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关于javascript:一文读懂对JavaScript函数式编程的初认识

作者：

jiezi

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背景

     函数式编程能够说是十分古老的编程形式，然而近几年变成了一个十分热门的话题。不论是Google力推的Go、学术派的Scala与Haskell，还是Lisp的新语言Clojure，这些新的函数式编程语言越来越受到人们的关注。函数式编程思维对前端的影响很大，Angular、React、Vue等热门框架始终在一直通过该思维来解决问题。

     函数式编程作为一种高阶编程范式，更靠近于数学和代数的一种编程范式，与面向对象的开发理念和思维模式截然不同，深刻了解这种差异性，是程序员进阶的必经之路。

编程范式

     编程范式（Programming Paradigm）是编程语言畛域的模式格调，体现了开发者设计编程语言时的考量，也影响着程序员应用相应语言进行编程设计的格调。大体分为两大类，具体内容如下图所示：

函数式概念与思维

     函数式编程(Functional Programming)是基于λ演算（Lambda Calculus）的一种语言模式，它的实现基于λ演算和更具体的α-等价、β-归约等设定 。这是一个较官网的解释，大家不要被这种概念吓到，很有可能你曾经在日常开发中应用了大量的函数式编程概念和工具。如越来越函数式的ES6，新的标准有十分多的新个性，其中不少借鉴其余函数式语言的个性，给JavaScript语言增加了不少函数式的新个性。箭头函数就是ES6公布的一个新个性，箭头函数也被叫做肥箭头（Fat Arrow），大抵是借鉴自CoffeeScript或者Scala语言。箭头函数是提供词法作用域的匿名函数。

函数式编程思维的指标：程序执行时，应该把程序对后果以外的数据的影响管制到最小。

函数式编程的特点

  1. 申明式（Declarative）
  2. 纯函数（Pure Function）
  • 函数的执行过程齐全由输出参数决定，不会受除参数之外的任何数据影响。
  • 函数不会批改任何内部状态，比方批改全局变量或传入的参数对象。

  1. 数据不可变性（Immutability）

    当咱们须要数据状态产生扭转时，放弃原有数据不变，产生一个新的数据来体现这种变动。不可扭转的数据就是Immutable数据，一旦产生，能够必定它的值永远不会变，这十分有利于代码的了解。

上面用一段比照代码解释命令式编程与函数式编程：

// 计算传入数据乘以2

// 命令式编程
function double(arr) {
  const results = []
  for (let i = 0; i < arr.length; i++){
    results.push(arr[i] * 2)
  }
  return results
}

console.log(double([1, 2, 3]));// [2, 4, 6]

// 函数式编程
function double(arr) {
  return arr.map(item => item * 2);
}

const oneArray = [1, 2, 3];
const anotherArray = double(oneArray);

console.log(oneArray); // [1, 2, 3]
console.log(anotherArray);// [2, 4, 6]

函数是一等公民

数字在JavaScript里就是一等公民，同样作为一等公民的函数就会领有相似数字的性质。

  1. 函数与数字一样能够存储为变量
let one = function() { return 1 };
  1. 函数与数字一样能够存储为数组的一个元素
let ones = [1, function() { return 1 }];
  1. 函数与数字一样能够被传递给另一个函数
function numAdd(n, f) { return n + f()};
numAdd(1, function() { return 1}); // 2
  1. 函数与数字一样能够被另一个函数返回
return 1;
return function() { return 1 };

最初两点其实就是“高阶”函数的定义；一个高阶函数应该能够至多执行一项，以一个函数作为参数或者返回一个函数作为后果。

高阶函数（High Order Function）

     高阶函数，艰深来说，就是以其余函数为参数的函数，返回其余函数的函数。咱们称函数的嵌套高阶调用为高阶函数，高阶函数能够说是编程语言便捷践行函数式的根底。比方在React中咱们会遇到的高阶组件HOC。

以数字增加千分位符号为demo的代码如下：

const addThousandSeprator = (strOrNum) => {
    return parseFloat(strOrNum).toString().split('.').map((x,idx) => {
        if(!idx) {
            return x.split('')
                    .reverse()
                    .map((xx,idxx) => (idxx && !(idxx % 3)) ? (xx + ',') : xx )
                    .reverse()
                    .join('')
        } else {
            return x;
        }
    }).join('.')
}

