如何編寫高質量的 JS 函數（4） --函數式編程[實戰篇]

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作者：楊昆

?【編寫高質量函數系列】，往期精彩內容:

《如何編寫高質量的 JS 函數（1） -- 敲山震虎篇》介紹了函數的執行機制，此篇將會從函數的命名、注釋和魯棒性方面，闡述如何通過 JavaScript 編寫高質量的函數。

?《如何編寫高質量的 JS 函數（2）-- 命名/注釋/魯棒篇》從函數的命名、注釋和魯棒性方面，闡述如何通過 JavaScript編寫高質量的函數。

《如何 編寫高質量的 JS 函數（3）-- 函數式編程[理論篇]》通過背景加提問的方式，對函數式編程的本質、目的、來龍去脈等方面進行一次清晰的闡述。

本文會從如何用函數式編程思想編寫高質量的函數、分析源碼里面的技巧，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。

一、如何用函數式編程思想編寫高質量的函數

這里我通過簡單的 demo 來說明一些技巧。技巧點如下：

1、注意函數中變量的類型和變量的作用域

（1）如果是值類型 -- 組合函數/高階性

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？比如通過傳參來干掉值類型的變量，下面舉一個簡單的例子。

代碼如下：

document.querySelector('#msg').innerHTML = '<h2>Hello World'</h2>'

我們來欣賞一下上面的代碼：

第一：硬編碼味道很重，代碼都是寫死的。

第二：擴展性很差，復用性很低，難道我要在其他地方進行 crtl c ctrl v 然后再手工改？

第三：如果在 document.querySelector('#msg')獲取對象后，不想 innerHTML ，我想做一些其他的事情，怎么辦？

OK ，下面我就先向大家展示一下，如何完全重構這段代碼。這里我只寫 JS 部分：

代碼如下：// 使用到了組合函數，運用了函數的高階性等

const compose = (...fns) => value => fns.reverse().reduce((acc, fn) => fn(acc), value)

const documentWrite = document.write.bind(document)
const createNode = function(text) {
  return '<h2>' + text + '</h2>'
}
const setText = msg => msg

const printMessage = compose(
  documentWrite,
  createNode,
  setText
)

printMessage('hi~ godkun')

效果如圖所示：

完整代碼我放在了下面兩個地址上，小伙伴可自行查看。

codepen:?codepen.io/godkun/pen/…

gist：gist.github.com/godkun/772c…

• 注意事項一：

compose?函數的執行順序是從右向左，也就是數據流是從右向左流，可以把

const printMessage = compose(
  documentWrite,
  createNode,
  setText
)

看成是下面這種形式：

documentWrite(createNode(setText(value)))

• 注意事項二：

在 linux 世界里，是遵循 pipe (管道) 的思想，也就是數據從左向右流，那怎么把上面的代碼變成 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 去掉就好了，寫成：

const compose = (...fns) => value => fns.reduce((acc, fn) => fn(acc), value)

• 總結

是不是發現通過用函數式編程進行重構后，這個代碼變得非常的靈活，好處大致有如下：

1. 函數被拆成了一個個具有單一功能的小函數

2. 硬編碼被干掉了，變得更加靈活

3. 使用了組合函數、高階函數來靈活的組合各個小函數

4. 職責越單一，復用性會越好，這些小函數，我們都可以在其他地方，通過組合不同的小函數，來實現更多的功能。

思考題：這里我甩貼一張小伙伴在群里分享的圖：

這是我送個大家的禮物，大家可以嘗試把上面圖片的代碼用函數式進行完全重構，加油。

（2）如果是引用類型 -- 等冪性/引用透明性/數據不可變

代碼 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)

結果如下圖所示：

看上面，你會發現數組 arr 被修改了。由于 fun(arr)?函數中的參數 arr 是引用類型，如果函數體內對此引用所指的數據進行直接操作的話，就會有潛在的副作用，比如原數組被修改了，這種情況下，該怎么辦呢？

