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Functor
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- 为什么要学函子?
- 什么是 Functor
- 了解 Functor
- 总结
- MyBe 函子
- Either 函子
- IO 函子
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Task 函子(异步执行)
* folktale 的装置 * folktale 中的 curry 函数 * folktale 中的 compose 函数 * Task 函子异步执行 * 案例
- Pointed 函子
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Monad 函子(单子)
* IO 函子的嵌套问题 * 什么是 Monad 函子 * 实现一个 Monad 函子 * Monad 函子小结 * 什么是 Monad?* 什么时候应用 Monad?
- 【函数式编程总体设计】
之前讲了函数的前置常识 函数式编程(一)—— 前置常识
还有纯函数的常识 函数式编程(二)—— 纯函数
柯里化 函数式编程(三)—— 柯里化
函数组合 函数式编程(四)——函数组合
Functor
为什么要学函子?
函子 (representative functor) 是领域论里的概念,指从任意领域到汇合领域的一种非凡函子。
咱们没有方法防止副作用,然而咱们尽可能的将副作用管制在可控的范畴内,咱们能够通过函子去解决副作用,咱们也能够通过函子去解决异样,异步操作等。
什么是 Functor
- 容器:蕴含值和值的变形关系(这个变形关系就是函数)
- 函子:是一个非凡的容器,通过一个一般的对象来实现,该对象具备 map 办法,map 办法能够运行一个函数对值进行解决(变形关系)
了解 Functor
class Container {constructor (value) {
// 这个函子的值是保留在外部的,不对外颁布
// _下划线的成员都是公有成员,内部无法访问,值是初始化的传的参数
this._value = value
}
// 有一个对外的办法 map,接管一个函数(纯函数),来解决这个值
map (fn) {
// 返回一个新的函子,把 fn 解决的值返回给函子,由新的函子来保留
return new Container(fn(this._value))
}
}
// 创立一个函子的对象
let r = new Container(5)
.map(x => x + 1) // 6
.map(x => x ** 2) // 36
// 返回了一个 container 函子对象,外面有值是 36,不对外颁布
console.log(r) //Container {_value: 36}
下面还是面向对象的编程思维,要批改成函数式编程的思维,须要防止应用 new
class Container {
// 应用类的静态方法,of 代替了 new Container 的作用
static of (value) {return new Container(value)
}
constructor (value) {this._value = value}
map (fn) {return Container.of(fn(this._value))
}
}
const r = Container.of(5)
.map(x=>x+2) // 7
.map(x=> x**2) // 49
console.log(r) // Container {_value: 49}
总结
- 函数式编程的运算不间接操作值,而是由函子实现
- 函子就是一个实现了 map 契约的对象
- 咱们能够把函子设想成一个盒子,这个盒子里封装了一个值
- 想要解决盒子中的值,咱们须要给盒子的 map 办法传递一个解决值的函数(纯函数),由这个函数来对值进行解决
- 最终 map 办法返回一个蕴含新值的盒子(函子)
遗留问题:如果 value 是 null undefined,怎么办?
