引言
函數語言程式設計的理論知識我已經 闡(胡)述(謅) 完了,沒看過的小夥伴,可以猛擊下面連線開啟穿越模式:
下面我會從如何用 FP
編寫高質量的函式、分析原始碼裡面的技巧,以及實際工作中如何編寫,來展示如何打通你的任督二脈。
話不多說,下面就開始實戰吧。
如何用 FP
編寫高質量的函式
這裡我通過簡單的 demo
來說明一些技巧。技巧點如下:
注意函式中變數的型別和變數的作用域
如果是值型別 -- 組合函式/高階性
那你就要注意了,這可能是一個硬編碼,不夠靈活性,你可能需要進行處理了,如何處理呢?比如通過傳參來幹掉值型別的變數,下面舉一個簡單的例子。
程式碼如下:
document.querySelector('#msg').innerHTML = '<h1>Hello World'</h1>'
複製程式碼
我們來欣賞一下上面的程式碼,我來吐槽幾句:
第一:硬編碼味道很重,程式碼都是寫死的。
第二:擴充套件性很差,複用性很低,難道我要在其他地方進行 crtl c
ctrl v
然後再手工改?
第三:如果我在 document.querySelector('#msg')
拿到物件後,不想 innerHTML
,我想做一些其他的事情,怎麼辦?
看了上面的三點,是不是感覺很 DT
。OK
,下面我就先向大家展示一下,如何完全重構這段程式碼。這裡我只寫 JS
部分:
程式碼如下:
// 使用到了組合函式,運用了函式的高階性等
const compose = (...fns) => value => fns.reverse().reduce((acc, fn) => fn(acc), value)
const documentWrite = document.write.bind(document)
const createNode = function(text) {
return '<h1>' + text + '</h1>'
}
const setText = msg => msg
const printMessage = compose(
documentWrite,
createNode,
setText
)
printMessage('hi~ godkun')
複製程式碼
效果如圖所示:
完整程式碼我放在了下面兩個地址上,小夥伴可自行檢視。
codepen: codepen.io/godkun/pen/…
注意事項一:
compose
函式的執行順序是從右向左,也就是資料流是從右向左流,你可以把
const printMessage = compose(
documentWrite,
createNode,
setText
)
複製程式碼
看成是下面這種形式:
documentWrite(createNode(setText(value)))
複製程式碼
注意事項二:
在 linux
世界裡,是遵循 pipe
(管道) 的思想,也就是資料從左向右流,那怎麼把上面的程式碼變成 pipe
的形式呢?
很簡單,只需要把 const compose = (...fns) => value => fns.reverse().reduce((acc, fn) => fn(acc), value)
中的 reverse
幹掉就好了,寫成:
const compose = (...fns) => value => fns.reduce((acc, fn) => fn(acc), value)
複製程式碼
總結
是不是發現通過用函數語言程式設計進行重構後,這個程式碼變得非常的靈活,好處大致有如下:
- 大函式被拆成了一個個具有單一功能的小函式
- 硬編碼被幹掉了,變得更加靈活
- 使用了組合函式、高階函式來靈活的組合各個小函式
- 職責越單一,複用性會越好,這些小函式,我們都可以在其他地方,通過組合不同的小函式,來實現更多的功能。
上來我就寫了個 簡單 的開胃菜?
並不簡單,大家好好想一想,仔細體會一下。
思考題:這裡我甩貼一張小夥伴在群裡分享的圖:
是不是感到頭皮發麻,這是我送個大家的禮物,大家可以嘗試把上面圖片的程式碼用函式式進行完全重構,加油。
如果是引用型別 -- 等冪性/引用透明性/資料不可變
下面輕鬆點,程式碼 demo
如下:
let arr = [1,3,2,4,5]
function fun(arr) {
let result = arr.sort()
console.log('result', result)
console.log('arr', arr)
}
fun(arr)
複製程式碼
結果如下圖所示:
看上面,你會發現陣列 arr
被修改了。由於 fun(arr)
函式中的引數 arr
是引用型別,如果函式體內對此引用所指的資料進行直接操作的話,就會有潛在的副作用,比如原陣列被修改了,這種情況下,改怎麼辦呢?
