独占的な理解: JavaScript 関数型プログラミング

JavaScript 関数型プログラミングは昔からある話題ですが、2016 年以降、さらに人気が高まっているようです。これは、ES6 構文が関数型プログラミングにより適しているため、または RxJS (ReactiveX) などの関数型フレームワークの人気によるものである可能性があります。

関数型プログラミングに関する多くの解説を見てきましたが、そのほとんどは理論レベルであり、Haskell などの純粋な関数型プログラミング言語のみを対象としたものもあります。この記事の目的は、私の目から見た JavaScript での関数型プログラミングの具体的な実践について話すことです。「私の目から見て」という理由は、私が述べていることは私の個人的な意見を表しているだけであり、一部の厳密な概念と矛盾する可能性があることを意味します。

この記事では、正式な概念の紹介の多くを省略し、JavaScript の関数コードとは何か、関数コードと一般的な記述の違いは何か、関数コードがもたらす利点、および共通の関数モデルとは何なのかを示すことに重点を置きます。

私が理解している関数型プログラミング

関数型プログラミングとは、 関数を主体としたプログラミング手法、関数を使って一般式を逆アセンブルして抽象化する手法

と理解できると思います。 命令型と比較して、これを行う利点は何ですか?主なポイントは次のとおりです。

• セマンティクスがより明確になりました

• 
  

• 高い再利用性

• 
  

• メンテナンス性の向上

• 
  

• 範囲は限られており、副作用はほとんどありません

基本的な関数型プログラミング

次の例は、具体的な関数式です

// 数组中每个单词，首字母大写


// 一般写法
const arr = ['apple', 'pen', 'apple-pen'];
for(const i in arr){
  const c = arr[i][0];
  arr[i] = c.toUpperCase() + arr[i].slice(1);
}

console.log(arr);


// 函数式写法一
function upperFirst(word) {
  return word[0].toUpperCase() + word.slice(1);
}

function wordToUpperCase(arr) {
  return arr.map(upperFirst);
}

console.log(wordToUpperCase(['apple', 'pen', 'apple-pen']));


// 函数式写法二
console.log(arr.map(['apple', 'pen', 'apple-pen'], word => word[0].toUpperCase() + word.slice(1)));

状況がより複雑になると、式の記述方法でいくつかの問題が発生します:

1. 表情がはっきりせず、徐々に維持が難しくなります

2. 
   

3. 再利用性が低いと、より多くのコードが生成されます

4. 
   

5. 中間変数がたくさんあります

関数型プログラミングは、上記の問題を非常にうまく解決します。まず、関数の書き方 1 を参照してください。これは、関数のカプセル化を利用して関数を逆アセンブルし (粒度は一意ではありません)、それらを別の関数にカプセル化してから、結合呼び出しを使用して目的を達成します。これにより、式が明確になり、保守、再利用、拡張が容易になります。次に、高階関数を使用して、Array.map は配列トラバーサルの for...of を置き換え、中間の変数と演算を減らします。

関数記述法 1 と 関数記述法 2 の主な違いは、関数に将来再利用の可能性があるかどうかを検討できることです。そうでない場合は、後者の方が優れています。

チェーンの最適化

上記の関数記述方法 2 から、関数コードを記述するプロセスでは、水平拡張、つまり複数レベルのネストが発生しやすいことがわかります。以下に極端な例を示します。

りー

この例は、水平拡張 の極端なケースのみを示しています。関数のネストされたレベルの数が増加し続けると、コードの可読性が大幅に低下し、エラーが発生しやすくなります。

この場合、次のチェーン最適化など、さまざまな最適化手法が考えられます。

りー

このように書き換えると、全体の構造が明確になり、チェーンの各リンクが何をしているのかを簡単に表示できるようになります。関数のネストとチェーンを比較するもう 1 つの良い例は、コールバック関数 と Promise パターン です。

りー

コールバック関数のネストされたレベルと単一レイヤーの複雑さが増加すると、肥大化して保守が困難になります。ただし、Promise のチェーン構造は、複雑さが高くても垂直方向に拡張でき、レイヤーの分離は非常に明確です。

一般的な関数型プログラミング モデル

閉店

ローカル変数が解放されないようにするコードのブロックは、クロージャーと呼ばれます

クロージャーの概念は比較的抽象的であり、多かれ少なかれ誰もがこの機能を知っており、使用していると思います

。 では、閉鎖は私たちにどのような利益をもたらすのでしょうか？

まずはクロージャの作成方法を見てみましょう:

// 计算数字之和


// 一般写法
console.log(1 + 2 + 3 - 4)


// 函数式写法
function sum(a, b) {
  return a + b;
}

function sub(a, b) {
  return a - b;
}

console.log(sub(sum(sum(1, 2), 3), 4);

makeCounter 関数のコード ブロックは、返された関数内のローカル変数 k を参照するため、関数の実行後にシステムがローカル変数をリサイクルできなくなり、クロージャが作成されます。このクロージャの機能は、ローカル変数を「保持」して、内部関数の呼び出し時に変数を再利用できるようにすることです。グローバル変数とは異なり、この変数は関数内でのみ参照できます。

言い換えれば、クロージャは実際には、関数にとってプライベートないくつかの「永続変数」を作成します。

したがって、この例から、クロージャを作成するための条件は次のとおりであると結論付けることができます:

1. 関数には内層と外層があります

2. 
   

