函数式编程 – 容器(container)

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最近一直在学习函数式编程,前面介绍了函数式编程中非常重要的两个运算函数柯里化 和 函数组合,下文出现的 curry 和 compose 函数可以从前两篇文章中找到。它们都可以直接在实际开发中用到,写出函数式的程序。
本文主要初探容器的相关概念,以及如何处理编程中异步操作,错误处理等依赖外部环境状态变化的情况,,
容器(container)
容器可以想象成一个瓶子,也就是一个对象,里面可以放各种不同类型的值。想想,瓶子还有一个特点,跟外界隔开,只有从瓶口才能拿到里面的东西;类比看看,container 回暴露出接口供外界操作内部的值。
一个典型的容器示例:
var Container = function(x) {
this.__value = x;
}

Container.of = function(x) {
return new Container(x);
}

Container.of(“test”)
// 在 chrome 下会打印出
// Container {__value: “test”}
我们已经实现了一个容器,并且实现了一个把值放到容器里面的 Container.of 方法,简单看,它像是一个利用工厂模式创建特定对象的方法。of 方法正是返回一个 container。
函子(functor)
上面容器上定义了 of 方法,functor 的定义也类似
Functor 是实现了 map 函数并遵守一些特定规则的容器类型。
把值留在容器中,只能暴露出 map 接口处理它。函子是非常重要的数据类型,后面会讲到各种不同功能的函子,对应处理各种依赖外部变量状态的问题。
Container.prototype.map = function(f) {
return Container.of(f(this.__value))
}
把即将处理容器内变量的函数,包裹在 map 方法里面,返回的执行结果也会是一个 Container。这样有几点好处:

保证容器内的 value 一直不会暴露出去,
对 value 的操作方法最终会交给容器执行,可以决定何时执行。
方便链式调用

// 利用上一篇中讲到的柯里化,就可以看出其特性。
var add2 = function(x, y) {
return x + y;
};

curriedAdd = curry(add2);

Container.of(2).map(curriedAdd(3));
// Container {__value: 5}
不同类型的函子
maybe
容器在处理内部值时,经常遇到传入参数异常的情况的情况,检查 value 值的合理性就非常重要。Maybe 函子保证在调用传入的函数之前,检查值是否为空。
var Maybe = function(x) {
this.__value = x;
}

Maybe.of = function(x) {
return new Maybe(x);
}

Maybe.prototype.isNothing = function() {
return (this.__value === null || this.__value === undefined);
}

Maybe.prototype.map = function(f) {
return this.isNothing() ? Maybe.of(null) : Maybe.of(f(this.__value));
}

这个通用的例子,体现了输出结果的不确定性,也可以看出,在容器内部所有对 value 值的操作,都会交给容器来执行。在 value 为空的情况下,也会返回包裹着 null 的容器,避免后续容器链式调用报错。
异常捕获函子
通常 使用 throw/catch 就可以捕获异常,抛出错误,但它并不是一种纯函数方法,最好的方法是在出现异常时,可以正常返回信息。Either 函子,内部两个子类 Left 和 right; 可以看成右值是正常情况下使用并返回的值,左值是操作简单的默认值。
var Left = function(x) {
this.__value = x;
}

Left.of = function(x) {
return new Left(x);
}

Left.prototype.map = function(f) {
return this;
}

var Right = function(x) {
this.__value = x;
}

Right.of = function(x) {
return new Right(x);
}

Right.prototype.map = function(f) {
return Right.of(f(this.__value));
}

// 输入数据进行校验
var setage = function(age) {
return typeof age === ‘number’? Right.of(age): Left.of(‘error age’)
}

setage(12).map(function(age){return ‘my age is’ + age})
// Right {__value: “my age is12”}
setage(“age”).map(function(age){return ‘my age is’ + age})
// Left {__value: “error age”}
left 和 right 唯一的区别在于 map 方法的实现,当然,一个函子最大的特点也体现在 map 方法上,Left.map 不管传入的是什么函数,直接返回当前容器;Right.map 则是示例里面的方法一样。
IO 操作
IO 操作本身就是不纯的操作,生来就得跟外界环境变量打交道,不过可以掩盖他的不确定性。跟下面 localStorage 包裹函数类似,延迟执行 IO 操作。
var getStorage = function(key) {
return function() {
return localStorage[key];
}
}