很簡單,在函式體內對 arr
這個引用型別進行建立副本。如下面程式碼:
let arr = [1,3,2,4,5]
function fun(arr) {
let arrNew = arr.slice()
let result = arrNew.sort()
console.log('result', result)
console.log('arr', arr)
}
fun(arr)
複製程式碼
通過 slice
來建立一個新的陣列,然後對新的陣列進行操作,這樣就達到了消除副作用的目的。這裡我只是舉一個例子,但是核心思想我已經闡述出來了,這裡已經體現了理論卷中的資料不可變的思想了。
如果函式體內引用變數的變化,會造成超出其作用域的影響,比如上面程式碼中對 arr
進行操作,影響到了陣列 arr
本身 。那這個時候,我們就需要思考一下,要不要採用不可變的思想,對引用型別進行處理。
注意有沒有明顯的指令式程式設計 -- 宣告式/抽象/封裝
注意函式裡面有沒有大量的
for
迴圈
為什麼說這個呢,因為這個很好判斷。如果有的話,就要思考一下需不需要對 for
迴圈進行處理,下文有對 for
迴圈的專門介紹。
注意函式裡面有沒有過多的
if/else
也是一樣的思想,過多的 if/else
也要根據情況去做相應的處理。
將程式碼本身進行引數化 -- 宣告式/抽象/封裝
標題的意識其實可以這樣理解,對函式進行高階化處理。當把函式當成引數的時候,也就是把程式碼本身當成引數了。
什麼情況下要考慮高階化呢。
當你優化到一定地步後,發現還是不夠複用性,這個時候就要考慮將引數進行函式化,這樣可以將引數變成可以提供更多功能的函式。
函式的高階化,往往在其他功能上得以體現,比如柯里化,組合。
將大函式變成可組合的小函式
通過上面例子的分析,我也向大家展示瞭如何將函式最小化。通過將大函式拆成多個具有單一職責的小函式,來提高複用性和靈活性。
函數語言程式設計的注意點
FP
不是萬能的,大家不要認為它很完美,它也有自己的缺點,下面我簡單的說兩點吧。
注意效能
進行 FP
時, 如果你使用的不恰當,是會造成效能問題的。比如你遞迴用的不恰當,比如你柯里化巢狀的過多。
注意可讀性
這裡我想說的是,在進行 FP
時,不要過度的抽象,過度的抽象會導致可讀性變差。
原始碼中的學習
看一下 Ramda.js 的原始碼
說到函數語言程式設計,那一定要看看 Ramda.js
的原始碼。ramda.js
的原始碼搞懂後,函數語言程式設計的思想也就基本沒什麼問題了。
關於 Ramda.js
可以看一下阮大的部落格:
看完了,那開始執行:
git clone git@github.com:ramda/ramda.git
複製程式碼
然後我們來分析原始碼,首先按照常規套路,看一下 source/index.js
檔案。
如圖所示:
嗯好,我大概知道了,我們繼續分析。
看一下 add.js
import _curry2 from './internal/_curry2';
var add = _curry2(function add(a, b) {
return Number(a) + Number(b);
});
export default add;
複製程式碼
看上面程式碼,我們發現,add
函式被包了一個 _curry2
函式。 下劃線代表這是一個內部方法,不暴露成 API
。這時,你再看其他函式,會發現都被包了一個 _curry1/2/3/N
函式。
如下圖所示:
從程式碼中,我們可以知道,1/2/3/N
代表掉引數個數為 1/2/3/N
的函式的柯里化,而且會發現,所有的 ramda
函式都是經過柯里化的。
我們思考一個問題,為什麼
ramda.js
要對函式全部柯里化?
