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。
一、容器、Functor
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')
Container.prototype.map = function(f){ return Container.of(f(this.__value)) }
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)
二、错误处理、Either
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));
// 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)); }
Right.of("Hello").map(str => str + " World!"); // Right("Hello World!") Left.of("Hello").map(str => str + " World!"); // Left("Hello")
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。
三、IO
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; }
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)) };
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,getParam是一个接受IO(url),返回一个新的接受 key 的函数; // 2.我们先对 url 调用 params 函数,得到类似[['a', '1'], ['b', '2']] // 这样的数组; // 3.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; // 4.最后调用 Maybe.of,把它包装起来。 // 5.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 = url => key => map(compose(Maybe.of, filter(compose(eq(key), first)), params))(url); // 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'])
四、总结
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:
1. 如何处理嵌套的 Functor 呢?(比如 Maybe(IO(42)))
2. 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)。
五、参考
1、https://github.com/MostlyAdequate/mostly-adequate-guide
2、http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/1006_qiujt_jsfunctional/
3、《JavaScript函数式编程》【美】迈克尔·佛格斯