RxJS 系列之一 - Functional Programming 簡介

RxJS 系列目錄

• RxJS 系列之一 - Functional Programming 簡介 (本文)
• RxJS 系列之二 - Observable 詳解
• RxJS 系列之三 - Operators 詳解
• RxJS 系列之四 - Subject 詳解
• RxJS 系列之五 - RxJS 實戰 (未完成)
• RxJS 系列之六 - RxJS 在 Angular 2 中的應用 (未完成)

什麼是函數式編程

簡單說，"函數式編程"是一種 "編程範式"（programming paradigm），也就是如何編寫程序的方法論。

它屬於 "結構化編程" 的一種，主要思想是把運算過程儘可能寫成一系列嵌套的函數調用。舉例來講，如今有這樣一個數學表達式：

(5+6) - 1 * 3複製代碼

傳統的過程式編程，可能這樣寫：

var a = 5 + 6;
var b = 1 * 3;
var c = a - b;複製代碼

函數式編程要求使用函數，咱們能夠把運算定義成不一樣的函數：

const add = (a, b) => a + b;
const mul = (a, b) => a * b;
const sub = (a,b) => a - b;

sub(add(5,6), mul(1,3));複製代碼

咱們把每一個運算包成一個個不一樣的函數，而且根據這些函數組合出咱們要的結果，這就是最簡單的函數式編程。

函數式編程基礎條件

函數爲一等公民 (First Class)

所謂 "一等公民"（first class），指的是函數與其餘數據類型同樣，處於平等地位，能夠賦值給其餘變量，也能夠做爲參數，傳入另外一個函數，或者做爲其它函數的返回值。

函數賦值給變量：

const greet = function(msg) { console.log(`Hello ${msg}`); }
greet('Semlinker'); // Output: 'Hello Semlinker'複製代碼

函數做爲參數：

const logger = function(msg) { console.log(`Hello ${msg}`); };
const greet = function(msg, print) { print(msg); };
greet('Semlinker', logger);複製代碼

函數做爲返回值：

const a = function(a) {
  return function(b) {
    return a + b;
  };
};
const add5 = a(5);
add5(10); // Output: 15複製代碼

函數式編程重要特性

只用表達式，不用語句

"表達式"（expression）是一個單純的運算過程，老是有返回值；"語句"（statement）是執行某種操做，沒有返回值。函數式編程要求，只使用表達式，不使用語句。也就是說，每一步都是單純的運算，並且都有返回值。

緣由是函數式編程的開發動機，一開始就是爲了處理運算（computation），不考慮系統的讀寫（I/O）。"語句"屬於對系統的讀寫操做，因此就被排斥在外。

Pure Function

Pure Function (純函數) 的特色：

• 給定相同的輸入參數，老是返回相同的結果
• 沒有產生任何反作用
• 沒有依賴外部變量的值

所謂 "反作用")（side effect），是指函數內作了與自己運算無關的事，好比修改某個全局變量的值，或發送 HTTP 請求，甚至函數體內執行 console.log 都算是反作用。函數式編程強調函數不能有反作用，也就是函數要保持純粹，只執行相關運算並返回值，沒有其餘額外的行爲。

前端中常見的產生反作用的場景：

• 發送 HTTP 請求
• 函數內調用 logger 函數，如 console.log、console.dir 等
• 修改外部變量的值
• 函數內執行 DOM 操做

接下來咱們看一下純函數與非純函數的具體示例：

純函數示例：

const double = (number) => number * 2;
double(5);複製代碼

非純函數示例：

Math.random(); // => 0.3384159509502669
Math.random(); // => 0.9498302571942787
Math.random(); // => 0.9860841663478281複製代碼

不修改狀態 - 利用參數保存狀態

函數式編程只是返回新的值，不修改系統變量。所以，不修改變量，也是它的一個重要特色。

在其餘類型的語言中，變量每每用來保存"狀態"（state）。不修改變量，意味着狀態不能保存在變量中。函數式編程使用參數保存狀態，最好的例子就是遞歸，具體示例以下：

function findIndex(arr, predicate, start = 0) {
    if (0 <= start && start < arr.length) {
        if (predicate(arr[start])) {
            return start;
        }
        return findIndex(arr, predicate, start+1);
    }
}
findIndex(['a', 'b'], x => x === 'b'); // 查找數組中'b'的索引值複製代碼

示例中的 findIndex 函數用於查找數組中某個元素的索引值，咱們經過 start 參數來保存當前的索引值，這就是利用參數保存狀態。

引用透明

引用透明（Referential transparency），指的是函數的運行不依賴於外部變量或 "狀態"，只依賴於輸入的參數，任什麼時候候只要參數相同，引用函數所獲得的返回值老是相同的。

