面向对象与函数式编程的简单案例

疯狂的技术宅

发布于 2020-09-14 15:35:48

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发布于 2020-09-14 15:35:48

文章被收录于专栏：京程一灯京程一灯

介绍

先简要介绍一下面向对象和函数式编程。

两者都是编程范式，在允许和禁止的技术上有所不同。

有仅支持一种范式的编程语言，例如 Haskell（纯函数式）。

还有支持多种范式的语言，例如 JavaScript，你可以用 JavaScript 编写面向对象的代码或函数式代码，甚至可以将两者混合。

创建项目

在深入探究这两种编程范式之间的差异之前，先创建一个阶乘计算器项目。

首先创建所需的所有文件和文件夹，如下所示：

$ mkdir func-vs-oop
$ cd ./func-vs-oop
$ cat index.html
$ cat functional.js
$ cat oop.js

接下来在 index.html 内创建一个简单的表单。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <link rel="stylesheet" href="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.5.0/css/bootstrap.min.css" integrity="sha384-9aIt2nRpC12Uk9gS9baDl411NQApFmC26EwAOH8WgZl5MYYxFfc+NcPb1dKGj7Sk" crossorigin="anonymous">
  <script src="functional.js" defer></script>
</head>
<body>
  <div class="container mt-5">
    <div class="container mt-3 mb-5 text-center">
      <h2>Functional vs OOP</h2>
    </div>
    <form id="factorial-form">
      <div class="form-group">
        <label for="factorial">Factorial</label>
        <input class="form-control" type="number" name="factorial" id="factorial" />
      </div>
      <button type="submit" class="btn btn-primary">Calculate</button>
    </form>
    <div class="container mt-3">
      <div class="row mt-4 text-center">
        <h3>Result:</h3>
        <h3 class="ml-5" id="factorial-result"></h3>
      </div>
    </div>
  </div>
</body>
</html>

为了使界面看上去不那么丑陋，我们把 bootstrap 作为 CSS 框架。

如果在浏览器中显示这个 HTML，应该是这样的：

现在这个表单还没有任何操作。

我们的目标是实现一种逻辑，在该逻辑中你可以输入一个最大为 100 的数字。单击“Calculate”按钮后，结果应显示在 result-div 中。

下面分别以面向对象和函数式的方式来实现。

函数式实现

首先为函数式编程方法创建一个文件。

$ cat functional.js

首先，需要一个在将此文件加载到浏览器时要调用的函数。

该函数先获取表单，然后把我们需要的函数添加到表单的提交事件中。

function addSubmitHandler(tag, handler) {
  const form = getElement(tag);
  form.addEventListener('submit', handler);
}

addSubmitHandler("#factorial-form", factorialHandler);

首先声明一个名为 addSubmitHandler 的函数。

这个函数有两个参数，第一个是要在 HTML 中查找的标签，第二个是要绑定到 Element 的 commit-event 的函数。

接下来，通过传入#factorial-form 和函数名 factorialHandler 来调用此函数。

标签前面的 # 表明我们正在寻找 HTML 中的 id 属性。

如果现在尝试运行该代码，则会抛出错误，因为在任何地方都还没有定义函数 getElement 和 factorialHandler。

因此，首先在 addSubmitHandler 函数前面定义 getElement ，如下所示：

function getElement(tag) {
  return document.querySelector(tag);
}

这个函数非常简单，只返回通过传入的标记找到的 HTML元素。但是稍后我们将重用此功能。

现在添加 factorialHandler 函数来创建核心逻辑。

function factorialHandler(event) {
  event.preventDefault();

  const inputNumber = getValueFromElement('#factorial');

  try {
    const result = calculateFactorial(inputNumber);
    displayResult(result);
  } catch (error) {
    alert(error.message);
  } 
}

把事件传回后立即调用 preventDefault 。

这将阻止 Submit 事件的默认行为，你可以试试不调用 preventDefault 时单击按钮后会发生什么。

之后，通过调用 getValueFromElement 函数从输入字段中获取用户输入的值。在得到数字后，用函数 calculateFactorial 计算阶乘，然后通过将结果传递给函数 displayResult 将结果展示到页面。

如果该值的格式不正确或者数字大于 100，将会抛出错误并弹出 alert。

下一步，创建另外两个辅助函数：getValueFromElement 和 displayResult，并将它们添加到 getElement 函数后面。

function getValueFromElement(tag) {
  return getElement(tag).value;
}

function displayResult(result) {
  getElement('#factorial-result').innerHTML = result
}