很簡單，在函數體內對 arr 這個引用類型進行創建副本。如下面代碼：

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)

通過 slice 來創建一個新的數組，然后對新的數組進行操作，這樣就達到了消除副作用的目的。這里只是舉一個例子，但是核心思想已經闡述出來了，體現了理論卷中的數據不可變的思想了。

如果函數體內引用變量的變化，會造成超出其作用域的影響，比如上面代碼中對 arr 進行操作，影響到了數組 arr 本身 。這時就需要思考一下，要不要采用不可變的思想，對引用類型進行處理。

（3）注意有沒有明顯的命令式編程 -- 聲明式/抽象/封裝

注意函數里面有沒有大量的?for?循環

為什么說這個呢，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 循環進行處理，下文有對 for 循環的專門介紹。

注意函數里面有沒有過多的?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。

（4）將代碼本身進行參數化 -- 聲明式/抽象/封裝

標題的意識其實可以這樣理解，對函數進行高階化處理。當把函數當成參數的時候，也就是把代碼本身當成參數了。

什么情況下要考慮高階化呢。

當優化到一定地步后，發現還是不夠復用性，這時就要考慮將參數進行函數化，這樣將參數變成可以提供更多功能的函數。

函數的高階化，往往在其他功能上得以體現，比如柯里化，組合。

（5）將大函數變成可組合的小函數

通過上面例子的分析，我也向大家展示了如何將函數最小化。通過將大函數拆成多個具有單一職責的小函數，來提高復用性和靈活性。

2、函數式編程的注意點

函數式編程?不是萬能的，大家不要認為它很完美，它也有自己的缺點，如下兩點：

（1）注意性能

進行?函數式編程?時, 如果使用不恰當，會造成性能問題。比如遞歸用的不恰當，比如柯里化嵌套的過多。

（2）注意可讀性

在進行函數式編程時，不要過度的抽象，過度的抽象會導致可讀性變差。

二、源碼中的學習

1、看一下 Ramda.js 的源碼

說到函數式編程，那一定要看看 Ramda.js 的源碼。Ramda.js 的源碼搞懂后，函數式編程的思想也就基本沒什么問題了。

關于 Ramda.js 可以看一下阮大的博客：

Ramda 函數庫參考教程

看完了，那開始執行：

git clone git@github.com:ramda/ramda.git

然后我們來分析源碼，首先按照常規套路，看一下 source/index.js 文件。

如圖所示：

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;

看上面代碼，我們發現，add 函數被包了一個?_curry2 函數。下劃線代表這是一個內部方法，不暴露成 API 。這時，再看其他函數，會發現都被包了一個?_curry1/2/3/N 函數。

如下圖所示：

從代碼中可以知道，1/2/3/N 代表掉參數個數為 1/2/3/N 的函數的柯里化，而且會發現，所有的 ramda 函數都是經過柯里化的。

為什么 ramda.js 要對函數全部柯里化？

我們看一下普通的函數 f(a, b, c)?。如果只在調用的時候，傳遞 a 。會發現，JS 在運行調用時，會將 b 和 c 設置為 undefined 。

從上面可以知道，JS 語言不能原生支持柯里化。非柯里化函數會導致缺少參數的實參變成 undefined 。ramda.js 對函數全部柯里化的目的，就是為了優化上面的場景。

下面，我們看一下?_curry2 代碼，這里為了可讀性，我對代碼進行了改造，我把?_isPlaceholder 去掉了，假設沒有占位符，同時把?_curry1 放在函數內，并且對過程進行了相應注釋。

二元參數的柯里化，代碼如下：

function _curry2(fn) {
  return function f2(a, b) {
    switch (arguments.length) {
      case 0:
        return f2;
      case 1:
        return _curry1(function (_b) {
          // 將參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:
        // 參數長度是 2 時 直接進行計算
        return fn(a, b);
    }
  };
}

function _curry1(fn) {
  return function f1(a) {
    // 對參數長度進行判斷
    if (arguments.length === 0) {
      return f1;
    } else {
      // 通過 apply 來返回函數 fn(a, 1)
      return fn.apply(this, arguments);
    }
  };
}

const add = _curry2(function add(a, b) {
  return Number(a) + Number(b);
});

