JavaScript函数式编程（二）

摘要：函数式编程二拖延症了好久，第二篇终于写出来了。如果你对熟悉的话应该还记得，是可以调用来集中处理错误的对于函数式编程我们也可以做同样的操作，如果运行正确，那么就返回正确的结果如果错误，就返回一个用于描述错误的结果。

拖延症了好久，第二篇终于写出来了。

上一篇在这里：JavaScript函数式编程（一）

上一篇文章里我们提到了纯函数的概念，所谓的纯函数就是，对于相同的输入，永远会得到相同的输出，而且没有任何可观察的副作用，也不依赖外部环境的状态（我偷懒复制过来的）。

但是实际的编程中，特别是前端的编程范畴里，“不依赖外部环境”这个条件是根本不可能的，我们总是不可避免地接触到 DOM、AJAX 这些状态随时都在变化的东西。所以我们需要用更强大的技术来干这些脏活。

如果你熟悉 jQuery 的话，应该还记得，$(...) 返回的对象并不是一个原生的 DOM 对象，而是对于原生对象的一种封装：

var foo = $("#foo"); 

foo == document.getElementById("foo"); 
//=> false

foo[0] == document.getElementById("foo"); 
//=> true

这在某种意义上就是一个“容器”（但它并不函数式）。

接下类我们会看到，容器为函数式编程里普通的变量、对象、函数提供了一层极其强大的外衣，赋予了它们一些很惊艳的特性，就好像 Tony Stark 的钢铁外衣，Dva 的机甲，明日香的2号机一样。

下面我们就来写一个最简单的容器吧：

var Container = function(x) {
  this.__value = x;
}
Container.of = x => new Container(x);

//试试看
Container.of(1);
//=> Container(1)

Container.of("abcd");
//=> Container("abcd")

我们调用 Container.of 把东西装进容器里之后，由于这一层外壳的阻挡，普通的函数就对他们不再起作用了，所以我们需要加一个接口来让外部的函数也能作用到容器里面的值：

Container.prototype.map = function(f){
  return Container.of(f(this.__value))
}

我们可以这样使用它：

Container.of(3)
    .map(x => x + 1)                 //=> Container(4)
    .map(x => "Result is " + x);    //=> Container("Result is 4")

没错！我们仅花了 7 行代码就实现了很炫的链式调用，这也是我们的第一个 Functor。

Functor（函子）是实现了 map 并遵守一些特定规则的容器类型。

也就是说，如果我们要将普通函数应用到一个被容器包裹的值，那么我们首先需要定义一个叫 Functor 的数据类型，在这个数据类型中需要定义如何使用 map 来应用这个普通函数。

把东西装进一个容器，只留出一个接口 map 给容器外的函数，这么做有什么好处呢？

本质上，Functor 是一个对于函数调用的抽象，我们赋予容器自己去调用函数的能力。当 map 一个函数时，我们让容器自己来运行这个函数，这样容器就可以自由地选择何时何地如何操作这个函数，以致于拥有惰性求值、错误处理、异步调用等等非常牛掰的特性。

举个例子，我们现在为 map 函数添加一个检查空值的特性，这个新的容器我们称之为 Maybe（原型来自于Haskell）：

var Maybe = function(x) {
  this.__value = x;
}

Maybe.of = function(x) {
  return new Maybe(x);
}

Maybe.prototype.map = function(f) {
  return this.isNothing() ? Maybe.of(null) : Maybe.of(f(this.__value));
}

Maybe.prototype.isNothing = function() {
  return (this.__value === null || this.__value === undefined);
}

//试试看
import _ from "lodash";
var add = _.curry(_.add);

Maybe.of({name: "Stark"})
    .map(_.prop("age"))
    .map(add(10));
//=> Maybe(null)

Maybe.of({name: "Stark", age: 21})
    .map(_.prop("age"))
    .map(add(10));
//=> Maybe(31)

