一文带你了解什么是JavaScript 函数式编程？

摘要：前言函数式编程在前端已经成为了一个非常热门的话题。整个过程就是体现了函数式编程的核心思想通过函数对数据进行转换。高阶函数函数式编程倾向于复用一组通用的函数功能来处理数据，它通过使用高阶函数来实现。

函数式编程在前端已经成为了一个非常热门的话题。在最近几年里，我们看到非常多的应用程序代码库里大量使用着函数式编程思想。

本文将略去那些晦涩难懂的概念介绍，重点展示在 JavaScript 中到底什么是函数式的代码、声明式与命令式代码的区别、以及常见的函数式模型都有哪些？想阅读更多优质文章请猛戳GitHub博客

函数式编程是一种编程范式，主要是利用函数把运算过程封装起来，通过组合各种函数来计算结果。函数式编程意味着你可以在更短的时间内编写具有更少错误的代码。举个简单的例子，假设我们要把字符串 functional programming is great 变成每个单词首字母大写，我们可以这样实现：

var string = "functional programming is great";
var result = string
  .split(" ")
  .map(v => v.slice(0, 1).toUpperCase() + v.slice(1))
  .join(" ");

上面的例子先用 split 把字符串转换数组，然后再通过 map 把各元素的首字母转换成大写，最后通过 join 把数组转换成字符串。 整个过程就是 join(map(split(str))),体现了函数式编程的核心思想： 通过函数对数据进行转换。

由此我们可以得到，函数式编程有两个基本特点：

通过函数来对数据进行转换

通过串联多个函数来求结果

命令式：我们通过编写一条又一条指令去让计算机执行一些动作，这其中一般都会涉及到很多繁杂的细节。命令式代码中频繁使用语句,来完成某个行为。比如 for、if、switch、throw 等这些语句。

声明式：我们通过写表达式的方式来声明我们想干什么，而不是通过一步一步的指示。表达式通常是某些函数调用的复合、一些值和操作符，用来计算出结果值。

//命令式
var CEOs = [];
for(var i = 0; i < companies.length; i++){
    CEOs.push(companies[i].CEO)
}

//声明式
var CEOs = companies.map(c => c.CEO);

从上面的例子中，我们可以看到声明式的写法是一个表达式，无需关心如何进行计数器迭代，返回的数组如何收集，它指明的是做什么，而不是怎么做。函数式编程的一个明显的好处就是这种声明式的代码，对于无副作用的纯函数，我们完全可以不考虑函数内部是如何实现的，专注于编写业务代码。

指调用函数时不会修改外部状态，即一个函数调用 n 次后依然返回同样的结果。

var a = 1;
// 含有副作用，它修改了外部变量 a
// 多次调用结果不一样
function test1() {
  a++
  return a;
}

// 无副作用，没有修改外部状态
// 多次调用结果一样
function test2(a) {
  return a + 1;
}

指一个函数只会用到传递给它的变量以及自己内部创建的变量，不会使用到其他变量。

var a = 1;
var b = 2;
// 函数内部使用的变量并不属于它的作用域
function test1() {
  return a + b;
}
// 函数内部使用的变量是显式传递进去的
function test2(a, b) {
  return a + b;
}

指的是一个变量一旦创建后，就不能再进行修改，任何修改都会生成一个新的变量。使用不可变变量最大的好处是线程安全。多个线程可以同时访问同一个不可变变量，让并行变得更容易实现。 由于 JavaScript 原生不支持不可变变量，需要通过第三方库来实现。 (如 Immutable.js，Mori 等等)

var obj = Immutable({ a: 1 });
var obj2 = obj.set("a", 2);
console.log(obj);  // Immutable({ a: 1 })
console.log(obj2); // Immutable({ a: 2 })

我们常说函数是JavaScript的"第一等公民"，指的是函数与其他数据类型一样，处于平等地位，可以赋值给其他变量，也可以作为参数，传入另一个函数，或者作为别的函数的返回值。下文将要介绍的闭包、高阶函数、函数柯里化和函数组合都是围绕这一特性的应用

如果一个函数引用了自由变量，那么该函数就是一个闭包。何谓自由变量？自由变量是指不属于该函数作用域的变量(所有全局变量都是自由变量，严格来说引用了全局变量的函数都是闭包，但这种闭包并没有什么用，通常情况下我们说的闭包是指函数内部的函数)。

闭包的形成条件：

存在内、外两层函数

内层函数对外层函数的局部变量进行了引用

闭包的用途:
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。

// 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;
    }
  }
}());
console.log(cache) //{get: ƒ, set: ƒ}
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。

函数式编程倾向于复用一组通用的函数功能来处理数据，它通过使用高阶函数来实现。高阶函数指的是一个函数以函数为参数，或以函数为返回值，或者既以函数为参数又以函数为返回值。

高阶函数经常用于：

抽象或隔离行为、作用，异步控制流程作为回调函数，promises，monads等

创建可以泛用于各种数据类型的功能

部分应用于函数参数（偏函数应用）或创建一个柯里化的函数，用于复用或函数复合。

接受一个函数列表并返回一些由这个列表中的函数组成的复合函数。

JavaScript 语言是原生支持高阶函数的, 例如Array.prototype.map，Array.prototype.filter 和 Array.prototype.reduce 是JavaScript中内置的一些高阶函数，使用高阶函数会让我们的代码更清晰简洁。

map() 方法创建一个新数组，其结果是该数组中的每个元素都调用一个提供的函数后返回的结果。map 不会改变原数组。

假设我们有一个包含名称和种类属性的对象数组，我们想要这个数组中所有名称属性放在一个新数组中，如何实现呢？

// 不使用高阶函数
var animals = [
  { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
  { name: "Caro", species: "dog" },
  { name: "Hamilton", species: "dog" },
  { name: "Harold", species: "fish" },
  { name: "Ursula", species: "cat" },
  { name: "Jimmy", species: "fish" }
];
var names = [];
for (let i = 0; i < animals.length; i++) {
  names.push(animals[i].name);
}
console.log(names); //["Fluffykins", "Caro", "Hamilton", "Harold", "Ursula", "Jimmy"]

