JavaScript 函數式編程到底是個啥

隨著大前端時代的到來,在產品開發過程中,前端所占業務比重越來越大、交互越來越重。傳統的老夫拿起JQuery就是一把梭應付當下重交互頁面已經十分乏力。于是乎有了Angular,React,Vue這些現代框架。

但隨之而來的還有大量的新知識新名詞,如MVC,MVVM,Flux這些設計模式就弄得很多同學傻傻分不清。這時候又見到別人討論什么函數式編程,更是一臉懵逼了。

我們大多聽過面向對象編程,面向過程編程,那啥又是函數式編程呢?在我們前端開發中又有哪些應用場景?我抱著這個疑惑,初步的學習了下。 (此文僅是學習,無甚干貨)。

函數式編程

定義

函數式編程(Functional Programming,后面簡稱FP),維基百科的定義是:

是一種編程范型,它將電腦運算視為數學上的函數計算,并且避免使用程序狀態以及易變對象。函數編程語言最重要的基礎是λ演算(lambda calculus)。而且λ演算的函數可以接受函數當作輸入(引數)和輸出(傳出值)。比起命令式編程,函數式編程更加強調程序執行的結果而非執行的過程,倡導利用若干簡單的執行單元讓計算結果不斷漸進,逐層推導復雜的運算,而不是設計一個復雜的執行過程。

我來嘗試理解下這個定義,好像就是說,在敲代碼的時候,我要把過程邏輯寫成函數,定義好輸入參數,只關心它的輸出結果。而且可以把函數作為輸入輸出。感覺好像平常寫js時,就是這樣的嘛!

特性

網上FP的定義與特性琳瑯滿目。各種百科、博客、一些老師的網站上都有大同小異的介紹。為了方便閱讀,我列下幾個好像比較重要的特性,并附上我的第一眼理解。

  1. 函數是一等公民。就是說函數可以跟其他變量一樣,可以作為其他函數的輸入輸出。喔,回調函數就是典型應用。

  2. 不可變量。就是說,不能用var跟let咯。按這要求,我似乎有點難寫代碼。

  3. 純函數。就是沒有副作用的函數。這個好理解,就是不修改函數外部的變量。

  4. 引用透明。這個也好理解,就是說同樣的輸入,必定是同樣的輸出。函數內部不依賴外部狀態,如一些全局變量。

  5. 惰性計算。大意就是:一個表達式綁定的變量,不是聲明的時候就計算出來,而是真正用到它的時候才去計算。

還有一些衍生的特性,如柯里化與組合,三言兩語說不清,就不闡述了,有興趣的同學可以自己再了解了解。

FP在JavaScript中的應用

React就是典型的FP。它不同于Vue這樣的MVVM框架,它僅僅是個View層。

ReactView = render(data) 它只關心你的輸入,最終給你返回相應視圖。所以你休想在react組件中去修改父組件的狀態,更沒有與dom的雙向綁定。

這個是框架上的應用,那么在我們平常書寫JavaScript時有哪些應用呢?換句話說,平常書寫js時候,遇到什么情況,我們采用FP會更好。

從最常見的入手吧,如典型的操作數組:

// 從users中篩選出年齡大于15歲的人的名字
const users = [
  {
    age: 10,
    name: '張三',
  }, {
    age: 20,
    name: '李四'
  }, {
    age: 30,
    name: '王五'
  }
];

// 過程式
const names = [];
for (let i = 0; i < users.length; i++)    {
  if (users[i].age > 15) {
    names.push(users[i].name);
  }
}
// 函數式
const names = users.filter(u => u.age > 15).map(u => u.name);

嗯,代碼精簡了很多,但是貌似帶來了更大的開銷。如果是非常大的數據,非常多的篩選工作,那就會循環多次。

這里得想到剛剛的惰性計算。按照惰性求值的要求,應該是要最后返回結果時,才真正去篩選年紀并得到姓名數組。

然而JavaScript的數組并不支持惰性求值。這時候我們得上一些工具庫,如 Lodash 。可以看下它文檔中的例子: _.chain

好像也沒好到哪里去啊,不就是把多行代碼變一行嘛?說的那么玄乎,還多了性能開銷,然后又跟我說得上個工具庫。。。

說的好像很有道理,但是for循環是有個弊端的,它產生了變量i,而這個變量又是不可控的,如果業務邏輯一復雜,誰知道它循環到什么時候i有沒有發生變化,然后導致循環出問題呢?

我們再看一個與DOM交互的場景:

假如頁面有一個按鈕 button ,我們需要求出用戶點擊了幾次,但是一秒鐘內重復點擊的不算。傳統方法會這么寫。

var count = 0;
var rate = 1000;
var lastClick = Date.now() - rate;
var button = document.querySelector('button');
button.addEventListener('click', () => {
  if (Date.now() - lastClick >= rate) {
    console.log(`Clicked ${++count} times`);
    lastClick = Date.now();
  }
});

妥,完全沒問題。但是發現多了很多狀態,count,rate,lastClick,還得對比來對比去。那如果用FP會是怎么樣的呢?