// 第一次調用是 fn(a, 1)
let r1  = add(1)
// 第二次調用是 fn(2,1)
let r2 = r1(2)
console.log('sss', r2)

完整代碼地址如下：

gist：gist.github.com/godkun/0d22…

codeopen：codepen.io/godkun/pen/…

看了上面對 ramda.js 源碼中柯里化的分析，是不是有點收獲，就像上面說的，柯里化的目的是為了優化在 JS 原生下的一些函數場景。好處如下：

1. 從上面 add 函數可以知道，通過柯里化，可以讓函數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。

2. 通過對參數的處理，做到復用性，從上面的 add 函數可以知道，柯里化把多元函數變成了一元函數，通過多次調用，來實現需要的功能，這樣的話，我們就可以控制每一個參數，比如提前設置好不變的參數，從而讓代碼更加靈活和簡潔。

柯里化命名的由來

關于 ramda 中的 compose 和 pipe -- 組合函數/管道函數

本文一開始，我就以一個例子向大家展示了組合函數 compose 和 pipe 的用法。

關于 ramda 中，compose 和 pipe 的實現這里就不再分析了，小伙伴自己看著源碼分析一下。這里我就簡潔說一下組合函數的一些個人看法。

在我看來，組合是函數式編程的核心，函數式編程的思想是要函數盡可能的小，盡可能的保證職責單一。這就直接確定了組合函數在?函數式編程中的地位，玩好了組合函數，函數式編程?也就基本上路了。

和前端的組件進行對比來深刻的理解組合函數

函數的組合思想是面向過程的一種封裝，而前端的組件思想是面對對象的一種封裝。

三、實際工作中的實踐

1、寫一個集成錯誤，警告，以及調試信息的 tap 函數

故事的背景

實際工作中，會遇到下面這種接收和處理數據的場景。

代碼如下：

// 偽代碼
res => {
  // name 是字符串，age 是數字
  if (res.data && res.data.name && res.data.age) {
    // TODO:
  }
}

上面這樣寫，看起來好像也沒什么問題，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，但是實際結果并不是想要的。

那該怎么辦呢？問題不大，跟著我一步步的優化就 OK 了。

（1）進行第一次優化

res => {
  if (res.data && typeof res.data.name === 'string' && typeof res.data.age === 'number') {
    // TODO:
  }
}

看起來是夠魯棒了，但是這段代碼過于命令式，無法復用到其他地方，在其他的場景中，還要重寫一遍這些代碼。

（2）進行第二次優化

//?is?是一個對象函數?偽代碼
res => {
  if (is.object(res.data) && is.string(res.data.name) && is.number(res.data.age)) {
    // TODO:
  }
}

將過程抽象掉的行為也是一種函數式思想。上面代碼，提高了復用性，將判斷的過程抽象成了 is 的對象函數中，這樣在其他地方都可以復用這個 is 。

但是，代碼還是有問題，一般來說，各個接口的返回數據都是 res.data 這種類型的。所以如果按照上面的代碼，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 里面加一層對 data 的判斷，當然這個需要你把 data 作為參數 傳給 is 。

（3）第三次優化

//?is?是一個對象函數?偽代碼
res => {
  if (is.string(res.data, data.name) && is.number(res.data, data.age)) {
    // TODO:
  }
}

按照上面的寫法，is 系列函數會對第一個參數進行 object 類型判斷，會再次提高復用性。

好像已經很不錯了，但其實還遠遠不夠。

（4）總結上面三次優化

• 有 if 語句存在，可能會有人說，if 語句存在有什么的啊。現在我來告訴你，這塊有 if 為什么不好。是因為 if 語句的?()?里面，最終的值都會表現成布爾值。所以這塊限制的很死，需要解決 if 語句的問題。