这两个函数都使用我们的 getElement 函数。这种可重用性是为什么函数式编程如此有效的一个原因。

为了使它更加可重用，可以在 displayResult 上添加名为 tag 第二个参数。

这样就可以动态设置应该显示结果的元素。

但是在本例中，我用了硬编码的方式。

接下来，在 factoryHandler 前面创建 calculateFactorial 函数。

function calculateFactorial(number) {
  if (validate(number, REQUIRED) && validate(number, MAX_LENGTH, 100) && validate(number, IS_TYPE, 'number')) {
    return factorial(number);
  } else {
    throw new Error(
      'Invalid input - either the number is to big or it is not a number'
    );
  }
}

接着创建一个名为 validate 的函数来验证参数 number 是否为空且不大于 100，且类型为 number。如果检查通过，就调用 factorial 函数并返回其结果。如果没有通过，则抛出在 factorialHandler 函数中捕获的错误。

const MAX_LENGTH = 'MAX_LENGTH';
const IS_TYPE = 'IS_TYPE';
const REQUIRED = 'REQUIRED';

function validate(value, flag, compareValue) {
  switch (flag) {
    case REQUIRED:
      return value.trim().length > 0;
    case MAX_LENGTH:
      return value <= compareValue;
    case IS_TYPE:
      if (compareValue === 'number') {
        return !isNaN(value);
      } else if (compareValue === 'string') {
        return isNaN(value);
      }
    default:
      break;
  }
}

在这个函数中，用 switch 来确定要执行的验证范式类型。这只是一个简单的值验证。

然后在 calculateFactorial 声明的前面添加实际的 factor 函数。这是最后一个函数。

function factorial(number) {
  let returnValue = 1;
  for (let i = 2; i <= number; i++) {
    returnValue = returnValue * i;
  }
  return returnValue;
}

最终的 functional.js 文件下所示：

const MAX_LENGTH = 'MAX_LENGTH';
const IS_TYPE = 'IS_TYPE';
const REQUIRED = 'REQUIRED';

function getElement(tag) {
  return document.querySelector(tag);
}

function getValueFromElement(tag) {
  return getElement(tag).value;
}

function displayResult(result) {
  getElement('#factorial-result').innerHTML = result
}

function validate(value, flag, compareValue) {
  switch (flag) {
    case REQUIRED:
      return value.trim().length > 0;
    case MAX_LENGTH:
      return value <= compareValue;
    case IS_TYPE:
      if (compareValue === 'number') {
        return !isNaN(value);
      } else if (compareValue === 'string') {
        return isNaN(value);
      }
    default:
      break;
  }
}

function factorial(number) {
  let returnValue = 1;
  for (let i = 2; i <= number; i++) {
    returnValue = returnValue * i;
  }
  return returnValue;
}

function calculateFactorial(number) {
  if (validate(number, REQUIRED) && validate(number, MAX_LENGTH, 100) && validate(number, IS_TYPE, 'number')) {
    return factorial(number);
  } else {
    throw new Error(
      'Invalid input - either the number is to big or it is not a number'
    );
  }
}

function factorialHandler(event) {
  event.preventDefault();

  const inputNumber = getValueFromElement('#factorial');

  try {
    const result = calculateFactorial(inputNumber);
    displayResult(result);
  } catch (error) {
    alert(error.message);
  } 
}

function addSubmitHandler(tag, handler) {
  const form = getElement(tag);
  form.addEventListener('submit', handler);
}

addSubmitHandler("#factorial-form", factorialHandler);

在这种方法中，我们专门处理函数。每个函数都只有一个目的，大多数函数可以在程序的其他部分中重用。

对于这个简单的 Web 程序，使用函数式的方法有些过分了。接着将编写相同的功能，只不过这次是面向对象的。

面向对象的实现

首先，需要将 index.html 文件的脚本标签中的 src 更改为以下内容。

<script src="oop.js" defer></script>

然后创建 oop.js 文件。

$ cat oop.js

对于面向对象方法，我们要创建三种不同的类，一种用于验证，一种用于阶乘计算，另一种用于处理表单。

先是创建处理表单的类。

class InputForm {
  constructor() {
    this.form = document.getElementById('factorial-form');
    this.numberInput = document.getElementById('factorial');

    this.form.addEventListener('submit', this.factorialHandler.bind(this));
  }

  factorialHandler(event) {
    event.preventDefault();

    const number = this.numberInput.value;

    if (!Validator.validate(number, Validator.REQUIRED) 
      || !Validator.validate(number, Validator.MAX_LENGTH, 100)
      || !Validator.validate(number, Validator.IS_TYPE, 'number'))
      {
        alert('Invalid input - either the number is to big or it is not a number');
        return;
      }

      const factorial = new Factorial(number);
      factorial.display();
  }
}

new InputForm();

