JavaScript 函数式编程

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

而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);             // -> 33

const 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 val
function 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。

 

参考资料：