我們看一下普通的函式 f(a, b, c)
。如果只在呼叫的時候,傳遞 a
。會發現,JS
在執行呼叫時,會將 b
和 c
設定為 undefined
。
從上面我們可以知道,JS
語言不能原生支援柯里化。非柯里化函式會導致缺少引數的實參變成 undefined
。繼續想會發現,ramda.js
對函式全部柯里化的目的,就是為了優化上面的場景。
下面,我們看一下 _curry2
程式碼,這裡為了可讀性,我對程式碼進行了改造,我把 _isPlaceholder
去掉了,假設沒有佔位符,同時把 _curry1
放在函式內,並且對過程進行了相應註釋。
二元引數的柯里化,程式碼如下:
function _curry2(fn) {
return function f2(a, b) {
switch (arguments.length) {
case 0:
return f2;
case 1:
return _curry1(function (_b) {
// 將引數從右到左依次賦值 1 2
// 第一次執行時,是 fn(a, 1)
return fn(a, _b);
});
default:
// 引數長度是 2 時 直接進行計算
return fn(a, b);
}
};
}
function _curry1(fn) {
return function f1(a) {
// 對引數長度進行判斷
if (arguments.length === 0) {
return f1;
} else {
// 通過 apply 來返回函式 fn(a, 1)
return fn.apply(this, arguments);
}
};
}
const add = _curry2(function add(a, b) {
return Number(a) + Number(b);
});
// 第一次呼叫是 fn(a, 1)
let r1 = add(1)
// 第二次呼叫是 fn(2,1)
let r2 = r1(2)
console.log('sss', r2)
複製程式碼
完整程式碼地址如下:
codeopen:codepen.io/godkun/pen/…
上面的程式碼在關鍵處已經做了註釋,這裡我就不過多解釋細節了,小夥伴自行領悟。
柯里化的好處
看了上面對 ramda.js
原始碼中柯里化的分析,是不是有點收穫,就像上面說的,柯里化的目的是為了優化在 JS
原生下的一些函式場景。好處如下:
第一:從上面 add
函式可以知道,通過柯里化,可以讓函式在真正需要計算的時候進行計算,起到了延遲的作用,也可以說體現了惰性思想。
第二:通過對引數的處理,做到複用性,從上面的 add
函式可以知道,柯里化把多元函式變成了一元函式,通過多次呼叫,來實現需要的功能,這樣的話,我們就可以控制每一個引數,比如提前設定好不變的引數,從而讓程式碼更加靈活和簡潔。
PS: 柯里化命名的由來
關於 ramda
中的 compose
和 pipe
-- 組合函式/管道函式
本文一開始,我就以一個例子向大家展示了組合函式 compose
和 pipe
的用法。
關於 ramda
中,compose
和 pipe
的實現我這裡就不再分析了,小夥伴自己看著原始碼分析一下。這裡我就簡潔說一下組合函式的一些個人看法。
個人對組合(管道也是組合)函式的看法
在我看來,組合是函數語言程式設計的核心,FP
的思想是要函式儘可能的小,儘可能的保證職責單一。這就直接確定了組合函式在 FP
中的地位,玩好了組合函式,FP
也就基本上路了。
和前端的元件進行對比來深刻的理解組合函式
函式的組合思想是程式導向的一種封裝,而前端的元件思想是面對物件的一種封裝。
實際工作中的實踐
寫一個整合錯誤,警告,以及除錯資訊的 tap 函式
故事的背景
實際工作中,你肯定會遇到下面這種接收和處理資料的場景。
程式碼如下:
// 虛擬碼
res => {
// name 是字串,age 是數字
if (res.data && res.data.name && res.data.age) {
// TODO:
}
}
複製程式碼
上面這樣寫,看起來好像也沒什麼問題,但是經不起分析。比如 name
是數字,age
返回的不是數字。這樣的話, if
中的判斷是能通過的,但是實際結果並不是你想要的。
那該怎麼辦呢?問題不大,跟著我一步步的優化就
OK
了。
進行第一次優化
res => {
if (res.data && typeof res.data.name === 'string' && typeof res.data.age === 'number') {
// TODO:
}
}
複製程式碼
看起來是夠魯棒了,但是這段程式碼過於命令式,無法複用到其他地方,在其他的場景中,還要重寫一遍這些程式碼,很煩。
進行第二次優化
// is 是一個物件函式 虛擬碼
res => {
if (is.object(res.data) && is.string(res.data.name) && is.number(res.data.age)) {
// TODO:
}
}
複製程式碼
可能有人要問,這是函數語言程式設計麼。現在我告訴你,這是 FP
,將過程抽象掉的行為也是一種函式式思想。上面程式碼,提高了複用性,將判斷的過程抽象成了 is
的物件函式中,這樣在其他地方都可以複用這個 is
。
但是,程式碼還是有問題,一般來說,各個介面的返回資料都是 res.data
這種型別的。所以如果按照上面的程式碼,我們會發現,每次都要寫 is.object(res.data)
這是不能容忍的一件事。我們能不能做到不寫這個判斷呢?