在构造函数中获取 form-element 和 input-element 并将其存储在类变量（也称为属性）中。之后将方法 factorialHandler 添加到 Submit-event 中。在这种情况下需要把类的 this 绑定到方法。如果不这样做，将会得到一个引用错误，例如调用 this.numberInput.value 将会是 undefined。之后以事件为参数创建类方法 factorialHandler。

该方法的代码看起来应该有点熟悉，例如 if 语句检查输入值是否有效，就像在 calculateFactorial 函数中所做的那样。Validator.validate 是对我们仍然需要创建的 Validator 类中的静态方法的调用。如果使用静态方法，则无需初始化对象的新实例。验证通过后创建 Factorial 类的新实例，传递输入值，然后将计算的结果显示给用户。

接下来在 InputForm 类前面创建 Validator 类。

class Validator {
  static MAX_LENGTH = 'MAX_LENGTH';
  static IS_TYPE = 'IS_TYPE';
  static REQUIRED = 'REQUIRED';

  static validate(value, flag, compareValue) {
    switch (flag) {
      case this.REQUIRED:
        return value.trim().length > 0;
      case this.MAX_LENGTH:
        return value <= compareValue;
      case this.IS_TYPE:
        if (compareValue === 'number') {
          return !isNaN(value);
        } else if (compareValue === 'string') {
          return isNaN(value);
        }
      default:
        break;
    }
  }
}

这个类内部的所有内容都是静态的，所以我们不需要任何构造函数。

这样做的好处是不需要在每次使用它时都初始化该类。

validate 与 validate 函数与我们的 functional.js 几乎完全相同。

接下来在 Validator 类的后面创建 Factorial 类。

class Factorial {
  constructor(number) {
    this.resultElement = document.getElementById('factorial-result');
    this.number = number;
    this.factorial = this.calculate();
  }

  calculate() {
    let returnValue = 1;
    for (let i = 2; i <= this.number; i++) {
      returnValue = returnValue * i;
    }
    return returnValue;
  }

  display() {
    this.resultElement.innerHTML = this.factorial;
  }
}

在初始化这个类的实例后，我们获得 resultElement 并将其存储为属性以及我们传入的数字。

之后调用方法 calculate 并将其返回值存储在属性中。calculate 方法包含与 functional.js 中的 factor 函数相同的代码。最后是 display 方法，该方法将结果元素的 innerHTML 设置为现实计算出的阶乘数。

完整的 oop.js 文件如下所示。

class Validator {
  static MAX_LENGTH = 'MAX_LENGTH';
  static IS_TYPE = 'IS_TYPE';
  static REQUIRED = 'REQUIRED';

  static validate(value, flag, compareValue) {
    switch (flag) {
      case this.REQUIRED:
        return value.trim().length > 0;
      case this.MAX_LENGTH:
        return value <= compareValue;
      case this.IS_TYPE:
        if (compareValue === 'number') {
          return !isNaN(value);
        } else if (compareValue === 'string') {
          return isNaN(value);
        }
      default:
        break;
    }
  }
}

class Factorial {
  constructor(number) {
    this.resultElement = document.getElementById('factorial-result');
    this.number = number;
    this.factorial = this.calculate();
  }

  calculate() {
    let returnValue = 1;
    for (let i = 2; i <= this.number; i++) {
      returnValue = returnValue * i;
    }
    return returnValue;
  }

  display() {
    this.resultElement.innerHTML = this.factorial;
  }
}

class InputForm {
  constructor() {
    this.form = document.getElementById('factorial-form');
    this.numberInput = document.getElementById('factorial');

    this.form.addEventListener('submit', this.factorialHandler.bind(this));
  }

  factorialHandler(event) {
    event.preventDefault();

    const number = this.numberInput.value;

    if (!Validator.validate(number, Validator.REQUIRED) 
      || !Validator.validate(number, Validator.MAX_LENGTH, 100)
      || !Validator.validate(number, Validator.IS_TYPE, 'number'))
      {
        alert('Invalid input - either the number is to big or it is not a number');
        return;
      }

      const factorial = new Factorial(number);
      factorial.display();
  }
}

new InputForm();

我们创建了三个类来处理程序的三个不同的功能：