3. 内层函数对外层函数的局部变量进行了引用

　　闭包的用途

　　闭包的主要用途就是可以定义一些作用域局限的持久化变量，这些变量可以用来做缓存或者计算的中间量等等。

// 简单的缓存工具
// 匿名函数创造了一个闭包
const cache = (function() {
  const store = {};
  
  return {
    get(key) {
      return store[key];
    },
    set(key, val) {
      store[key] = val;
    }
  }
}());

cache.set('a', 1);
cache.get('a');  // 1

　　上面例子是一个简单的缓存工具的实现，匿名函数创造了一个闭包，使得 store 对象 ，一直可以被引用，不会被回收。

　　闭包的弊端

　　持久化变量不会被正常释放，持续占用内存空间，很容易造成内存浪费，所以一般需要一些额外手动的清理机制。

　　高阶函数

接受或者返回一个函数的函数称为高阶函数

　　听上去很高冷的一个词汇，但是其实我们经常用到，只是原来不知道他们的名字而已。JavaScript 语言是原生支持高阶函数的，因为 JavaScript 的函数是一等公民，它既可以作为参数又可以作为另一个函数的返回值使用。

　　我们经常可以在 JavaScript 中见到许多原生的高阶函数，例如 Array.map , Array.reduce , Array.filter

　　下面以 map 为例，我们看看他是如何使用的

　　map （映射）

映射是对集合而言的，即把集合的每一项都做相同的变换，产生一个新的集合

　　map 作为一个高阶函数，他接受一个函数参数作为映射的逻辑

// 数组中每一项加一，组成一个新数组


// 一般写法
const arr = [1,2,3];
const rs = [];
for(const n of arr){
  rs.push(++n);
}
console.log(rs)


// map改写
const arr = [1,2,3];
const rs = arr.map(n => ++n);

　　上面一般写法，利用 for...of 循环的方式遍历数组会产生额外的操作，而且有改变原数组的风险

　　而 map 函数封装了必要的操作，使我们仅需要关心映射逻辑的函数实现即可，减少了代码量，也降低了副作用产生的风险。

　　柯里化（Currying）

给定一个函数的部分参数，生成一个接受其他参数的新函数

　　可能不常听到这个名词，但是用过 undescore 或 lodash 的人都见过他。

　　有一个神奇的 _.partial 函数，它就是柯里化的实现

// 获取目标文件对基础路径的相对路径

// 一般写法
const BASE = '/path/to/base';
const relativePath = path.relative(BASE, '/some/path');


// _.parical 改写
const BASE = '/path/to/base';
const relativeFromBase = _.partial(path.relative, BASE);

const relativePath = relativeFromBase('/some/path');

　　通过 _.partial ，我们得到了新的函数 relativeFromBase ，这个函数在调用时就相当于调用 path.relative ，并默认将第一个参数传入 BASE ，后续传入的参数顺序后置。

　　本例中，我们真正想完成的操作是每次获得相对于 BASE 的路径，而非相对于任何路径。柯里化可以使我们只关心函数的部分参数，使函数的用途更加清晰，调用更加简单。

　　组合（Composing）

将多个函数的能力合并，创造一个新的函数

　　同样你第一次见到他可能还是在 lodash 中，compose 方法（现在叫 flow）

// 数组中每个单词大写，做 Base64

// 一般写法 (其中一种)
const arr = ['pen', 'apple', 'applypen'];
const rs = [];
for(const w of arr){
  rs.push(btoa(w.toUpperCase()));
}
console.log(rs);


// _.flow 改写
const arr = ['pen', 'apple', 'applypen'];
const upperAndBase64 = _.partialRight(_.map, _.flow(_.upperCase, btoa));
console.log(upperAndBase64(arr));

　　_.flow 将转大写和转 Base64 的函数的能力合并，生成一个新的函数。方便作为参数函数或后续复用。

　自己的观点

　　我理解的 JavaScript 函数式编程，可能和许多传统概念不同。我并不只认为 高阶函数 算函数式编程，其他的诸如普通函数结合调用、链式结构等，我都认为属于函数式编程的范畴，只要他们是以函数作为主要载体的。

　　而我认为函数式编程并不是必须的，它也不应该是一个强制的规定或要求。与面向对象或其他思想一样，它也是其中一种方式。我们更多情况下，应该是几者的结合，而不是局限于概念。

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