Container.of(null)
.map(x=>x.toUpper) // 报错,使得函数不纯
上面会有好几种函子,解决不同的问题
MyBe 函子
MayBe 函子的作用就是能够对外部的空值状况做解决(管制副作用在容许的范畴)
class MayBe {static of (value) {return new MayBe(value)
}
constructor (value) {this._value = value}
map(fn) {
// 判断一下 value 的值是不是 null 和 undefined,如果是就返回一个 value 为 null 的函子,如果不是就执行函数
return this.isNothing() ? MayBe.of(null) : MayBe.of(fn(this._value))
}
// 定义一个判断是不是 null 或者 undefined 的函数,返回 true/false
isNothing() {return this._value === null || this._value === undefined}
}
const r = MayBe.of('hello world')
.map(x => x.toUpperCase())
console.log(r) //MayBe {_value: 'HELLO WORLD'}
// 如果输出的是 null,是不会报错的
const rnull = MayBe.of(null)
.map(x => x.toUpperCase())
console.log(rnull) //MayBe {_value: null}
然而这里有一个问题就是,如果 map 两头有好几步,最初返回是 null,并不知道是哪一个步骤返回的。解决这个问题,须要看下一个函子。
Either 函子
- Either 两者中的任何一个,相似于 if…else… 的解决
- 当呈现问题的时候,Either 函子会给出提醒的无效信息,
- 异样会让函数变的不纯,Either 函子能够用来做异样解决
// 因为是二选一,所以要定义 left 和 right 两个函子
class Left {static of (value) {return new Left(value)
}
constructor (value) {this._value = value}
map (fn) {return this}
}
class Right {static of (value) {return new Right(value)
}
constructor (value) {this._value = value}
map (fn) {return Right.of(fn(this._value))
}
}
let r1 = Right.of(12).map(x => x + 2)
let r2 = Left.of(12).map(x => x + 2)
console.log(r1) // Right {_value: 14}
console.log(r2) // Left {_value: 12}
// 为什么后果会不一样?因为 Left 返回的是以后对象,并没有应用 fn 函数
// 那么这里如何解决异样呢?// 咱们定义一个字符串转换成对象的函数
function parseJSON(str) {
// 对于可能出错的环节应用 try-catch
// 失常状况应用 Right 函子
try{return Right.of(JSON.parse(str))
}catch (e) {
// 谬误之后应用 Left 函子,并返回错误信息
return Left.of({error: e.message})
}
}
let rE = parseJSON('{name:xm}')
console.log(rE) // Left {_value: { error: 'Unexpected token n in JSON at position 1'} }
let rR = parseJSON('{"name":"xm"}')
console.log(rR) // Right {_value: { name: 'xm'} }
console.log(rR.map(x => x.name.toUpperCase())) // Right {_value: 'XM'}
IO 函子
- IO 就是输入输出,IO 函子中的 _value 是一个函数,这里是把函数作为值来解决
- IO 函子能够把不纯的动作存储到 _value 中,提早执行这个不纯的操作(惰性执行),包装以后的操
作
- 把不纯的操作交给调用者来解决
因为 IO 函数须要用到组合函数,所以须要提前装置 Lodash
npm init -y
npm i lodash
const fp = require('lodash/fp')
class IO {
// of 办法疾速创立 IO,要一个值返回一个函数,未来须要值的时候再调用函数
static of(value) {return new IO(() => value)
}
// 传入的是一个函数
constructor (fn) {this._value = fn}
map(fn) {
// 这里用的是 new 一个新的构造函数,是为了把以后_value 的函数和 map 传入的 fn 进行组合成新的函数
return new IO(fp.flowRight(fn, this._value))
}
}
// test
// node 执行环境能够传一个 process 对象(过程)// 调用 of 的时候把以后取值的过程包装到函数外面,再在须要的时候再获取 process
const r = IO.of(process)
// map 须要传入一个函数,函数须要接管一个参数,这个参数就是 of 中传递的参数 process
// 返回一下 process 中的 execPath 属性即以后 node 过程的执行门路
.map(p => p.execPath)
console.log(r) // IO {_value: [Function] }
// 下面只是组合函数,如果须要调用就执行上面
console.log(r._value()) // C:\Program Files\nodejs\node.exe
Task 函子(异步执行)
- 函子能够管制副作用,还能够解决异步工作,为了防止天堂之门。
- 异步工作的实现过于简单,咱们应用 folktale 中的 Task 来演示
- folktale 一个规范的函数式编程库。和 lodash、ramda 不同的是,他没有提供很多性能函数。只提供了一些函数式解决的操作,例如:compose、curry 等,一些函子 Task、Either、MayBe 等