再看看,封装了高级一点的 IO 函子:
var IO = function(f) {
this.__value = f;
}

IO.of = function(x) {
return new IO(function(){
return x;
})
}

IO.prototype.map = function(f) {
// 使用上一句定义的 compose 函数
return new IO(compose(f, this.__value))
}
compose 函数组合,里面存放的都是函数,this.__value 跟其他函子内部值不同,它是函数。IO.of 方法在 new 对象之前,把值包裹在函数里面,试图延迟执行。
// 测试一下
var io__dom= new IO(function() {return window.document})

io__dom.map(function(doc) {return doc.title})

// IO {__value: ƒ}
返回一个没有执行的函数对象,里面的__value 值对应的函数,在上面函数调用后并没有执行,只有在调用了 this.__value 值后,才执行。最后一步不纯的操作,交给了函数调用者去做。
Monad
一个 functor, 只要他定义了一个 join 方法和一个 of 方法,那么它就是一个 monad。它可以将多层相同类型的嵌套扁平化,像剥洋葱一样。关键在于它比一般 functor 多了一个 join 方法。我们先看看剥开一层的 join 方法。
var IO = function(f) {
this.__value = f
}

IO.of = function(x) {
return new IO(function(){
return x;
})
}

IO.prototype.join = function() {
return this.__value ? this.__value(): IO.of(null);
}
// 包裹上两层
var foo = IO.of(IO.of(‘test bar’));
foo.join().__value();
// 返回里面嵌套着的 IO 类。IO {__value: ƒ},接着只需调用这里的__value(),就可以返回字符串 `test bar`;
回头看看前面 map 方法,return new IO(), 生成新的容器,方便链式调用,跟 join 方法结合一起使用,生成容器后,再扁平化。形成 chain 函数,
var chain = curry(function(f, m) {
return m.map(f).join();
})
看一个完整示例,其中 curry 和 compose, 分别用到了链接里面的实现,:
var IO = function(f) {
this.__value = f;
}

IO.of = function(x) {
return new IO(function() {
return x;
})
}

IO.prototype.map = function(f) {
// 使用上一句定义的 compose 函数
return new IO(compose(f, this.__value))
}

IO.prototype.join = function() {
return this.__value ? this.__value() : IO.of(null);
}

var chain = curry(function(f, m) {
return m.map(f).join();
})

var log = function(x) {
return new IO(function() {
console.log(x);
return x;
})
}

var setStyle = curry(function(sel, props) {
return new IO(function() {
return document.querySelector(sel).style.background = props
})
})

var getItem = function(key) {
return new IO(function() {
return localStorage.getItem(key);
})
};

var map = curry(function(f, functor) {
return functor.map(f);
});

// 简单实现 join
var join = function(functor) {
return functor.join();
}

localStorage.background = ‘#000’;

var setItemStyle = compose(join, map(setStyle(‘body’)), join, map(log), getItem);

// 换成 链式调用。
setItemStyle = compose(chain(setStyle(‘body’)), chain(log), getItem);

setItemStyle(‘background’).__value(); // 操作 dom 改变背景颜色

总结
本文主要利用简单代码举例,介绍了容器,函子等相关概念,初步认识了各种不同的函子。深入实践示例,可以参考阅读下面链接:

函数式编程风格

js 函数式编程指南 https://llh911001.gitbooks.io…

JavaScript 函数式编程(二)
JavaScript:函数式编程基本概念学习
JS 函数式编程 – 函子和范畴论
javascript 函数式编程之 函子(functor)
函数式编程入门教程

正文完
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