看了这些代码，觉得链式调用总是要输入一堆 .map(...) 很烦对吧？这个问题很好解决，还记得我们上一篇文章里介绍的柯里化吗？

有了柯里化这个强大的工具，我们可以这样写：

import _ from "lodash";
var compose = _.flowRight;
var add = _.curry(_.add);

// 创造一个柯里化的 map
var map = _.curry((f, functor) => functor.map(f));

var doEverything = map(compose(add(10), _.property("age")));

var functor = Maybe.of({name: "Stark", age: 21});
doEverything(functor);
//=> Maybe(31)

现在我们的容器能做的事情太少了，它甚至连做简单的错误处理都做不到，现在我们只能类似这样处理错误：

try{
    doSomething();
}catch(e){
    // 错误处理
}

try/catch/throw 并不是“纯”的，因为它从外部接管了我们的函数，并且在这个函数出错时抛弃了它的返回值。这不是我们期望的函数式的行为。

如果你对 Promise 熟悉的话应该还记得，Promise 是可以调用 catch 来集中处理错误的：

doSomething()
    .then(async1)
    .then(async2)
    .catch(e => console.log(e));

对于函数式编程我们也可以做同样的操作，如果运行正确，那么就返回正确的结果；如果错误，就返回一个用于描述错误的结果。这个概念在 Haskell 中称之为 Either 类，Left 和 Right 是它的两个子类。我们用 JS 来实现一下：

// 这里是一样的=。=
var Left = function(x) {
  this.__value = x;
}
var Right = function(x) {
  this.__value = x;
}

// 这里也是一样的=。=
Left.of = function(x) {
  return new Left(x);
}
Right.of = function(x) {
  return new Right(x);
}

// 这里不同！！！
Left.prototype.map = function(f) {
  return this;
}
Right.prototype.map = function(f) {
  return Right.of(f(this.__value));
}

下面来看看 Left 和 Right 的区别吧：

Right.of("Hello").map(str => str + " World!");
// Right("Hello World!")

Left.of("Hello").map(str => str + " World!");
// Left("Hello")

Left 和 Right 唯一的区别就在于 map 方法的实现，Right.map 的行为和我们之前提到的 map 函数一样。但是 Left.map 就很不同了：它不会对容器做任何事情，只是很简单地把这个容器拿进来又扔出去。这个特性意味着，Left 可以用来传递一个错误消息。

var getAge = user => user.age ? Right.of(user.age) : Left.of("ERROR!");

//试试
getAge({name: "stark", age: "21"}).map(age => "Age is " + age);
//=> Right("Age is 21")

getAge({name: "stark"}).map(age => "Age is " + age);
//=> Left("ERROR!")

是的，Left 可以让调用链中任意一环的错误立刻返回到调用链的尾部，这给我们错误处理带来了很大的方便，再也不用一层又一层的 try/catch。

Left 和 Right 是 Either 类的两个子类，事实上 Either 并不只是用来做错误处理的，它表示了逻辑或，范畴学里的 coproduct。但这些超出了我们的讨论范围。

下面我们的程序要走出象牙塔，去接触外面“肮脏”的世界了，在这个世界里，很多事情都是有副作用的或者依赖于外部环境的，比如下面这样：

function readLocalStorage(){
    return window.localStorage;
}

这个函数显然不是纯函数，因为它强依赖外部的 window.localStorage 这个对象，它的返回值会随着环境的变化而变化。为了让它“纯”起来，我们可以把它包裹在一个函数内部，延迟执行它：

function readLocalStorage(){
    return function(){
        return window.localStorage;   
    }
}

这样 readLocalStorage 就变成了一个真正的纯函数！ OvO为机智的程序员鼓掌！

额……好吧……好像确实没什么卵用……我们只是（像大多数拖延症晚期患者那样）把讨厌做的事情暂时搁置了而已。为了能彻底解决这些讨厌的事情，我们需要一个叫 IO 的新的 Functor：

import _ from "lodash";
var compose = _.flowRight;

var IO = function(f) {
    this.__value = f;
}

IO.of = x => new IO(_ => x);

IO.prototype.map = function(f) {
    return new IO(compose(f, this.__value))
};