folktale 的装置
首先装置 folktale 的库
npm i folktale
folktale 中的 curry 函数
const {compose, curry} = require('folktale/core/lambda')
// curry 中的第一个参数是函数有几个参数,为了防止一些谬误
const f = curry(2, (x, y) => x + y)
console.log(f(1, 2)) // 3
console.log(f(1)(2)) // 3
folktale 中的 compose 函数
const {compose, curry} = require('folktale/core/lambda')
const {toUpper, first} = require('lodash/fp')
// compose 组合函数在 lodash 外面是 flowRight
const r = compose(toUpper, first)
console.log(r(['one', 'two'])) // ONE
Task 函子异步执行
- folktale(2.3.2) 2.x 中的 Task 和 1.0 中的 Task 区别很大,1.0 中的用法更靠近咱们当初演示的
函子
- 这里以 2.3.2 来演示
const {task} = require('folktale/concurrency/task')
const fs = require('fs')
// 2.0 中是一个函数,函数返回一个函子对象
// 1.0 中是一个类
// 读取文件
function readFile (filename) {
// task 传递一个函数,参数是 resolver
// resolver 外面有两个参数,一个是 reject 失败的时候执行的,一个是 resolve 胜利的时候执行的
return task(resolver => {
//node 中读取文件,第一个参数是门路,第二个是编码,第三个是回调,谬误在先
fs.readFile(filename, 'utf-8', (err, data) => {if(err) resolver.reject(err)
resolver.resolve(data)
})
})
}
// 演示一下调用
// readFile 调用返回的是 Task 函子,调用要用 run 办法
readFile('package.json')
.run()
// 当初没有对 resolve 进行解决,能够应用 task 的 listen 去监听获取的后果
// listen 传一个对象,onRejected 是监听谬误后果,onResolved 是监听正确后果
.listen({onRejected: (err) => {console.log(err)
},
onResolved: (value) => {console.log(value)
}
})
/** {
"name": "Functor",
"version": "1.0.0",
"description": "","main":"either.js","scripts": {"test":"echo \"Error: no test specified\" && exit 1"},"keywords": [],"author":"",
"license": "ISC",
"dependencies": {
"folktale": "^2.3.2",
"lodash": "^4.17.20"
}
}
*/
案例
在 package.json 文件中提取一下 version 字段
const {task} = require('folktale/concurrency/task')
const fs = require('fs')
const {split, find} = require('lodash/fp')
// 2.0 中是一个函数,函数返回一个函子对象
// 1.0 中是一个类
// 读取文件
function readFile (filename) {
// task 传递一个函数,参数是 resolver
// resolver 外面有两个参数,一个是 reject 失败的时候执行的,一个是 resolve 胜利的时候执行的
return task(resolver => {
//node 中读取文件,第一个参数是门路,第二个是编码,第三个是回调,谬误在先
fs.readFile(filename, 'utf-8', (err, data) => {if(err) resolver.reject(err)
resolver.resolve(data)
})
})
}
// 演示一下调用
// readFile 调用返回的是 Task 函子,调用要用 run 办法
readFile('package.json')
// 在 run 之前调用 map 办法,在 map 办法中会解决的拿到文件返回后果
// 在应用函子的时候就没有必要想的实现机制
.map(split('\n'))
.map(find(x => x.includes('version')))
.run()
// 当初没有对 resolve 进行解决,能够应用 task 的 listen 去监听获取的后果
// listen 传一个对象,onRejected 是监听谬误后果,onResolved 是监听正确后果
.listen({onRejected: (err) => {console.log(err)
},
onResolved: (value) => {console.log(value) // "version": "1.0.0",
}
})
Pointed 函子
- Pointed 函子是实现了 of 静态方法的函子
of 办法是为了防止应用 new 来创建对象,更深层的含意是of 办法用来把值放到上下文
- Context(把值放到容器中,应用 map 来解决值)
class Container {
// Point 函子
// 作用是把值放到一个新的函子外面返回,返回的函子就是一个上下文
static of (value) {return new Container(value)
}
……
}
// 调用 of 的时候取得一个上下文,之后是在上下文中解决数据
Contanier.of(2)
.map(x => x + 5)
Monad 函子(单子)
IO 函子的嵌套问题
- 用来解决 IO 函子多层嵌套的一个问题
const fp = require('lodash/fp')
const fs = require('fs')
