它不會(huì)。

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是，當(dāng)我們有一個(gè)整數(shù)集合，我們只想要偶數(shù)。

使用命令式方式來(lái)獲取數(shù)組中所有的偶數(shù)，通常會(huì)這樣做：

創(chuàng)建一個(gè)空數(shù)組evenNumbers

遍歷數(shù)組 numbers

將偶數(shù) push 到evenNumbers數(shù)組中

var numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
var evenNumbers = [];

for (var i = 0; i < numbers.length; i++) {
  if (numbers[i] % 2 == 0) {
    evenNumbers.push(numbers[i]);
  }
}

console.log(evenNumbers); // (6) [0, 2, 4, 6, 8, 10]

我們還可以使用filter高階函數(shù)來(lái)接收偶函數(shù)并返回一個(gè)偶數(shù)列表：

const even = n => n % 2 == 0;
const listOfNumbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
listOfNumbers.filter(even); // [0, 2, 4, 6, 8, 10]

我在 Hacker Rank FP 上解決的一個(gè)有趣問(wèn)題是Filter Array問(wèn)題。 問(wèn)題是過(guò)濾給定的整數(shù)數(shù)組，并僅輸出小于指定值X的那些值。

命令式做法通常是這樣的：

var filterArray = function(x, coll) {
  var resultArray = [];

  for (var i = 0; i < coll.length; i++) {
    if (coll[i] < x) {
      resultArray.push(coll[i]);
    }
  }

  return resultArray;
}

console.log(filterArray(3, [10, 9, 8, 2, 7, 5, 1, 3, 0])); // (3) [2, 1, 0]

對(duì)于上面的總是，我們更想要一種更聲明性的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，如下所示：

function smaller(number) {
  return number < this;
}

function filterArray(x, listOfNumbers) {
  return listOfNumbers.filter(smaller, x);
}

let numbers = [10, 9, 8, 2, 7, 5, 1, 3, 0];

filterArray(3, numbers); // [2, 1, 0]

在smaller的函數(shù)中使用 this,一開(kāi)始看起來(lái)有點(diǎn)奇怪，但是很容易理解。

filter函數(shù)中的第二個(gè)參數(shù)表示上面 this， 也就是 x 值。

我們也可以用map方法做到這一點(diǎn)。想象一下，有一組信息

let people = [
  { name: "TK", age: 26 },
  { name: "Kaio", age: 10 },
  { name: "Kazumi", age: 30 }
]

我們希望過(guò)濾 age 大于 21 歲的人，用 filter 方式

const olderThan21 = person => person.age > 21;
const overAge = people => people.filter(olderThan21);
overAge(people); // [{ name: "TK", age: 26 }, { name: "Kazumi", age: 30 }]

map函數(shù)的主要思路是轉(zhuǎn)換集合。

map方法通過(guò)將函數(shù)應(yīng)用于其所有元素并根據(jù)返回的值構(gòu)建新集合來(lái)轉(zhuǎn)換集合。

假如我們不想過(guò)濾年齡大于 21 的人，我們想做的是顯示類似這樣的：TK is 26 years old.

使用命令式，我們通常會(huì)這樣做：

var people = [
  { name: "TK", age: 26 },
  { name: "Kaio", age: 10 },
  { name: "Kazumi", age: 30 }
];

var peopleSentences = [];

for (var i = 0; i < people.length; i++) {
  var sentence = people[i].name + " is " + people[i].age + " years old";
  peopleSentences.push(sentence);
}

console.log(peopleSentences); // ["TK is 26 years old", "Kaio is 10 years old", "Kazumi is 30 years old"]

聲明式會(huì)這樣做：

const makeSentence = (person) => `${person.name} is ${person.age} years old`;

const peopleSentences = (people) => people.map(makeSentence);
  
peopleSentences(people);
// ["TK is 26 years old", "Kaio is 10 years old", "Kazumi is 30 years old"]

整個(gè)思想是將一個(gè)給定的數(shù)組轉(zhuǎn)換成一個(gè)新的數(shù)組。

另一個(gè)有趣的HackerRank問(wèn)題是更新列表問(wèn)題。我們想要用一個(gè)數(shù)組的絕對(duì)值來(lái)更新它的值。

例如，輸入[1,2,3，- 4,5]需要輸出為[1,2,3,4,5]，-4的絕對(duì)值是4。

一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案是每個(gè)集合中值的就地更新，很危險(xiǎn)的作法

var values = [1, 2, 3, -4, 5];

for (var i = 0; i < values.length; i++) {
  values[i] = Math.abs(values[i]);
}

console.log(values); // [1, 2, 3, 4, 5]

我們使用Math.abs函數(shù)將值轉(zhuǎn)換為其絕對(duì)值并進(jìn)行就地更新。

這種方式不是最做解。

首先，前端我們學(xué)習(xí)了不變性，知道不可變性讓函數(shù)更加一致和可預(yù)測(cè)，咱們的想法是建立一個(gè)具有所有絕對(duì)值的新集合。

其次，為什么不在這里使用map來(lái)“轉(zhuǎn)換”所有數(shù)據(jù)