高阶函数利用之柯里化（Currying）

     柯里化函数为每一个逻辑参数返回一个新的函数，会逐步返回已配置的函数，直到所有的参数用完。

function curry(fun) {
    return function(arg) {
        return fun(arg)
    }
}
​
const arr = ['1', '2', '3', '4'].map(curry(parseInt));
console.log(arr) // [ 1, 2, 3, 4 ]

     应用柯里化比拟容易产生流畅的函数式API。在Haskell编程语言中，函数式默认柯里化。但在JavaScript中，函数式API的设计必须利用柯里化，而且必须文档化。

递归

     程序调用本身的编程技巧称为递归（ recursion）。递归作为一种算法在程序设计语言中广泛应用。 递归是一种解决过程重叠的办法，在运行时承当了更多的工作。递归的能力在于用无限的语句来定义对象的有限汇合。一般来说，递归须要有边界条件、递归后退段和递归返回段。当边界条件不满足时，递归后退；当边界条件满足时，递归返回。

     说起递归，不得不谈起尾递归。晚期的浏览器引擎是不反对尾递归，所以当咱们计算经典的斐波那契数列或进行其余递归操作时，可能会触发堆栈调用超限的揭示。如果每次递归尾部返回的内容都是一个待计算的表达式，那么运行时的内存栈中会始终压入期待计算的变量和环境，这就是产生超限的根本原因。而如果咱们应用新的递归办法，若运行环境反对优化，则立刻开释被替换的函数负载。

// 递归：将外层调用保留在内存堆栈中
const factorialFn = (n) =>  {
  if (n <= 1) {
    return 1;
  } else {
      return n + factorialFn(n - 1);
  }
}
console.log('factorialFn:  ', factorialFn(30))
​
// 返回函数调用；尾递归优化
const factorialFun = (n, acc) => {
    if(n <= 1) {
        return acc;
    } else {
        return factorialFun(n - 1, n + acc)
    }
}
​
console.log('factorialFun: ', factorialFun(30, 1))

运行后果如下：

基于流的编程

     在前端畛域中，「流」的经典代表之一「RxJS」。

         在Rx官网https://reactivex.io/ 上，有一段介绍文字：

         An API for asynchronous programming with observable streams.

     翻译过去就是：Rx是一套通过可监听流来做异步编程的API。诚实说，这句形容并没有把概念解释分明，所以在上面咱们就用一般的语言来解释Rx。

RxJS初意识

RxJS是Reactive Extension模式的JavaScript语言实现。

     RxJS是一个应用可察看序列组成异步和基于事件的程序库。它提供了一种外围类型，Observable，播送类型（Observer，Schedulers，Subjects）和操作符（map，filter，reduce等），容许将异步事件作为汇合解决。

     RxJS的运行就是Observable和Observer之间的互动游戏。

     RxJS中的数据流就是Observable对象，Observable实现了两种设计模式：观察者模式（Observer Pattern）、迭代器模式（Iterator Pattern） 。

     Observable和Observer的关系是观察者模式和迭代器模式的联合，通过Observable对象的subscribe函数，能够让一个Observer对象订阅某个Observable对象的推送内容，能够通过unsubscribe函数退订内容。

RxJS外围概念

Observable：可观察者对象，示意能够调用的将来值或事件汇合的办法。

Observer： 观察者，是一组回调函数，解决Observable提供的值。

​
/**
 * Observable对象（source$）就是一个发布者，通过Observable对象的subscribe函数，把发布者和观察者连接起来
 * 表演观察者的是console.log，不论传入什么“事件”，它只管把“事件”输入到console上
 */
const source$ = of(1, 2, 3);  // 发布者
source$.subscribe(console.log); // 观察者

这段代码输入后果如下：

Subscription：订阅关系，示意Observable执行，次要用于勾销执行。

import {Observable} from 'rxjs/Observable';
​
const onSubscribe = observer => {
  let number = 1;
  const handle = setInterval(() => {
    console.log(`onSubscirbe: ${number}`)
    observer.next(number++);
  }, 1000);
​
  return {
    unsubscribe: () => {
      clearInterval(handle);
    }
  };
};
​
const source$ = new Observable(onSubscribe);
const subscription = source$.subscribe(item => console.log(`第${item}次调用`));
​
setTimeout(() => {
  subscription.unsubscribe();
}, 5500);