抱歉。。。沒法寫。。。除非很強大的編程能力,自己封裝好方法去處理。所以在這里,我們可以上個工具--- Rx.js ,上述的例子就是rxjs中引用的,我們看它是如何優雅地處理的。

var button = document.querySelector('button');
Rx.Observable.fromEvent(button, 'click')
  .throttleTime(1000) // 每隔1000毫秒才能觸發事件
  .scan(count => count + 1, 0) // 求值,默認值是0
  .subscribe(count => console.log(`Clicked ${count} times`)); // 訂閱結果、輸出值

巧奪天工!再也不用去管理狀態了,不需要聲明一堆變量,修改來修改去,判斷來判斷去,簡直完美。

平常我們有很多需要更新dom的異步操作,如搜索行為:用戶連續輸入查詢值,如果停頓半秒就執行搜索,如果搜索了多次,發起了多次請求,那只返回最終輸入的那次搜索結果。

閉上眼想想,你之前是怎么實現的。反正我都是設置開始時間,結束時間,上次時間,等等變量。繁瑣,而且不可控。

當我們以FP的思想去實現時,就會想方設法的減少變量,來優雅程序。最常見的方法就是用下別人的工具庫來實現它。當然有些簡單的場景也可以自己實現,最主要的還是要有這個意識。

其實我們平常已經寫了一些FP了,只是我們沒意識到,或者沒怎么寫好。就好比閉包,很多人都不了解閉包的概念,但實際上已經寫了很多閉包代碼。其實閉包本身也是函數式編程的一個應用。

鑒于我自己理解也不深,沒法多闡述FP的應用,大家如果有興趣,可以多了解了解。

FP在JavaScript中的優劣勢

總結一下FP的優劣,以便于我們在實際開發中,能更好的抉擇是否采用FP。

優勢

  1. 更好的管理狀態。因為它的宗旨是無狀態,或者說更少的狀態。而平常DOM的開發中,因為DOM的視覺呈現依托于狀態變化,所以不可避免的產生了非常多的狀態,而且不同組件可能還相互依賴。以FP來編程,能最大化的減少這些未知、優化代碼、減少出錯情況。

  2. 更簡單的復用。極端的FP代碼應該是每一行代碼都是一個函數,當然我們不需要這么極端。我們盡量的把過程邏輯以更純的函數來實現,固定輸入->固定輸出,沒有其他外部變量影響,并且無副作用。這樣代碼復用時,完全不需要考慮它的內部實現和外部影響。

  3. 更優雅的組合。往大的說,網頁是由各個組件組成的。往小的說,一個函數也可能是由多個小函數組成的。參考上面第二點,更強的復用性,帶來更強大的組合性。

  4. 隱性好處。減少代碼量,提高維護性。

劣勢

  1. JavaScript不能算是嚴格意義上的函數式語言,很多函數式編程的特性并沒有。比如上文說的數組的惰性鏈求值。為了實現它就得上工具庫,或者自己封裝實現,提高了代碼編寫成本。

  2. 跟過程式相比,它并沒有提高性能。有些地方,如果強制用FP去寫,由于沒有中間變量,還可能會降低性能。

  3. 代碼不易讀。這個因人而異,因碼而已。特別熟悉FP的人可能會覺得這段代碼一目了然。而不熟悉的人,遇到寫的晦澀的代碼,看著一堆堆lambda演算跟匿名函數 () => () => () 瞬間就懵逼了。看懂代碼,得腦子里先演算半小時。

  4. 學習成本高。一方面繼承于上一點。另一方面,很多前端coder,就是因為相對不喜歡一些底層的抽象的編程語言,才來踏入前端坑,你現在又讓他們一頭扎入FP,顯得手足無措。

總結

個人覺得,FP還是好的。對于開發而言,確確實實能優化我們的代碼,熟悉之后,也能提高編程效率。對于編程本身而言,也能拓展我們的思維,不局限在過程式的編程代碼。

在編寫JS中,可以盡量的運用FP的思維,如不可變量、純函數、惰性求值。但也不必教條式的遵循函數式編程,一定要怎樣怎樣。比如我們看下知乎大V某溫的一個回答: 傳送門

唉,做個頁面仔不容易啊。但是不想當大牛的頁面仔不是好頁面仔!

參考

  1. 函數式編程入門教程-阮一峰

  2. 函數編程語言-維基百科

  3. 前端開發js函數式編程真實用途體現在哪里?-知乎答者

 

來自:https://segmentfault.com/a/1190000009864459

 

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