當然可以,你完全可以在 is
裡面加一層對 data
的判斷,當然這個需要你把 data
作為引數 傳給 is
。
第三次優化
// is 是一個物件函式 虛擬碼
res => {
if (is.string(res.data, data.name) && is.number(res.data, data.age)) {
// TODO:
}
}
複製程式碼
按照上面的寫法,is
系列函式會對第一個引數進行 object
型別判斷,會再次提高複用性。
好像已經很不錯了,但其實還遠遠不夠。
總結上面三次優化
為什麼還遠遠不夠
第一:有 if
語句存在,可能會有人說,if
語句存在有什麼的啊。現在我來告訴你,這塊有 if
為什麼不好。是因為 if
語句的 ()
裡面,最終的值都會表現成布林值。所以這塊限制的很死,需要解決 if
語句的問題。
第二:is
函式功能單一,只能做到返回布林值,無法完成除錯列印錯誤處理等功能,如果你想列印和除錯,你又得在條件分支裡面各種 console.log
,然後這些程式碼依舊過於命令式,無法重用。其實,我們想一下,可以知道,這也是因為用了 if
語句造成的。
說完這些問題,那下面我們來解決吧。
進行函式式優化--第一階段
我們想一下,如果要做到高度抽象和複用的話,首先我們要把需要的功能羅列一下,大致如下:
第一個功能:檢查型別
第二個功能:除錯功能,可以自定義 console
的輸出形式
第三個功能:處理異常的功能(簡單版)
看到上面功能後,我們想一下函式式思想中有哪些武器可以被我們使用到。首先怎麼把不同的函式組合在一起。
PS:哈哈哈哈,你看你自己無意識間就說出了組合這個詞。
是的,你真聰明。現在,如何將小函式組合成一個完成特定功能的函式呢?想一下,你會發現,這裡需要用到函式的高階性,要將函式作為引數傳入多功能函式中。ok
,現在我們知道實現的大致方向了,下面我們來嘗試一下吧。
這裡我直接把我的實現過程貼出來了,有相應的註釋,程式碼如下:
/**
* 多功能函式
* @param {Mixed} value 傳入的資料
* @param {Function} predicate 謂詞,用來進行斷言
* @param {Mixed} tip 預設值是 value
*/
function tap(value, predicate, tip = value) {
if(predicate(value)) {
log('log', `{type: ${typeof value}, value: ${value} }`, `額外資訊:${tip}`)
}
}
const is = {
undef : v => v === null || v === undefined,
notUndef : v => v !== null && v !== undefined,
noString : f => typeof f !== 'string',
noFunc : f => typeof f !== 'function',
noNumber : n => typeof n !== 'number',
noArray : !Array.isArray,
};
function log(level, message, tip) {
console[level].call(console, message, tip)
}
const res1 = {data: {age: '', name: 'godkun'}}
const res2 = {data: {age: 66, name: 'godkun'}}
// 函式的組合,函式的高階
tap(res1.data.age, is.noNumber)
tap(res2.data.age, is.noNumber)
複製程式碼
結果圖如下:
會發現當,age
不是 Number
型別的時候,就會列印對應的提示資訊,當時 Number
型別的時候,就不會列印資訊。
這樣的話,我們在業務中,就可以直接寫:
res => {
tap(res.data.age, is.noNumber)
// TODO: 處理 age
}
複製程式碼
不用 if
語句,如果有異常,看一下列印資訊,會一目瞭然的。
當然這樣寫肯定不能放到生產上的,因為 tap
不會阻止後續操作,我這樣寫的原因是:這個 tap
函式主要是用來開發除錯的。
但是,如果需要保證不符合的資料需要直接在 tap
處終止,那可以在 tap
函式裡面加下 return false
return true
。然後寫成下面程式碼的形式:
res => {
// if 語句中的返回值是布林值
if (tap(res.data.age, is.noNumber)) {
// TODO: 處理 age
}
}
複製程式碼
但是這樣寫,會有個不好的地方。那就是用到了 if
語句,用 if
語句也沒什麼不好的。但退一步看 tap
函式,你會發現,還是不夠複用,函式內,還存在硬編碼的行為。
如下圖所示:
存在兩點問題:
第一點:把 console
的行為固定死了,導致不能設定 console.error()
等行為
第二點:不能丟擲異常,就算型別不匹配,也阻止不了後續步驟的執行
怎麼解決呢?