• is 函數功能單一，只能做到返回布爾值，無法完成調試打印錯誤處理等功能，如果你想打印和調試，你又得在條件分支里面各種 console.log ，然后這些代碼依舊過于命令式，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。

（1）進行函數式優化--第一階段

如果要做到高度抽象和復用的話，首先把需要的功能羅列一下，大致如下：

第一個功能：檢查類型

第二個功能：調試功能，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)

看到上面功能后，我們想一下函數式思想中有哪些武器可以被我們使用到。首先怎么把不同的函數組合在一起。

現在，如何將小函數組合成一個完成特定功能的函數呢？

想一下，你會發現，這里需要用到函數的高階性，要將函數作為參數傳入多功能函數中。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。

這里我直接把我的實現過程貼出來了，有相應的注釋，代碼如下：

/** * 多功能函數 * @param {Mixed} value 傳入的數據 * @param {Function} predicate 謂詞，用來進行斷言 * @param {Mixed} tip 默認值是 value */
function tap(value, predicate, tip = value) {
  if(predicate(value)) {
    log('log', `{type: ${typeof value}, value: ${value} }`, `額外信息:${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'}}

// 函數的組合，函數的高階
tap(res1.data.age, is.noNumber)
tap(res2.data.age, is.noNumber)

結果圖如下:

會發現當，age 不是 Number 類型的時候，就會打印對應的提示信息，當是 Number 類型的時候，就不會打印信息。

這樣的話，在業務中就可以直接寫:

res => {
  tap(res.data.age, is.noNumber)
  // TODO: 處理 age
}

不用 if 語句，如果有異常，看一下打印信息，會一目了然的。

當然這樣寫肯定不能放到生產上的，因為 tap 不會阻止后續操作，我這樣寫的原因是：這個 tap 函數主要是用來開發調試的。

但是，如果需要保證不符合的數據需要直接在 tap 處終止，那可以在 tap 函數里面加下 return false return true 。然后寫成下面代碼的形式：

res => {
  // if 語句中的返回值是布爾值
  if (tap(res.data.age, is.noNumber)) {
    // TODO: 處理 age
  }
}

但是這樣寫，會有個不好的地方。那就是用到了 if 語句，用 if 語句也沒什么不好的。但退一步看 tap 函數，你會發現，還是不夠復用，函數內，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，導致不能設置 console.error()?等行為。

第二點：不能拋出異常，就算類型不匹配，也阻止不了后續步驟的執行。

怎么解決呢？

進行函數式優化--第二階段

簡單分析一下，這里先采用惰性的思想，讓一個函數確定好幾個參數，然后再讓這個函數去調用其他不固定的參數。這樣做的好處是減少了相同參數的多次 coding ，因為相同的參數已經內置了，不用再去傳了。

分析到這，你會發現，這樣的行為其實就是柯里化，通過將多元函數變成可以一元函數。同時，通過柯里化，可以靈活設置好初始化需要提前確定的參數，大大提高了函數的復用性和靈活性。

對于柯里化，由于源碼分析篇，我已經分析了 ramda 的柯里化實現原理，這里我為了節省代碼，就直接使用 ramda 了。

代碼如下：

const R = require('ramda')
// 其實這里你可以站在一個高層去把它們想象成函數的重載
// 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: ${value} }`, `額外信息:${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 函數
  // tapLog(res.data.age, is.noNumber)

  // 開啟異常忽略，使用 console.log 的 tapThrow 函數
  tapThrow(res.data.age, is.noNumber)
  console.log('能不能走到這')
}

main()

