说说你对函数式编程的理解?优缺点?

是什么

函数式编程是一种”编程范式”(programming paradigm), 一种编写程序的方法论

主要的编程范式有三种: 命令式编程, 声明式编程和函数式编程

相比命令式编程, 函数式编程更加强调程序执行的结果而非执行的过程, 倡导利用若干简单的执行单元让计算结果不断渐进, 逐层推导复杂的运算, 而非设计一个复杂的执行过程

举个例子, 将数组每个元素进行平方操作, 命令式编程与函数式编程如下


// 命令式编程
var array = [0, 1, 2, 3]
for(let i = 0; i < array.length; i++) {
  array[i] = Math.pow(array[i], 2)
}
 
// 函数式方式
[0, 1, 2, 3].map(num => Math.pow(num, 2))

简单来讲, 就是要把过程逻辑写成函数, 定义好输入参数, 只关心它的输出结果

即是一种描述集合和集合之间的转换关系, 输入通过函数都会返回有且只有一个输出值

可以看到, 函数实际上是一个关系, 或者说是一种映射, 而这种映射关系是可以组合的, 一旦我们知道一个函数的输出类型可以匹配另一个函数的输入, 那他们就可以进行组合

概念

纯函数

函数式编程旨在尽可能的提高代码的无状态性和不变性。要做到这一点, 就要学会使用无副作用的函数, 也就是纯函数

纯函数是对给定的输入返还相同输出的函数, 并且要求你所有的数据都是不可变的, 即纯函数=无状态+数据不可变

举一个简单的例子


let double = value => value * 2;

特性:

函数内部传入指定的值, 就会返回确定唯一的值
不会造成超出作用域的变化, 例如修改全局变量或引用传递的参数

优势:

使用纯函数, 我们可以产生可测试的代码


test('double(2) 等于 4', () => {
  expect(double(2)).toBe(4);
})

不依赖外部环境计算, 不会产生副作用, 提高函数的复用性
可读性更强 , 函数不管是否是纯函数都会有一个语义化的名称, 更便于阅读
可以组装成复杂任务的可能性。符合模块化概念及单一职责原则

高阶函数

在我们的编程世界中, 我们需要处理的其实也只有“数据”和“关系”, 而关系就是函数

编程工作也就是在找一种映射关系, 一旦关系找到了, 问题就解决了, 剩下的事情, 就是让数据流过这种关系, 然后转换成另一个数据, 如下图所示

在这里, 就是高阶函数的作用。高级函数, 就是以函数作为输入或者输出的函数被称为高阶函数

通过高阶函数抽象过程, 注重结果, 如下面例子


const forEach = function(arr, fn) {
  for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
    fn(arr[i]);
  }
}
let arr = [1,2,3];
 
forEach(arr, (item) => {
  console.log(item);
})

上面通过高阶函数 forEach来抽象循环如何做的逻辑, 直接关注做了什么

高阶函数存在缓存的特性, 主要是利用闭包作用


const once = (fn) => {
  let done = false;
  return function() {
    if (!done) {
      fn.apply(this,fn);
    } else {
      console.log("该函数已经执行");
    }
    done = true;
  }
}

柯里化

柯里化是把一个多参数函数转化成一个嵌套的一元函数的过程

一个二元函数如下:


let fn = (x, y) => x + y;

转化成柯里化函数如下:


const curry = function(fn) {
  return function(x) {
    return function(y) {
      return fn(x, y);
    }
  }
}
let myfn = curry(fn);
console.log(myfn(1)(2));

上面的curry函数只能处理二元情况, 下面再来实现一个实现多参数的情况


// 多参数柯里化；
const curry = function(fn) {
  return function curriedFn(...args) {
    if(args.length < fn.length) {
      return function() {
        return curriedFn(...args.concat([...arguments]));
      }
    }
    return fn(...args);
  }
}
 
const fn = (x,y,z,a)=>x+y+z+a;
const myfn = curry(fn);
console.log(myfn(1)(2)(3)(1));

关于柯里化函数的意义如下:

让纯函数更纯, 每次接受一个参数, 松散解耦
惰性执行

组合与管道

组合函数, 目的是将多个函数组合成一个函数

举个简单的例子:


function afn(a) {
  return a * 2;
}
function bfn(b) {
    return b * 3;
}
 
const compose = (a, b) => c => a(b(c));
let myfn = compose(afn,bfn);
console.log(myfn(2));

可以看到compose实现一个简单的功能: 形成了一个新的函数, 而这个函数就是一条从 bfn -> afn 的流水线

下面再来看看如何实现一个多函数组合:


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

compose执行是从右到左的。而管道函数, 执行顺序是从左到右执行的


const pipe = (...fns) => val => fns.reduce((acc, fn) => fn(acc), val);

组合函数与管道函数的意义在于: 可以把很多小函数组合起来完成更复杂的逻辑

优缺点

优点

更好的管理状态: 因为它的宗旨是无状态, 或者说更少的状态, 能最大化的减少这些未知、优化代码、减少出错情况
更简单的复用: 固定输入->固定输出, 没有其他外部变量影响, 并且无副作用。这样代码复用时, 完全不需要考虑它的内部实现和外部影响
更优雅的组合: 往大的说, 网页是由各个组件组成的。往小的说, 一个函数也可能是由多个小函数组成的。更强的复用性, 带来更强大的组合性
隐性好处。减少代码量, 提高维护性

缺点

性能: 函数式编程相对于指令式编程, 性能绝对是一个短板, 因为它往往会对一个方法进行过度包装, 从而产生上下文切换的性能开销
资源占用: 在 JS 中为了实现对象状态的不可变, 往往会创建新的对象, 因此, 它对垃圾回收所产生的压力远远超过其他编程方式
递归陷阱: 在函数式编程中, 为了实现迭代, 通常会采用递归操作