進行函式式優化--第二階段
簡單分析一下,這裡我們一般希望,先採用惰性的思想,讓一個函式確定好幾個引數,然後,我們再讓這個函式去呼叫其他不固定的引數。這樣做的好處是減少了相同引數的多次 coding
,因為相同的引數已經內建了,不用我再去傳了。
分析到這,你應該有所感悟。你會發現,這樣的行為其實就是柯里化,通過將多元函式變成可以一元函式。同時,通過柯里化,可以靈活設定好初始化需要提前確定的引數,大大提高了函式的複用性和靈活性。
對於柯里化,由於原始碼分析篇,我已經分析了 ramda
的柯里化實現原理,這裡我為了節省程式碼,就直接使用 ramda
了。
程式碼如下:
const R = require('ramda')
// 其實這裡你可以站在一個高層去把它們想象成函式的過載
// 通過傳參的不同來實現不同的功能
const tapThrow = R.curry(_tap)('throw', 'log')
const tapLog = R.curry(_tap)(null, 'log')
function _tap(stop, level, value, predicate, error=value) {
if(predicate(value)) {
if (stop === 'throw') {
log(`${level}`, 'uncaught at check', error)
throw new Error(error)
}
log(`${level}`, `{type: ${typeof value}, value: ${value} }`, `額外資訊:${error}`)
}
}
const is = {
undef : v => v === null || v === undefined,
notUndef : v => v !== null && v !== undefined,
noString : f => typeof f !== 'string',
noFunc : f => typeof f !== 'function',
noNumber : n => typeof n !== 'number',
noArray : !Array.isArray,
};
function log(level, message, error) {
console[level].call(console, message, error)
}
const res = {data: {age: '66', name: 'godkun'}}
function main() {
// 不開啟異常忽略,使用 console.log 的 tapLog 函式
// tapLog(res.data.age, is.noNumber)
// 開啟異常忽略,使用 console.log 的 tapThrow 函式
tapThrow(res.data.age, is.noNumber)
console.log('能不能走到這')
}
main()
複製程式碼
程式碼地址如下:
關鍵註釋,我已經在程式碼中標註了。上面程式碼在第一次進行函式式優化的時候,在組合和高階的基礎上,加入了柯里化,從而讓函式變得更有複用性。
PS: 具有柯里化的函式,在我看來,也是體現了函式的過載性。
執行結果如下圖所示:
會發現使用 tapThrow
函式時,當型別不匹配的時候,會阻止後續步驟的執行。
這次實踐的總結:
我通過多次優化,向大家展示了,如何一步步的去優化一個函式。從開始的命令式優化,到後面的函式式優化,從開始的普通函式,到後面的逐步使用了高階、組合、柯里的特性。從開始的有 if/else
語句到後面的逐步幹掉它,來獲得更高的複用性。通過這個實戰,小夥伴可以知道,如何循序漸進的使用函數語言程式設計,讓程式碼變得更加優秀。
思考題:上面的程式碼還可以繼續優化,這裡就不再繼續分析了,有興趣的小夥伴可以自行分享,也可以和我私聊交流。在鄙人看來,前期先運用高階、組合、柯里化做到這樣,就已經很不錯了。
為什麼要幹掉 for 迴圈
之前就有各種幹掉 for
迴圈的文章。各種討論,這裡我按照我的看法來解釋一下,為什麼會存在幹掉 for
迴圈這一說。
程式碼如下:
let arr = [1,2,3,4]
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
// TODO: ...
}
複製程式碼
我們看上面這段程式碼,我來問一個問題:
上面這段程式碼如何複用到其他的函式中?