class IO {static of (value) {return new IO(() => {return value})
}
constructor (fn) {this._value = fn}
map(fn) {return new IO(fp.flowRight(fn, this._value))
}
}
// 读取文件函数
let readFile = (filename) => {return new IO(() => {
// 同步获取文件
return fs.readFileSync(filename, 'utf-8')
})
}
// 打印函数
// x 是上一步的 IO 函子
let print = (x) => {return new IO(()=> {console.log(x)
return x
})
}
// 组合函数,先读文件再打印
let cat = fp.flowRight(print, readFile)
// 调用
// 拿到的后果是嵌套的 IO 函子 IO(IO(x))
let r = cat('package.json')
console.log(r)
// IO {_value: [Function] }
console.log(cat('package.json')._value())
// IO {_value: [Function] }
// IO {_value: [Function] }
console.log(cat('package.json')._value()._value())
// IO {_value: [Function] }
/**
* {
"name": "Functor",
"version": "1.0.0",
"description": "","main":"either.js","scripts": {"test":"echo \"Error: no test specified\" && exit 1"},"keywords": [],"author":"",
"license": "ISC",
"dependencies": {
"folktale": "^2.3.2",
"lodash": "^4.17.20"
}
}
*/
下面遇到多个 IO 函子嵌套的时候,那么_value 就会调用很屡次,这样的调用体验很不好。所以进行优化。
什么是 Monad 函子
- Monad 函子是能够变扁的 Pointed 函子,用来解决 IO 函子嵌套问题,IO(IO(x))
- 一个函子如果具备 join 和 of 两个办法并恪守一些定律就是一个 Monad
实现一个 Monad 函子
理论开发中不会这么难,次要是晓得 monad 的实现
const fp = require('lodash/fp')
const fs = require('fs')
class IO {static of (value) {return new IO(() => {return value})
}
constructor (fn) {this._value = fn}
map(fn) {return new IO(fp.flowRight(fn, this._value))
}
join () {return this._value()
}
// 同时调用 map 和 join 办法
flatMap (fn) {return this.map(fn).join()}
}
let readFile = (filename) => {return new IO(() => {return fs.readFileSync(filename, 'utf-8')
})
}
let print = (x) => {return new IO(()=> {console.log(x)
return x
})
}
let r = readFile('package.json')
.flatMap(print)
.join()
// 执行程序
/**
* readFile 读取了文件,而后返回了一个 IO 函子
* 调用 flatMap 是用 readFile 返回的 IO 函子调用的
* 并且传入了一个 print 函数参数
* 调用 flatMap 的时候,外部先调用 map,以后的 print 和 this._value 进行合并,合并之后返回了一个新的函子
*(this._value 就是 readFile 返回 IO 函子的函数:* () => {return fs.readFileSync(filename, 'utf-8')
}
*)* flatMap 中的 map 函数执行完,print 函数返回的一个 IO 函子,外面包裹的还是一个 IO 函子
* 上面调用 join 函数,join 函数就是调用返回的新函子外部的 this._value()函数
* 这个 this._value 就是之前 print 和 this._value 的组合函数,调用之后返回的就是 print 的返回后果
* 所以 flatMap 执行结束之后,返回的就是 print 函数返回的 IO 函子
* */
r = readFile('package.json')
// 解决数据,间接在读取文件之后,应用 map 进行解决即可
.map(fp.toUpper)
.flatMap(print)
.join()
// 读完文件之后想要解决数据,怎么办?// 间接在读取文件之后调用 map 办法即可
/**
* {
"NAME": "FUNCTOR",
"VERSION": "1.0.0",
"DESCRIPTION": "","MAIN":"EITHER.JS","SCRIPTS": {"TEST":"ECHO \"ERROR: NO TEST SPECIFIED\" && EXIT 1"},"KEYWORDS": [],"AUTHOR":"",
"LICENSE": "ISC",
"DEPENDENCIES": {
"FOLKTALE": "^2.3.2",
"LODASH": "^4.17.20"
}
}
*/
Monad 函子小结
什么是 Monad?
具备动态的 IO 办法和 join 办法的函子
什么时候应用 Monad?
- 当一个函数返回一个函子的时候,咱们就要想到 monad,monad 能够帮咱们解决函子嵌套的问题。
- 当咱们想要返回一个函数,这个函数返回一个值,这个时候能够调用map 办法
- 当咱们想要去合并一个函数,然而这个函数返回一个函子,这个时候咱们要用flatMap 办法
函数式编程总体设计
- 函数式编程(一)—— 前置常识
- 函数式编程(二)—— 纯函数
- 函数式编程(三)—— 柯里化
- 函数式编程(四)——函数组合
- 函数式编程(五)——函子