从 redux 的纯函数到函数式编程

作者:王少飞

在做业务时我们用 react + redux 框架,其中 redux 的 reducers 是用的纯函数。这里什么是纯函数?为什么要用纯函数?纯函数的好处是什么?接下来的我们一起研究下。

redux 强调 reducers 一定要是纯函数

什么是纯函数

满足以上两条的函数成为纯函数:

  • 在相同的输入值时,需产生相同的输出。函数的输出和输入值以外的其他隐藏信息或状态无关,也和由I/O设备产生的外部输出无关
  • 不能有语义上可观察的函数副作用,诸如“触发事件”,使输出设备输出,或更改输出值以外物件的内容等

图一中slice函数在相同的输入时,输出总是一样的,并且arr并没有改变,所以是纯函数

图二中splice函数在输入相同是,输出并不相同,并且arr发生了改变,所以是非纯函数

// 纯函数
function plus1(a) {
     return a + 1;
}

// 这里在输入1时,返回的永远是2
plus1(1); // => 2;  


// 非纯函数
var b = 2;
function plus2(a) {
    return b + a;
}

plus2(1); // => 3;

// plus2引用了外部变量b,如果b发生变化,在输入相同的情况下,输出也会发生变化。
b = 3;
plus2(1); // => 4;

redux中的reducers为什么要用纯函数

如下图所示,如果我们把reducers的纯函数修改为不纯的函数:

纯函数的代码

修改为不纯的函数,我们在reducer内修改了旧的state变量

下面来看下redux是如何处理的

reducer将旧的状态(prev)和要修改的数据一起传进去,然后返回一个新的(next)状态,prev和next相比较来确定storge数据是否改变。如果我们用不纯的函数,prev和next将一致,就算数据改变,hasChanged也会是false。

函数式编程与纯函数

维基百科的解释不太通俗,我们来看下他具有那些特点:

  • 函数是"第一等公民"

所谓"第一等公民"(first class),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。

  • 只用"表达式",不用"语句"

"表达式"(expression)是一个单纯的运算过程,总是有返回值;"语句"(statement)是执行某种操作,没有返回值。函数式编程要求,只使用表达式,不使用语句。也就是说,每一步都是单纯的运算,而且都有返回值。 原因是函数式编程的开发动机,一开始就是为了处理运算(computation),不考虑系统的读写(I/O)。"语句"属于对系统的读写操作,所以就被排斥在外。 当然,实际应用中,不做I/O是不可能的。因此,编程过程中,函数式编程只要求把I/O限制到最小,不要有不必要的读写行为,保持计算过程的单纯性。

  • 没有"副作用"

所谓"副作用"(side effect),指的是函数内部与外部互动(最典型的情况,就是修改全局变量的值),产生运算以外的其他结果。 函数式编程强调没有"副作用",意味着函数要保持独立,所有功能就是返回一个新的值,没有其他行为,尤其是不得修改外部变量的值。

  • 不修改状态

上一点已经提到,函数式编程只是返回新的值,不修改系统变量。因此,不修改变量,也是它的一个重要特点。 在其他类型的语言中,变量往往用来保存"状态"(state)。不修改变量,意味着状态不能保存在变量中。函数式编程使用参数保存状态。

  • 引用透明

引用透明(Referential transparency),指的是函数的运行不依赖于外部变量或"状态",只依赖于输入的参数,任何时候只要参数相同,引用函数所得到的返回值总是相同的。 有了前面的第三点和第四点,这点是很显然的。其他类型的语言,函数的返回值往往与系统状态有关,不同的状态之下,返回值是不一样的。这就叫"引用不透明",很不利于观察和理解程序的行为。

从后面三点可以看出:函数式编程要求函数也会是纯函数。

函数式编程来举个例子

传统的编程语言可能是这样

var a = 1 + 2;
var b = a * 3;
var c = b - 4;

函数式编程是这样:

var result = subtract(multiply(add(1,2), 3), 4);

看下它有哪些好处:

  • 代码简洁,开发快速

函数式编程大量使用函数,减少了代码的重复,因此程序比较短,开发速度较快。

  • 接近自然语言,易于理解

函数式编程的自由度很高,可以写出很接近自然语言的代码。

  • 更方便的代码管理

函数式编程不依赖、也不会改变外界的状态,只要给定输入参数,返回的结果必定相同。因此,每一个函数都可以被看做独立单元,很有利于进行单元测试(unit testing)和除错(debugging),以及模块化组合。

  • 易于"并发编程" 函数式编程不需要考虑"死锁"(deadlock),因为它不修改变量,所以根本不存在"锁"线程的问题。不必担心一个线程的数据,被另一个线程修改,所以可以很放心地把工作分摊到多个线程,部署"并发编程"(concurrency)。

函数式编程深入理解(待续)

原文链接:http://ivweb.io/topic/58b41ab1aece9f5950397f07

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