非引用透明的示例：

const FIVE = 5;
const addFive = (num) => num + FIVE;
addFive(10);複製代碼

函數式編程的優點

1.代碼簡潔，開發快速

函數式編程大量使用函數，減小了代碼的重複，所以程序比較短，開發速度較快。

2.接近天然語言，易於理解，可讀性高

函數式編程的自由度很高，能夠寫出很接近天然語言的代碼。咱們能夠經過一系列的函數，封裝數據的處理過程，代碼會變得很是簡潔且可讀性高，具體參考如下示例：

[1,2,3,4,5].map(x => x * 2).filter(x => x > 5).reduce((p,n) => p + n);複製代碼

3.可維護性高、方便代碼管理

函數式編程不依賴、也不會改變外界的狀態，只要給定輸入參數，返回的結果一定相同。所以，每個函數均可以被看作獨立單元，頗有利於進行單元測試（unit testing）和除錯（debugging），以及模塊化組合。

4.易於"併發編程"

函數式編程不須要考慮"死鎖"（deadlock），由於它不修改變量，因此根本不存在"鎖"線程的問題。沒必要擔憂一個線程的數據，被另外一個線程修改，因此能夠很放心地把工做分攤到多個線程，部署"併發編程"（concurrency）。

函數式編程中經常使用方法

forEach

在 ES 5 版本以前，咱們只能經過 for 循環遍歷數組：

var heroes = ['Windstorm', 'Bombasto', 'Magneta', 'Tornado'];
for (var i =0, len = heroes.length; i < len; i++) {
  console.log(heroes[i]);
}複製代碼

在 ES 5 版本以後，咱們可使用 forEach 方法，實現上面的功能：

forEach 方法簽名：

array.forEach(callback[, thisArg])複製代碼

參數說明：

• callback - 對數組中每一項，進行處理的函數
  • currentValue - 數組中正在處理的當前元素
  • index - 數組中正在處理的當前元素的索引
  • array - 處理的數組
• thisArg (可選的) - 設置執行 callback 函數時，this 的值

以上示例 forEach 方法實現：

var heroes = ['Windstorm', 'Bombasto', 'Magneta', 'Tornado'];
heroes.forEach(name => console.log(name));複製代碼

map

在 ES 5 版本以前，對於上面的示例，若是咱們想給每一個英雄的名字添加一個前綴，但不改變原來的數組，咱們能夠這樣實現：

var heroes = ['Windstorm', 'Bombasto', 'Magneta', 'Tornado'];
var prefixedHeroes = [];
for (var i =0, len = heroes.length; i < len; i++) {
  prefixedHeroes.push('Super_' + heroes[i]);
}複製代碼

在 ES 5 版本以後，咱們可使用 map 方法，方便地實現上面的功能。

map 方法簽名：

const new_array = arr.map(callback[, thisArg])複製代碼

參數說明：

• callback - 對數組中每一項，進行映射處理的函數
  • currentValue - 數組中正在處理的當前元素
  • index - 數組中正在處理的當前元素的索引
  • array - 處理的數組
• thisArg (可選的) - 設置執行 callback 函數時，this 的值

以上示例 map 方法實現：

var heroes = ['Windstorm', 'Bombasto', 'Magneta', 'Tornado'];
var prefixedHeroes = heroes.map(name => 'Super_' + name);複製代碼

filter

在 ES 5 版本以前，對於 heroes 數組，咱們想獲取名字中包含 m 字母的英雄，咱們能夠這樣實現：

var heroes = ['Windstorm', 'Bombasto', 'Magneta', 'Tornado'];
var filterHeroes = [];
for (var i =0, len = heroes.length; i < len; i++) {
  if(/m/i.test(heroes[i])) {
    filterHeroes.push(heroes[i]);
  }
}複製代碼

在 ES 5 版本以後，咱們可使用 filter 方法，方便地實現上面的功能。

filter 方法簽名：

var new_array = arr.filter(callback[, thisArg])複製代碼

參數說明：

• callback - 用來測試數組的每一個元素的函數。調用時使用參數 (element, index, array)。返回true表示保留該元素（經過測試），false則不保留。
• thisArg (可選的) - 設置執行 callback 函數時，this 的值

以上示例 filter 方法實現：

var heroes = ['Windstorm', 'Bombasto', 'Magneta', 'Tornado'];
var filterRe = /m/i;
var filterHeroes = heroes.filter(name => filterRe.test(name));複製代碼

參考資源

• 函數式編程初探
• 30天精通RxJS(02) 函數式編程基本概念