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前言
早在 1950 年代,随着 Lisp
语言的创建,函数式编程( Functional Programming
,简称 FP
)就已经开始出现在大家视野。
而直到近些年,函数式以其优雅,简单的特点开始重新风靡整个编程界,主流语言在设计的时候无一例外都会更多的参考函数式特性( Lambda 表达式,原生支持 map ,reduce ……),Java8 开始支持函数式编程。
而在前端领域,我们同样能看到很多函数式编程的影子:ES6 中加入了箭头函数
,Redux 引入 Elm 思路降低 Flux 的复杂性,React16.6 开始推出 React.memo()
,使得 pure functional components 成为可能,16.8 开始主推 Hook,建议使用 pure function 进行组件编写……
这些无一例外的说明,函数式编程这种古老的编程范式并没有随着岁月而褪去其光彩,反而愈加生机勃勃。
👉 一、何为函数式编程?
在百度中,是这样描述它的:
函数式编程是种编程方式,它将电脑运算视为函数的计算。函数编程语言最重要的基础是λ演算(lambda calculus),而且λ演算的函数可以接受函数当作输入(参数)和输出(返回值)。
和指令式编程相比,函数式编程强调函数的计算比指令的执行重要。
和过程化编程相比,函数式编程里函数的计算可随时调用。
简单来说,“函数式编程” 是一种"编程范式
"(programming paradigm),也就是一种 编写程序的方法论
。
主要的编程范式有以下三种:
- 命令式编程
- 声明式编程
- 函数式编程
函数式编程,它又属于"结构化编程"的一种,相比命令式编程
,函数式编程
更加强调程序执行的结果而非执行的过程,倡导利用若干简单的执行单元让计算结果不断渐进,逐层推导复杂的运算,而非设计一个复杂的执行过程。主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。
举个例子,将数组每个元素进行平方操作,命令式编程与函数式编程如下:
// 命令式编程
var array = [0, 1, 2, 3]
for(let i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = Math.pow(array[i], 2)
}
// 等价于
array.forEach(item => { item = Math.pow(item, 2) })
// 函数式方式
let powArr = [0, 1, 2, 3].map(num => Math.pow(num, 2))
简单来讲,就是要把过程逻辑写成函数
,定义好输入参数,只关心它的输出结果
。
即是一种描述集合和集合之间的转换关系,输入值通过函数都会有且只有一个返回值。
👉 二、函数式编程的几种概念
① 纯函数
函数式编程
旨在尽可能的提高代码的无状态性和不变性
。要做到这一点,就要学会使用无副作用的函数,也就是纯函数。
纯函数
是对给定的输入返还相同输出的函数,并且要求你所有的数据都是不可变的,即 纯函数= 无状态 + 数据不可变
举一个简单的例子:
let double = value=>value*2;
> 特性:
- 函数内部传入指定的值,就会返回确定唯一的值
- 不会造成超出作用域的变化,例如修改全局变量或引用传递的参数
> 优势:
- 使用纯函数,我们可以产生可测试的代码
test('double(2) 等于 4', () => {
expect(double(2)).toBe(4);
})
-
不依赖外部环境计算,不会产生副作用,提高函数的复用性
-
可读性更强 ,函数不管是否是纯函数 都会有一个语义化的名称,更便于阅读
-
可以组装成复杂任务的可能性。符合模块化概念及单一职责原则
② 高阶函数
在我们的编程世界中,我们需要处理的其实也只有“数据”和“关系”,而关系就是函数
编程工作也就是在找一种映射关系,一旦关系找到了,问题就解决了,剩下的事情,就是让数据流过这种关系,然后转换成另一个数据,如下图所示:
在这里,就是高阶函数
的作用。高级函数
,就是以函数作为输入或者输出
的函数被称为高阶函数
通过高阶函数抽象过程,注重结果,如下面例子:
const forEach = function(arr,fn){
for(let i=0;i<arr.length;i++){
fn(arr[i]);
}
}
let arr = [1,2,3];
forEach(arr,(item)=>{
console.log(item);
})
上面通过自定义一个高阶函数 forEach来抽象循环如何做的逻辑,只需关注传入的fn方法中,执行的内容。如何循环不需要去思考。
高阶函数存在缓存的特性,主要是利用闭包作用
const once = (fn)=>{
let done = false;
return function(){
if(!done){
fn.apply(this,fn);
}else{
console.log("该函数已经执行");
}
done = true;
}
}
上面的案例,利用闭包的特性,缓存一个判断变量done,用于判断once(fn)中的fn执行情况,如果已执行,则不再执行方法体fn。
③ 柯里化
柯里化是把一个多参数函数
转化成一个嵌套一元(单参数)函数的过程,每个嵌套层中,可执行不同的逻辑代码,划分开不同参数的逻辑操作。
一个二元函数如下:
let fn = (x,y)=>x+y;
转化成柯里化函数如下:
const curry = function(fn){
return function(x){
// 可执行逻辑操作
···
return function(y){
// 可执行逻辑操作
...