我的第一個(gè)想法是測(cè)試Math.abs函數(shù)只處理一個(gè)值。

Math.abs(-1); // 1
Math.abs(1); // 1
Math.abs(-2); // 2
Math.abs(2); // 2

我們想把每個(gè)值轉(zhuǎn)換成一個(gè)正值(絕對(duì)值)。

現(xiàn)在知道如何對(duì)一個(gè)值執(zhí)行絕對(duì)值操作，可以使用此函數(shù)作為參數(shù)傳遞給map函數(shù)。

還記得高階函數(shù)可以接收函數(shù)作為參數(shù)并使用它嗎? 是的，map函數(shù)可以做到這一點(diǎn)

let values = [1, 2, 3, -4, 5];

const updateListMap = (values) => values.map(Math.abs);

updateListMap(values); // [1, 2, 3, 4, 5]

reduce函數(shù)的思想是接收一個(gè)函數(shù)和一個(gè)集合，并返回通過(guò)組合這些項(xiàng)創(chuàng)建的值。

常見(jiàn)的的一個(gè)例子是獲取訂單的總金額。

假設(shè)你在一個(gè)購(gòu)物網(wǎng)站，已經(jīng)將產(chǎn)品1、產(chǎn)品2、產(chǎn)品3和產(chǎn)品4添加到購(gòu)物車(訂單)中?，F(xiàn)在，我們要計(jì)算購(gòu)物車的總數(shù)量：

以命令式的方式，就是便利訂單列表并將每個(gè)產(chǎn)品金額與總金額相加。

var orders = [
  { productTitle: "Product 1", amount: 10 },
  { productTitle: "Product 2", amount: 30 },
  { productTitle: "Product 3", amount: 20 },
  { productTitle: "Product 4", amount: 60 }
];

var totalAmount = 0;

for (var i = 0; i < orders.length; i++) {
  totalAmount += orders[i].amount;
}

console.log(totalAmount); // 120

使用reduce，我們可以構(gòu)建一個(gè)函數(shù)來(lái)處理量計(jì)算sum并將其作為參數(shù)傳遞給reduce函數(shù)。

let shoppingCart = [
  { productTitle: "Product 1", amount: 10 },
  { productTitle: "Product 2", amount: 30 },
  { productTitle: "Product 3", amount: 20 },
  { productTitle: "Product 4", amount: 60 }
];

const sumAmount = (currentTotalAmount, order) => currentTotalAmount + order.amount;

const getTotalAmount = (shoppingCart) => shoppingCart.reduce(sumAmount, 0);

getTotalAmount(shoppingCart); // 120

這里有shoppingCart，接收當(dāng)前currentTotalAmount的函數(shù)sumAmount，以及對(duì)它們求和的order對(duì)象。

咱們也可以使用map將shoppingCart轉(zhuǎn)換為一個(gè)amount集合，然后使用reduce函數(shù)和sumAmount函數(shù)。

const getAmount = (order) => order.amount;
const sumAmount = (acc, amount) => acc + amount;

function getTotalAmount(shoppingCart) {
  return shoppingCart
    .map(getAmount)
    .reduce(sumAmount, 0);
}

getTotalAmount(shoppingCart); // 120

getAmount接收product對(duì)象并只返回amount值，即[10,30,20,60]，然后，reduce通過(guò)相加將所有項(xiàng)組合起來(lái)。

看了每個(gè)高階函數(shù)的工作原理。這里為你展示一個(gè)示例，說(shuō)明如何在一個(gè)簡(jiǎn)單的示例中組合這三個(gè)函數(shù)。

說(shuō)到購(gòu)物車，假設(shè)我們的訂單中有這個(gè)產(chǎn)品列表

let shoppingCart = [
  { productTitle: "Functional Programming", type: "books", amount: 10 },
  { productTitle: "Kindle", type: "eletronics", amount: 30 },
  { productTitle: "Shoes", type: "fashion", amount: 20 },
  { productTitle: "Clean Code", type: "books", amount: 60 }
]

假如相要想要購(gòu)物車?yán)镱愋蜑?books的總數(shù)，通常會(huì)這樣做：

過(guò)濾 type 為 books的

使用map將購(gòu)物車轉(zhuǎn)換為amount集合。

用reduce將所有項(xiàng)加起來(lái)。

let shoppingCart = [
  { productTitle: "Functional Programming", type: "books", amount: 10 },
  { productTitle: "Kindle", type: "eletronics", amount: 30 },
  { productTitle: "Shoes", type: "fashion", amount: 20 },
  { productTitle: "Clean Code", type: "books", amount: 60 }
]

const byBooks = (order) => order.type == "books";
const getAmount = (order) => order.amount;
const sumAmount = (acc, amount) => acc + amount;

function getTotalAmount(shoppingCart) {
  return shoppingCart
    .filter(byBooks)
    .map(getAmount)
    .reduce(sumAmount, 0);
}

getTotalAmount(shoppingCart); // 70

代碼部署后可能存在的BUG沒(méi)法實(shí)時(shí)知道，事后為了解決這些BUG，花了大量的時(shí)間進(jìn)行l(wèi)og 調(diào)試，這邊順便給大家推薦一個(gè)好用的BUG監(jiān)控工具 Fundebug。

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