什么是函数式编程?根据百度百科的描述,"函数式编程是种编程典范,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)。"
Javascript 是一种由 Netscape 的 LiveScript 发展而来的原型化继承的基于对象的动态类型的区分大小写的客户端脚本语言,主要目的是为了解决服务器端语言,比如 Perl,遗留的速度问题,为客户提供更流畅的浏览效果。
几十年来,函数式编程一直是计算机科学狂热者的至爱,由于数学的纯洁性和谜一般的本质, 它被埋藏在计算机实验室,只有数据学家和有希望获得博士学位的人士使用。但是现在,它正经历一场复兴, 这要感谢一些现代语言比如 Python,Julia,Ruby,Clojure 以及——但不是最后一个——Javascript。
你是说 Javascript?这个 web 脚本语言?没错!
Javascript 已经被证明是一项长期以来都没有消失的重要的技术。这主要是由于它扩展的一些框架和库而使其具有重生的能力, 比如 backbone.js,jQuery,Dojo,underscore.js 等等。这与 Javascript 函数式编程语言的真实身份直接相关。 对 Javascript 函数式编程的理解很重要,并且在相当长的一段时间会对各种水平的程序员很有用。
为什么呢?函数式编程非常强大、健壮并且优雅。它对于大型数据结构非常有用并且高效。 Javascript 作为一个客户端脚本语言,在应对日益复杂的网站时,函数式地操作 DOM、 组织 API 响应以及完成一些其它任务会非常有好处。
在这本书里,你将会学习用 Javascript 进行函数式编程所需要知道的一切:如何用函数式编程构建你的 Javascript web 应用, 如何解锁 Javascript 隐藏的力量,如何编写更强大的代码,并且由于程序更小,使得代码更容易维护,能够更快被下载, 并且花费更少的开支。你还会学到函数式编程的核心概念,以及如何将它们应用到 Javascript, 还有将 Javascript 作为函数式语言时如何回避一些问题,如何在 Javascript 中混合使用函数式编程和面向对象编程。
不过在我们开始前,先来做个实验。
例子
也许快速举个例子是介绍 Javascript 函数式编程最好的方式。我们将用 Javascript 完成一些任务—— 一个使用传统、原生的方法,另一个使用函数式编程。然后我们将会比较这两种方法。
应用——一个电子商务网站
为了追求真实感,我们来做一个电子商务网站,一个邮购咖啡豆的公司。这个网站会销售好几种类型的咖啡, 有不同的品质,当然也有不同的价格。
命令式方法
首先,我们开始写程序。为了让这个例子接地气,我们需要创建一些对象来保存数据。如果需要的话我们可以从数据库里取值。 但是现在我们假设他们是静态定义的:
- // create some objects to store the data.
- var columbian = {
-  name: 'columbian',
- basePrice: 5
- };
- var frenchRoast = {
- name: 'french roast',
- basePrice: 8
- };
- var decaf = {
- name: 'decaf',
- basePrice: 6
- };
- // 我们将使用辅助函数计算价格
- // 根据size打印到一个html的列表中
- function printPrice(coffee, size) {
- if (size == 'small') {
- var price = coffee.basePrice + 2;
- }
- else if (size == 'medium') {
- var price = coffee.basePrice + 4;
- }
- else {
- var price = coffee.basePrice + 6;
- }
- // create the new html list item
- var node = document.createElement("li");
- var label = coffee.name + ' ' + size;
- var textnode = document.createTextNode(label+' price: $'+price);
- node.appendChild(textnode);
- document.getElementById('products').appendChild(node);
- }
- // 现在我们只需根据咖啡的各种价格和size的组合调用printPrice函数
- printPrice(columbian, 'small');
- printPrice(columbian, 'medium');
- printPrice(columbian, 'large');
- printPrice(frenchRoast, 'small');
- printPrice(frenchRoast, 'medium');
- printPrice(frenchRoast, 'large');
- printPrice(decaf, 'small');
- printPrice(decaf, 'medium');
- printPrice(decaf, 'large');
如你所见,这个代码非常基础。如果现在有更多的咖啡种类而不只是这三个改怎么办?如果有 20 个,甚至 50 个? 如果有更多的 size 呢?如果有有机和无机之分呢?这将会很快将代码量变得巨大无比!
