即学即用系列一:纯函数

最近一直在思考如何通过文章或者培训快速提升团队的编码能力,总结下来其实技术的学习分为两类:一种是系统性的学习,比如学习一门语言,学习一个开发框架,这更需要自己从入门到进阶再到实践一步步系统性的学习,单靠几篇文章或者几次培训,效果并不明显;还有一种是技巧性的学习,比如某些编程实践、设计原则,其实并没有多么复杂,但是不知道就不会用,知道了就会有意识去用,就好比玩微信游戏跳一跳,在某些方块上停留一段时间就会获得加分,不知道的时候根本想不到,知道了以后想不用都难。于是就有了《即学即用》这个系列的文章。

系列第一篇,就从纯函数开始,由于我是前端方向,所以就从JavaScript语言中的纯函数说起。

什么是纯函数

纯函数是函数式编程中非常重要的一个概念,简单来说,就是一个函数的返回结果只依赖于它的参数,并且在执行过程中没有副作用,我们就把这个函数叫做纯函数。

下面我们来划重点:

  1. 函数的返回结果只依赖于它的参数
  2. 函数执行过程中没有副作用

首先来解释第一点:函数的返回结果只依赖于它的参数

const a = 1
const impure = (b)=>a + b
impure(2) // 3

上面代码中,impure函数不是一个纯函数,因为它的返回结果依赖外部变量a,因为a是有可能变化的,所以我们不能保证impure(2)的值永远是3。虽然impure函数的代码没有变化,传入的参数也没有变化,但它的返回值是不可预料的。我们再来改写一下:

const a = 1
const pure = (x, b) => x + b
pure(1,2) //3

现在,pure的返回结果只依赖于它的参数xb,就是说,只要代码不变,pure(1, 2)的返回值永远是3。

这就是纯函数的第一个条件:函数的返回结果只依赖于它的参数

接下来解释第二点:函数执行中没有副作用

副作用是指:在计算结果的过程中,系统状态的一种变化,或者与外部世界进行的可观察的交互。我们再看一个例子:

var values = { a: 1 };

function impureFunction ( items ) {
  var b = 1;

  items.a = items.a * b + 2;

  return items.a;
}

var c = impureFunction( values );
values.a // 3

在上面的代码中,我们改变了参数对象中的一个属性。由于我们定义的函数改变的对象在我们的函数作用域之外,导致这个函数成为“不纯”的函数。

var values = { a: 1 };

function pureFunction ( a ) {
  var b = 1;

  a = a * b + 2;

  return a;
}

var c = pureFunction( values.a );
values.a // 1

上面的代码,我们只计算了作用域内的局部变量,没有任何作用域外部的变量被改变,因此这个函数是“纯函数”。

除了修改外部的变量,一个函数在执行过程中还有很多方式产生外部可观察的变化,比如说调用 DOM API 修改页面,或者你发送了 Ajax 请求,还有调用 window.reload刷新浏览器,甚至是 console.log 往控制台打印数据也是副作用。

纯函数很严格,也就是说你几乎除了计算数据以外什么都不能干,计算的时候还不能依赖除了函数参数以外的数据。

我们再来用JavaScript中常用的两个方法slicesplice来举一个例子:

var array1 = [0,1,2,3,4,5,6];
var array2 = [0,1,2,3,4,5,6];

var spliceArray = array1.splice(0,2);
var sliceArray = array2.slice(0,2);

console.log('array1: ' + array1);
console.log('spliceArray: ' + spliceArray);

console.log('array2: ' + array2);
console.log('sliceArray: ' + sliceArray); 

运行结果:

array1: 2,3,4,5,6
spliceArray: 0,1
array2: 0,1,2,3,4,5,6
sliceArray: 0,1

可以看到,slicesplice的作用是大致相同的,但是splice改变了原数组,而slice却没有,实际开发中,slice这种不改变原数组的方式更安全一些,改变原始数组,是一种副作用

非纯函数带来的副作用

既然我们推荐纯函数,那么肯定是因为非纯函数有缺陷。我们看下面的代码:

function getName(obj){
    return obj.name;
}
function getAge(obj){
  return obj.age;
}
function sayHi(person){
  console.log('I am' + getName(person) + ',and I am' + getAge(person) + 'years old');
}

var Tom = {
  name: 'TOM',
  age: 26
};

sayHi(Tom);

我们说sayHi不熟纯函数,它依赖于getNamegetAge两个函数,如果我不小心改变了其中某个函数的功能,这将使得sayHi这个函数出现错误。当网页变得复杂,且由多人维护的时候,bug调试会变得非常复杂。

使用纯函数的优点

1. 可复用性

纯函数仅依赖于传入的参数,这意味着你可以随意将这个函数移植到别的代码中,只需要提供踏需要的参数即可。如果是非纯函数,有可能你需要一根香蕉,却需要将整个香蕉树搬过去。

2. 可测试性

纯函数非常容易进行单元测试,因为不需要考虑上下文环境,只需要考虑输入和输出。

3. 并行代码

纯函数是健壮的,改变执行次序不会对系统造成影响,因此纯函数的操作可以并行执行。

总结

虽然纯函数有很多优点,但也要避免滥用的情况。函数越纯,对环境依赖越小,往往意味着要传入更多的参数。我们的最终目的是:让你的代码尽可能简单易懂和灵活。这篇文章主要介绍了JavaScript中纯函数的概念,但是在很多其他开发语言中,纯函数的概念是一样通用的,比如笔者正在自学的JAVA,欢迎大家针对各种语言中对纯函数的理解和我一起讨论。

原文发布于微信公众号 - 司想君(sxjsaylife)

原文发表时间:2018-02-25

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