代碼地址如下：

gist:?gist.github.com/godkun/d394…

關鍵注釋，我已經在代碼中標注了。上面代碼在第一次進行函數式優化的時候，在組合和高階的基礎上，加入了柯里化，從而讓函數變得更有復用性。

PS: 具有柯里化的函數，在我看來，也是體現了函數的重載性。

執行結果如下圖所示：

會發現使用 tapThrow 函數時，當類型不匹配的時候，會阻止后續步驟的執行。

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數。從開始的命令式優化，到后面的函數式優化，從開始的普通函數，到后面的逐步使用了高階、組合、柯里的特性。從開始的有 if/else 語句到后面的逐步干掉它，來獲得更高的復用性。通過這個實戰，大家可以知道，如何循序漸進的使用函數式編程，讓代碼變得更加優秀。

2、為什么要干掉 for 循環

之前就有各種干掉 for 循環的文章。各種討論，這里按照我的看法來解釋一下，為什么會存在干掉 for 循環這一說。

代碼如下：

let arr = [1,2,3,4]
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  // TODO: ...
}

我們看上面這段代碼，我來問一個問題：上面這段代碼如何復用到其他的函數中？

稍微想一下，大家肯定可以很快的想出來，那就是封裝成函數，然后在其他函數中進行調用。

因為 for 循環是一種命令控制結構，它很難被插入到其他操作中，也發現了 for 循環很難被復用的現實。

當你在封裝 for 循環時，就是在抽象 for 循環，把它隱藏掉。就是在告訴用戶，你只需要調封裝的函數，而不需要關心內部實現。

于是乎，JS 就誕生了諸如 map filter reduce 等這種將循環過程隱藏掉的函數。底層本質上還是用 for 實現的，只不過是把 for 循環隱藏了，如果按照業界內的說話逼格，就是把 for 循環干掉了。這就是聲明式編程在前端中的應用之一。

你是如何處理數組變換的

三種方式：

第一種：傳統的循環結構 - 比如 for 循環

第二種：鏈式

第三種：函數式組合

3、如何利用函數的純潔性來進行緩存

在編寫函數時，要考慮緩存是為了避免計算重復值。計算就意味著消耗各種資源，而做重復的計算，就是在浪費各種資源。

純潔性和緩存有什么關系？我們想一下可以知道，純函數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緩存函數的輸出。

那如何做函數的緩存呢？記住一句話：給計算結果賦予唯一的鍵值并持久化到緩存中。

大致 demo 代碼：

function mian(key) {
  let cache = {}
  cache.hasOwnProperty(key) ?
    main(key) :
    cache[key] = main(key)
}

上面代碼是一種最簡單的利用純函數來做緩存的例子。下面實現一個非常完美的緩存函數。

給原生?JS?函數加上自動記憶化的緩存機制

代碼如下：

Function.prototype.memorized = () => {
  let key = JSON.stringify(arguments)

  // 緩存實現
  this._cache = this._cache || {}
  this._cache[key] = this._cache[key] || this.apply(this, arguments)
  return this._cache[key]

}

Function.prototype.memorize = () => {
  let fn = this
  // 只記憶一元函數
  if (fn.length === 0 || fn.length > 1) return fn
  return () => fn.memorized.apply(fn, arguments)
}

代碼地址如下：

gist:?gist.github.com/godkun/5251…

通過擴展 Function 對象，我們就可以充分利用函數的記憶化來實現函數的緩存。

上面函數緩存實現的好處有以下兩點：

第一：消除了可能存在的全局共享的緩存

第二：將緩存機制抽象到了函數的內部，使其完全與測試無關，只需要關系函數的行為即可

四、備注

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，因為對于前端來說，有時候你要顧及整個團隊的技術，組合和柯里還有高階函數等還是可以很好的滿足基本需求的。

小伙伴們看實戰篇的時候，一定要結合理論篇一起看，這樣才能無縫連接。

五、參考

1、參考鏈接

• 圖解 Monad

• monad wiki

• What is a monad?-stackoverflow

• 讀書筆記: 范疇論

2、參考書籍

• JavaScript ES6 函數式編程入門經典
• JavaScript 函數式編程指南
• Haskell 趣學指南
• 其他電子書