return fn(x,y);
}
}
}
let myfn = curry((x, y) => x+y);
console.log( myfn(1)(2) );
上面的curry函数只能处理二元情况,下面再来实现一个实现多参数的情况
// 多参数柯里化;
const curry = function(fn){
return function curriedFn(...args){
if(args.length<fn.length){
return function(){
return curriedFn(...args.concat([...arguments]));
}
}
return fn(...args);
}
}
const fn = (x,y,z,a)=>x+y+z+a;
const myfn = curry(fn);
console.log(myfn(1)(2)(3)(1));
关于柯里化函数的意义如下:
- 让纯函数更纯,每次接受一个参数,
松散解耦
- 惰性执行
④ 组合与管道
组合函数,目的是将多个函数组合成一个函数
举个简单的例子:
function afn(a){
return a*2;
}
function bfn(b){
return b*3;
}
const compose = (a,b) => c => a(b(c));
let myfn = compose(afn,bfn);
console.log( myfn(2)); // 答案: 12
可以看到compose
实现一个简单的功能:形成了一个新的函数,而这个函数就是一条从 bfn -> afn
的流水线,利用函数之间的组合,实现功能的复合,实现更复杂的逻辑处理。
下面再来看看如何实现一个多函数组合:
const compose = (...fns) => val => fns.reverse().reduce((acc,fn)=>fn(acc),val);
// compose执行是从右到左的。而管道函数,执行顺序是从左到右执行的
const pipe = (...fns)=>val=>fns.reduce((acc,fn)=>fn(acc),val);
组合函数与管道函数的意义在于:可以把很多小函数组合起来完成更复杂的逻辑
👉 三、函数式编程优缺点
> 优点
-
更好的管理状态:因为它的宗旨是无状态,或者说更少的状态,能最大化的减少这些未知、优化代码、减少出错情况;
-
更简单的复用:固定输入->固定输出,没有其他外部变量影响,并且无副作用。这样代码复用时,完全不需要考虑它的内部实现和外部影响;
-
更优雅的组合:往大的说,网页是由各个组件组成的。往小的说,一个函数也可能是由多个小函数组成的。更强的复用性,带来更强大的组合性;
-
隐性好处: 减少代码量,
提高维护性
;
> 缺点:
函数式编程常被认为严重耗费在CPU和存储器资源。
-
性能:函数式编程相对于指令式编程,
性能绝对是一个短板
,因为它往往会对一个方法进行过度包装
,从而产生上下文切换的性能开销 -
资源占用:在 JS 中为了实现对象状态的不可变,往往会创建新的对象,而且有些非函数式编程语言为求提升速度,
不提供自动边界检查或自动垃圾回收
等功能。因此,它对垃圾回收所
产生的压力远远超过其他编程方式。 -
递归陷阱:在函数式编程中,为了实现迭代,通常会采用递归操作
📃 参考文献
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