这段代码输入后果如下：

该行代码被正文后 clearInterval(handle)，代码输出后果如下：

当unsubscribe函数中的clearInterval被正文掉后，也就是setInterval不被打断，setInterval的函数参数中输入以后number，批改之后的程序会一直的输入 onSubscirbe： n。

由此可见，Observable产生的事件，只有Observer通过subscribe订阅之后才会收到，在unsubscribe之后就不会再收到。

     Operators：操作符，纯正的函数，一个操作符是返回一个Observable对象的函数。

     说起操作符，不得不说的就是弹珠图，弹珠图能够通过动画很直白的向咱们展现操作过程，动静：​ https://reactive.how/rxjs/ ， 动态：https://rxmarbles.com/#interval。

     在所有操作符中最容易了解的可能就是map和filter，因为JavaScript的数组对象有两个同名的函数map和filter。

JavaScript写法：

const source = [1,2,3,4,5,6];
const result = source.filer(x => x % 2 === 0).map(x => x * 2);
console.log(result);

RxJS写法：

const result$ = of(1,2,3,4,5,6).filter(x => x % 2 === 0).map(x => x * 2);
result$.subscribe(console.log);

按性能分类，大抵能够分为9大类：

  • 创立类（creation）
  • 转化类（transformation）
  • 过滤类（filtering）
  • 合并类（conbination）
  • 多播类（multicasting）
  • 错误处理类（error Handling）
  • 辅助工作类（untility）
  • 条件分支类（conditional & boolean）
  • 数据和共计类（mathmatical & aggregate）

Subject：主题，相当于EventEmitter，将值或事件播送到多个Observer的惟一办法。

import {Observable} from 'rxjs/Observable';
import {Subject} from 'rxjs/Subject';
import 'rxjs/add/observable/interval';
import 'rxjs/add/operator/take';
​
const tick$ = Observable.interval(1000).take(3);
const subject = new Subject();
tick$.subscribe(subject);
​
subject.subscribe(value => console.log('observer 1: ' + value));
setTimeout(() => {
  subject.subscribe(value => console.log('observer 2: ' + value));
}, 1500);

这段代码的执行后果如下：

以上代码能够看出，Subject兼具Observable和Observer的性质，就像有两副脸孔，能够四面楚歌。

日常罕用场景如浏览器中鼠标的挪动事件、点击事件，浏览器的滚动事件，来自WebSocket的推送音讯，还有Node.js反对的EventEmitter对象音讯，及微服务零碎中主利用与各个子利用之间的通信等。

Scheduler：管制并发的集中调度器，使咱们可能协调产生在setTimeout或其余的事件。

Scheduler实例：

  • undefined/null：也就是不指定Scheduler，代表同步执行的Scheduler。
  • asap：尽快执行的Scheduler。
  • async：利用setInterval实现的Scheduler，用于基于工夫吐出数据的场景。
  • queue：利用队列实现的Scheduler，用于迭代一个大的汇合的场景。
  • animationFrame：用于动画场景的S cheduler。

     RxJS默认抉择Scheduler的准则是：尽量减少并发运行。所以，对于range，就抉择undefined，指的是同步执行的Scheduler；对于很大的数据，就抉择queue；对于工夫相干的操作符比方interval，就抉择async。

import {Observable} from 'rxjs/Observable';
import 'rxjs/add/observable/range';
import {asap} from 'rxjs/scheduler/asap';
​
const source$ = Observable.range(1, 3, asap);
​
console.log('before subscribe');
source$.subscribe(
  value => console.log('data: ', value),
  error => console.log('error: ', error),
  () => console.log('complete')
);
console.log('after subscribe');

这段代码的执行后果如下：

函数式在前端的踊跃作用

     web开发时，咱们会在服务端治理大量的零碎状态和零碎数据，能够看到随着前端工作流逐步增多，事件和近程状态响应都会变得盘根错节。对于查看一个多于10个页面或组件简单的我的项目代码时，咱们会发现相比于后端，很难通过前端代码读懂整个业务链路。如果咱们将外围代码更换成较为正当的函数式逻辑，或者应用函数式工具和标准对已有逻辑进行演绎，就能够明显提高代码的可读性和代码运行时的可调试性，这也是对历史代码进行降级、革新的办法之一。

     前端函数式的初衷是咱们心愿能更好、更快、更强地解决开发过程中遇到的问题。与其期待后续的治理，不如在日常开发中进行正当的布局，养成良好的开发习惯。

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