IO 跟前面那几个 functor 不同的地方在于，它的 __value 是一个函数。它把不纯的操作（比如 IO、网络请求、DOM）包裹到一个函数内，从而延迟这个操作的执行。所以我们认为，IO 包含的是被包裹的操作的返回值。

var io_document = new IO(_ => window.document);

io_document.map(function(doc){ return doc.title });
//=> IO(document.title)

注意我们这里虽然感觉上返回了一个实际的值 IO(document.title)，但事实上只是一个对象：{ __value: [Function] }，它并没有执行，而是简单地把我们想要的操作存了起来，只有当我们在真的需要这个值得时候，IO 才会真的开始求值，这个特性我们称之为 惰性求值。（培提尔其乌斯：“这是怠惰啊！”）

是的，我们依然需要某种方法让 IO 开始求值，并且把它返回给我们。它可能因为 map 的调用链积累了很多很多不纯的操作，一旦开始求值，就可能会把本来很干净的程序给“弄脏”。但是去直接执行这些“脏”操作不同，我们把这些不纯的操作带来的复杂性和不可维护性推到了 IO 的调用者身上（嗯就是这么不负责任）。

下面我们来做稍微复杂点的事情，编写一个函数，从当前 url 中解析出对应的参数。

import _ from "lodash";

// 先来几个基础函数：
// 字符串
var split = _.curry((char, str) => str.split(char));
// 数组
var first = arr => arr[0];
var last = arr => arr[arr.length - 1];
var filter = _.curry((f, arr) => arr.filter(f));
//注意这里的 x 既可以是数组，也可以是 functor
var map = _.curry((f, x) => x.map(f)); 
// 判断
var eq = _.curry((x, y) => x == y);
// 结合
var compose = _.flowRight;


var toPairs = compose(map(split("=")), split("&"));
// toPairs("a=1&b=2")
//=> [["a", "1"], ["b", "2"]]

var params = compose(toPairs, last, split("?"));
// params("http://xxx.com?a=1&b=2")
//=> [["a", "1"], ["b", "2"]]

// 这里会有些难懂=。= 慢慢看
// 1.首先我们先对 url 调用 params 函数，得到类似[["a", "1"], ["b", "2"]]
//   这样的数组；
// 2.然后调用 filter(compose(eq(key), first))，这是一个过滤器，过滤的
//   条件是 compose(eq(key), first) 为真，它的意思就是只留下首项为 key
//   的数组；
// 3.最后调用 Maybe.of，把它包装起来。
// 4.这一系列的调用是针对 IO 的，所以我们用 map 把这些调用封装起来。
var getParam = key => map(compose(Maybe.of, filter(compose(eq(key), first)), params));

// 创建充满了洪荒之力的 IO！！！
var url = new IO(_ => window.location.href);
// 最终的调用函数！！！
var findParam = getParam(url);

// 上面的代码都是很干净的纯函数，下面我们来对它求值，求值的过程是非纯的。
// 假设现在的 url 是 http://xxx.com?a=1&b=2
// 调用 __value() 来运行它！
findParam("a").__value();
//=> Maybe(["a", "1"])

如果你还能坚持看到这里的话，不管看没看懂，已经是勇士了。在这篇文章里，我们先后提到了 Maybe、Either、IO 这三种强大的 functor，在链式调用、惰性求值、错误捕获、输入输出中都发挥着巨大的作用。事实上 functor 远不止这三种，但由于篇幅的问题就不再继续介绍了（哼才不告诉你其实是因为我还没看懂其它 functor 的原理）

但依然有问题困扰着我们：

如何处理嵌套的 functor 呢？（比如 Maybe(IO(42))）

如何处理一个由非纯的或者异步的操作序列呢？

在这个充满了容器和 functor 的世界里，我们手上的工具还不够多，函数式编程的学习还远远没有结束，在下一篇文章里会讲到 Monad 这个神奇的东西（然而我也不知道啥时候写下一篇，估计等到实习考核后吧OvO）。