稍微想一下,大家肯定可以很快的想出來,那就是封裝成函式,然後在其他函式中進行呼叫。
大家為什麼會這樣想呢?
是因為 for
迴圈是一種命令控制結構,你發現它很難被插入到其他操作中,也發現了 for
迴圈很難被複用的現實。
其實,當你說出這個答案的時候。這個關於為什麼要幹掉 for
迴圈的討論就已經結束了。
因為你在封裝 for
迴圈時,就是在抽象 for
迴圈,就是在把 for
迴圈給隱藏掉,就是在把過程給隱藏掉,就是在告訴使用者,你只需要調我封裝的函式,而不需要關心內部實現。
於是乎,JS
就誕生了諸如 map
filter
reduce
等這種將迴圈過程隱藏掉的函式。底層本質上還是用 for
實現的,只不過是把 for
迴圈隱藏了,如果按照業界內的說話逼格,就是把 for
迴圈幹掉了。這就是宣告式程式設計在前端中的應用之一。所以,其實大家每天都在寫函數語言程式設計,只不過你意識不到而已。
你是如何處理陣列變換的
三種方式:
第一種:傳統的迴圈結構 - 比如 for
迴圈
第二種:鏈式
第三種:函式式組合
這裡我就不具體舉例子了,很簡單,前面的例子基本都涵蓋了,小夥伴們自行實踐一下。
如何利用函式的純潔性來進行快取
為什麼在編寫函式時,要考慮快取?
一句話,避免計算重複值。計算就意味著消耗各種資源,而做重複的計算,就是在浪費各種資源。
純潔性和快取有什麼關係?
我們想一下可以知道,純函式總是為給定的輸入返回相同的輸出,那既然如此,我們當然要想到可以快取函式的輸出。
那如何做函式的快取呢?
記住一句話:給計算結果賦予唯一的鍵值並持久化到快取中。
大致 demo
程式碼:
function mian(key) {
let cache = {}
cache.hasOwnProperty(key) ?
main(key) :
cache[key] = main(key)
}
複製程式碼
上面程式碼是一種最簡單的利用純函式來做快取的例子。下面我們來實現一個非常完美的快取函式。
給原生
JS
函式加上自動記憶化的快取機制
程式碼如下:
Function.prototype.memorized = () => {
let key = JSON.stringify(arguments)
// 快取實現
this._cache = this._cache || {}
this._cache[key] = this._cache[key] || this.apply(this, arguments)
return this._cache[key]
}
Function.prototype.memorize = () => {
let fn = this
// 只記憶一元函式
if (fn.length === 0 || fn.length > 1) return fn
return () => fn.memorized.apply(fn, arguments)
}
複製程式碼
程式碼地址如下:
通過擴充套件 Function
物件,我們就可以充分利用函式的記憶化來實現函式的快取。
上面函式快取實現的好處有以下兩點:
第一:消除了可能存在的全域性共享的快取
第二:將快取機制抽象到了函式的內部,使其完全與測試無關,只需要關係函式的行為即可
備註
- 實戰部分,我沒有提到函子知識,不代表我沒有實踐過,正是因為我實踐過,才決定不提它,因為對於前端來說,有時候你要顧及整個團隊的技術,組合和柯里還有高階函式等還是可以很好的運用到實踐中的,函子暫時就算了吧,以後有機會我會單獨寫一篇關於函式式高階玩法的文章。
- 小夥伴們看實戰篇的時候,一定要結合理論篇一起看,這樣才能無縫連線。
- 最後說一句,實戰篇也是寫的頭皮發麻,俺不容易啊,點個贊支援一下俺吧。
參考
參考連結
參考書籍
- JavaScript ES6 函數語言程式設計入門經典
- JavaScript 函數語言程式設計指南
- Haskell 趣學指南
- 其他電子書
交流
如何編寫高質量函式系列文章如下(不包含本篇):
這個系列還在持續更新中,歡迎關注,下一篇是關於設計模式的。
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我是原始碼終結者,歡迎技術交流。
也可以進 前端狂想錄群 大家一起頭腦風暴。有想加的,因為人滿了,可以先加我好友,我來邀請你進群。
風之語
最後:尊重原創,轉載請註明出處哈?