// 使用高阶函数
var animals = [
  { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
  { name: "Caro", species: "dog" },
  { name: "Hamilton", species: "dog" },
  { name: "Harold", species: "fish" },
  { name: "Ursula", species: "cat" },
  { name: "Jimmy", species: "fish" }
];
var names = animals.map(x=>x.name);
console.log(names); //["Fluffykins", "Caro", "Hamilton", "Harold", "Ursula", "Jimmy"]

filter() 方法会创建一个新数组，其中包含所有通过回调函数测试的元素。filter 为数组中的每个元素调用一次 callback 函数， callback 函数返回 true 表示该元素通过测试，保留该元素，false 则不保留。filter 不会改变原数组，它返回过滤后的新数组。

假设我们有一个包含名称和种类属性的对象数组。 我们想要创建一个只包含狗（species: "dog"）的数组。如何实现呢？

// 不使用高阶函数
var animals = [
  { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
  { name: "Caro", species: "dog" },
  { name: "Hamilton", species: "dog" },
  { name: "Harold", species: "fish" },
  { name: "Ursula", species: "cat" },
  { name: "Jimmy", species: "fish" }
];
var dogs = [];
for (var i = 0; i < animals.length; i++) {
  if (animals[i].species === "dog") dogs.push(animals[i]);
}
console.log(dogs); 

// 使用高阶函数
var animals = [
  { name: "Fluffykins", species: "rabbit" },
  { name: "Caro", species: "dog" },
  { name: "Hamilton", species: "dog" },
  { name: "Harold", species: "fish" },
  { name: "Ursula", species: "cat" },
  { name: "Jimmy", species: "fish" }
];
var dogs = animals.filter(x => x.species === "dog");
console.log(dogs); // {name: "Caro", species: "dog"}
// { name: "Hamilton", species: "dog" }

reduce 方法对调用数组的每个元素执行回调函数，最后生成一个单一的值并返回。 reduce 方法接受两个参数：1）reducer 函数（回调），2）一个可选的 initialValue。

假设我们要对一个数组的求和：

// 不使用高阶函数
const arr = [5, 7, 1, 8, 4];
let sum = 0;
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  sum = sum + arr[i];
}
console.log(sum);//25

// 使用高阶函数
const arr = [5, 7, 1, 8, 4];
const sum = arr.reduce((accumulator, currentValue) => accumulator + currentValue,0);
console.log(sum)//25

我们可以通过下图，形象生动展示三者的区别：

柯里化又称部分求值，柯里化函数会接收一些参数，然后不会立即求值，而是继续返回一个新函数，将传入的参数通过闭包的形式保存，等到被真正求值的时候，再一次性把所有传入的参数进行求值。

// 普通函数
function add(x,y){
    return x + y;
}
add(1,2); // 3
// 函数柯里化
var add = function(x) {
  return function(y) {
    return x + y;
  };
};
var increment = add(1);
increment(2);// 3

这里我们定义了一个 add 函数，它接受一个参数并返回一个新的函数。调用 add 之后，返回的函数就通过闭包的方式记住了 add 的第一个参数。那么，我们如何来实现一个简易的柯里化函数呢？

function curryIt(fn) {
  // 参数fn函数的参数个数
  var n = fn.length;
  var args = [];
  return function(arg) {
    args.push(arg);
    if (args.length < n) {
      return arguments.callee; // 返回这个函数的引用
    } else {
      return fn.apply(this, args);
    }
  };
}
function add(a, b, c) {
  return [a, b, c];
}
var c = curryIt(add);
var c1 = c(1);
var c2 = c1(2);
var c3 = c2(3);
console.log(c3); //[1, 2, 3]

由此我们可以看出，柯里化是一种“预加载”函数的方法，通过传递较少的参数，得到一个已经记住了这些参数的新函数，某种意义上讲，这是一种对参数的“缓存”，是一种非常高效的编写函数的方法！

前面提到过，函数式编程的一个特点是通过串联函数来求值。然而，随着串联函数数量的增多，代码的可读性就会不断下降。函数组合就是用来解决这个问题的方法。
假设有一个 compose 函数，它可以接受多个函数作为参数，然后返回一个新的函数。当我们为这个新函数传递参数时，该参数就会「流」过其中的函数，最后返回结果。

//两个函数的组合
var compose = function(f, g) {
    return function(x) {
        return f(g(x));
    };
};

//或者
var compose = (f, g) => (x => f(g(x)));
var add1 = x => x + 1;
var mul5 = x => x * 5;
compose(mul5, add1)(2);// =>15 

给大家推荐一个好用的BUG监控工具Fundebug，欢迎免费试用！

欢迎关注公众号：前端工匠，你的成长我们一起见证！

珠峰架构课(强烈推荐)

MDN文档

What is Functional Programming?

So You Want to be a Functional Programmer

理解 JavaScript 中的高阶函数

我所了解的函数式编程

JS函数式编程指南

JavaScript函数式编程(一)

我眼中的 JavaScript 函数式编程