采用这种方法,我们让机器去打印每一种咖啡类型和每一个 size。这就是采用这种命令式方法的基本问题。
函数式编程
命令式的代码一步一步地告诉电脑需要做什么来解决问题,相反,函数式编程追求用数学方式来描述问题, 其余的交给电脑来做。
通过更函数式一些的方式,同样的应用可以这样来写:
- // 从接口中分解数据和逻辑
- var printPrice = function(price, label) {
- var node = document.createElement("li");
- var textnode = document.createTextNode(label + ' price: $' + price);
- node.appendChild(textnode);
- document.getElementById('products 2').appendChild(node);
- }
- // 为每种咖啡创建函数对象
- var columbian = function() {
- this.name = 'columbian';
- this.basePrice = 5;
- };
- var frenchRoast = function() {
- this.name = 'french roast';
- this.basePrice = 8;
- };
- var decaf = function() {
- this.name = 'decaf';
- this.basePrice = 6;
- };
- // 为每种size通过字面量创建对象
- var small = {
- getPrice: function() {
- return this.basePrice + 2
- },
- getLabel: function() {
- return this.name + ' small'
- }
- };
- var medium = {
- getPrice: function() {
- return this.basePrice + 4
- },
- getLabel: function() {
- return this.name + ' medium'
- }
- };
- var large = {
- getPrice: function() {
- return this.basePrice + 6
- },
- getLabel: function() {
- return this.name + ' large'
- }
- };
- // 将所有咖啡的种类和size放到数组里
- var coffeeTypes = [columbian, frenchRoast, decaf];
- var coffeeSizes = [small, medium, large];
- // 创建由上面内容组成的新对象,并把它们放到一个新数组里
- var coffees = coffeeTypes.reduce(function(previous, current) {
- var newCoffee = coffeeSizes.map(function(mixin) {
- // `plusmix`是函数式的minxin, 见第7章
- var newCoffeeObj = plusMixin(current, mixin);
- return new newCoffeeObj();
- });
- return previous.concat(newCoffee);
- },
- []);
- // 现在我们已经定义了如何获得所有咖啡种类和size组合方式的价格,现在可以直接打印它们了
- coffees.forEach(function(coffee) {
- printPrice(coffee.getPrice(), coffee.getLabel());
- });
首先需要明确的是这个代码更加模块化了。现在新增一种 size 或者信新增一个咖啡种类就像下面的代码这样简单:
- var peruvian = function() {
- this.name = 'peruvian';
- this.basePrice = 11;
- };
- var extraLarge = {
- getPrice: function() {
- return this.basePrice + 10
- },
- getLabel: function() {
- return this.name + ' extra large'
- }
- };
- coffeeTypes.push(Peruvian);
- coffeeSizes.push(extraLarge);
咖啡对象的数组和 size 对象的数组混合(mix)到了一起,也就是他们的方法和成员变量被组合到了一块儿 ——通过一个叫 "plusMinxin" 的自定义函数(详见第七章)。这些咖啡类型的类(columbian, frenchRoast, decaf)包含了成员变量, 而这些 size 对象(small, medium, large)包含了获取名称和计算价格的方法。 "混合"(minxing)这个动作通过一个 map 操作来起作用,也就是对数组中的每一个成员执行一个纯函数并返回一个新的函数, 然后这些返回的函数被放到了一个 reduce 函数中被操作,reduce 也是一个高阶函数,和 map 有些像, 只是 reduce 把数组里的所有元素处理后组合到了一个东西里面。最终,新的数组包含了所有可能的种类和 size 的组合, 这个数组通过 forEach 方法遍历,forEach 也是一个高阶函数,它会让数组里面每一个对象作为参数执行一遍回调函数。 在这个例子里,这个回调函数是一个匿名函数,它获取这些对象后,以对象的 getPrice() 和 getLabel() 两个方法的返回值作为参数调用 printPrice 函数。
实际上,我们可以让这个例子更加函数式:去掉 coffees 变量,并将函数串到一起链式调用,这也是函数式编程的一个小技巧。
- coffeeTypes.reduce(function(previous, current) {
- var newCoffee = coffeeSizes.map(function(mixin) {
- // `plusMixin` function for functional mixins, see Ch.7
- var newCoffeeObj = plusMixin(current, mixin);
- return new newCoffeeObj();
- });
- return previous.concat(newCoffee);
- },[]).forEach(function(coffee) {
- printPrice(coffee.getPrice(),coffee.getLabel());
- });
这样,控制流没有像命令式代码那样从头到尾的顺序进行。在函数式编程里,map 函数和其它高阶函数代替了 for 和 while 循环, 只有少量关键的代码是在顺序执行。 这使得新接触的人在阅读这样范式的代码有些困难,但是一旦你能够欣赏它,你就会发现这根本没啥难的, 而且这样写看起来更好。
这个例子仅仅是刚开始展露 Javascript 中函数式编程能做什么。通过这本书,你将会看到更多函数式实现的强悍的例子。
总结
首先,采用函数式风格的优点已经明确了。 其次,不要害怕函数式编程。的确,它往往被认为是编程语言的纯逻辑形式,但是我们不需要理解 lambda 演算也能够在日常任务中应用它。 实际上,通过把我们的程序拆分成小的片段,它们变得更容易被理解、维护,也更加可靠。 map 和 reduce 函数是 Javascript 中不太被知道的内建函数,然而我们将要关注它们。
Javascript 是一个脚本语言,可交互,易使用,不需要编译。我们甚至不需要下载任何开发软件, 你最喜欢的浏览器就可以作为开发环境的解释器。
感兴趣吗?好,我们开始!
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