函数式编程三要素

发表于 2023-04-03 分类于设计模式

本文会分为三大块来记录开发中函数响应式编程的作用, 及其各种形态。

在看响应式之前，先看下函数式。

函数式编程

开头见山，函式编程三要素：

声明式（Declarative）
纯函数（Pure Function）
数据不可变性（Immutability）

JaveScript从语言角度来讲，不能算纯粹的函数式编程语言，但是JavaScript中函数有第⼀公民的⾝份，因为函数本⾝就是⼀个对象，可以被赋值给⼀个变量，可以作为参数传递，由此可以很⽅便地应⽤函数式编程的许多思想。（取自《深入浅出Rxjs》）

声明式

与声明式相对的编程方式是命令式编程（Imperative Programming），命令式编程也是最常见的⼀种编程⽅式。

先看一个命令式编程的例子，我们有一个新需求，将⼀个数组中每个元素的数值乘以2。这样⼀个功能可以实现为⼀个叫double的函数，代码如下：

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

第二天需求增加，要求把数组每个元素加1，小case对吧，代码如下：

function addOne(arr) {
    const results = [];
    for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
        results.push(arr[i] + 1);
    }
    return results;
}

除了第四行 push 函数入参计算逻辑有出入以外，其他代码如出一辙。你可能总感觉哪里不舒服，没错重复代码的出现，造就了屎山的第一步，因为，“重复代码可能是所有软件中邪恶的根源[1]。
这是命令式编程的⼀个⼤问题，我们可以利用 js 的 map 函数，来重新实现 double 和 addOne 函数，代码如下：

function double(arr) {
    return arr.map(function(item) {
        return item * 2
    });
}

function addOne(arr) {
    return arr.map(function(item) {
        return item + 1
    })
}

代码减少了 8 行，这就是声明式编程的好处，只需要知道 map 函数的作用，就能使这段代码更容易阅读和维护。
很显然在不考虑效率问题， map 的声明式调用在这种场景下更优秀。

在上面的例子中，我们实现的double和addOne函数，表面上看似把传入的每个元素乘以2（或者加1），实际并没有真的去修改作为参数的数组，而是产生了一个新的数组，这就涉及函数式编程的另⼀个重要特性：纯函数。

纯函数

所谓纯函数，指的是满⾜下⾯两个条件的函数。

函数的执⾏过程完全由输⼊参数决定，不会受除参数之外的任何数据影响。
函数不会修改任何外部状态，⽐如修改全局变量或传⼊的参数对象。

与纯函数相对的有“不纯函数”（Impure Function）, 一个函数之所以不纯，可能做了下面这些事：

改变全局变量
改变输入参数引用的对象，比如 Object.assign 函数有两个参数的情况下
读取用户输入，比如调用alert或者comfirm函数。
抛出一个异常。
网络输入/输出操作，比如通过AJAX调用一个服务器API。
操作浏览器DOM。

这还只是一部分表现，其实有个简单的方法来判断纯不纯，就是假设将⼀个函数调⽤替换为⼀个预期返回的常数，程序运⾏结果是否⼀样。

例如下面arrayPush 函数的实现，与预期结果的直接赋值，很明显不一样。

let arr = [1,2,3];
function arrayPush(arr, newValue){
  return arr.push(newValue), arr;
}
let newArr = arrayPush(arr, 4);
let newArr = [1,2,3,4];

满⾜纯函数的特性也叫做引⽤透明度（ReferentialTransparency），这是更加正式的说法。怎么称呼不重要，重要的是开发者要理解，所谓的纯函数，做的事情就是输⼊参数到返回结果的⼀个映射，不要产⽣副作⽤（SideEffect）。
这时 arrayPush 函数影响了外部 arr 的值，因此 arrayPush 产生了副作用，也可以称做 Effect 函数。

数据不可变

数据不可变（Immutable）是函数式编程⾮常重要的⼀个概念，从字面意思来说，可能会理解为函数返回的数据是不可变的，这么理解不全对。这里的数据不可变指的是原有数据不可变，而产生一个新的数据。
JavaScript并非纯粹的函数式编程预言，比如数组的基础函数push、pop、sort都会改变数组内容，由此引发的bug可不少。
值得一提的是，在Javascript中const关键字虽然有常数（constant）的意思，但其实只是规定⼀个变量引⽤的对象不能改变，却没有规定这个const变量引⽤的对象⾃⾝不能发⽣改变，所以，这个“常量”依然是变量。

以上就是函数式编程的几个要点。

$The\,End$