JavaScript函数式编程

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深入的理解javascript的函数式编程,匿名函数,闭包,能够帮助你编写更加优秀的javascript代码

JavaScript 中的函数式编程

JavaScript 是一门被误解甚深的语言,由于早期的 web 开发中,充满了大量的 copy-paste 代码,因此平时可以见到的 JavaScript 代码质量多半不高,而且 JavaScript 代码总是很飞动的不断闪烁的 gif 广告,限制网页内容的复制等联系在一起的,因此包括 Web 开发者在内的很多人根本不愿意去学习 JavaScript。

这种情形在 ajax 复兴时得到了彻底的扭转,Google Map,Gmail 等 Ajax 应用的出现使人们惊叹:原来 JavaScript 还可以做这样的事!很快,大量优秀的 JavaScript/Ajax 框架不断出现,比如 Dojo,Prototype,jQuery,ExtJS 等等。这些代码在给页面带来绚丽的效果的同时,也让开发者看到函数式语言代码的优雅。

函数式编程风格

在 JavaScript 中,函数本身为一种特殊对象,属于顶层对象,不依赖于任何其他的对象而存在,因此可以将函数作为传出 / 传入参数,可以存储在变量中,以及一切其他对象可以做的事情 ( 因为函数就是对象 )。

JavaScript 被称为有着 C 语法的 LISP,LISP 代码的一个显著的特点是大量的括号以及前置的函数名,比如:

清单 4. LISP 中的加法
 (+ 1 3 4 5 6 7)

加号在 LISP 中为一个函数,这条表达式的意思为将加号后边的所有数字加起来,并将值返回,JavaScript 可以定义同样的求和函数:

清单 5. JavaScript 中的求和
function sum(){ 
  var res = 0; 
  for ( var i = 0, len = arguments.length; i < len; i++){ 
 res += parseInt(arguments[i]); 
	 } 
  return res; 
 } 

 print(sum(1,2,3)); 
 print(sum(1,2,3,4,6,7,8));

运行此段代码,得到如下结果:

 6 
 31

如果要完全模拟函数式编码的风格,我们可以定义一些诸如:

清单 6. 一些简单的函数抽象
  function add(a, b){  return a+b; } 
  function sub(a, b){  return a-b; } 
  function mul(a, b){  return a*b; } 
  function div(a, b){  return a/b; } 
  function rem(a, b){  return a%b; } 
  function inc(x){  return x + 1; } 
  function dec(x){  return x - 1; } 
  function equal(a, b){  return a==b; } 
  function great(a, b){  return a>b; } 
  function less(a, b){  return a<b; }

这样的小函数以及谓词,那样我们写出的代码就更容易被有函数式编程经验的人所接受:

清单 7. 函数式编程风格
 // 修改之前的代码
  function factorial(n){ 
  if (n == 1){ 
  return 1; 
 } else { 
  return factorial(n - 1) * n; 
	 } 
 } 

 // 更接近“函数式”编程风格的代码
  function factorial(n){ 
     if (equal(n, 1)){ 
         return 1; 
    } else { 
         return mul(n, factorial(dec(n))); 
    } 
 }

闭包及其使用

闭包是一个很有趣的主题,当在一个函数 outter 内部定义另一个函数 inner,而 inner 又引用了 outter 作用域内的变量,在 outter 之外使用 inner 函数,则形成了闭包。描述起来虽然比较复杂,在实际编程中却经常无意的使用了闭包特性。

清单 8. 一个闭包的例子
function outter(){ 
  var n = 0; 
  return 
				 function (){ 
  return n++; 
 } 
 } 

  var o1 = outter(); 
 o1();//n == 0 
 o1();//n == 1 
 o1();//n == 2 
  var o2 = outter(); 
 o2();//n == 0 
 o2();//n == 1

匿名函数 function(){return n++;} 中包含对 outter 的局部变量 n 的引用,因此当 outter 返回时,n 的值被保留 ( 不会被垃圾回收机制回收 ),持续调用 o1(),将会改变 n 的值。而 o2 的值并不会随着 o1() 被调用而改变,第一次调用 o2 会得到 n==0 的结果,用面向对象的术语来说,就是 o1 和 o2 为不同的 实例,互不干涉。

总的来说,闭包很简单,不是吗?但是,闭包可以带来很多好处,比如我们在 Web 开发中经常用到的:

清单 9. jQuery 中的闭包
 var con = $("div#con"); 
 setTimeout( function (){ 
 con.css({background:"gray"}); 
 }, 2000);

上边的代码使用了 jQuery 的选择器,找到 id 为 con 的 div 元素,注册计时器,当两秒中之后,将该 div 的背景色设置为灰色。这个代码片段的神奇之处在于,在调用了 setTimeout 函数之后,con 依旧被保持在函数内部,当两秒钟之后,id 为 con 的 div 元素的背景色确实得到了改变。应该注意的是,setTimeout 在调用之后已经返回了,但是 con 没有被释放,这是因为 con 引用了全局作用域里的变量 con。

使用闭包可以使我们的代码更加简洁,关于闭包的更详细论述可以在参考信息中找到。由于闭包的特殊性,在使用闭包时一定要小心,我们再来看一个容易令人困惑的例子:

清单 10. 错误的使用闭包
  var outter = []; 
  function clouseTest () { 
  var array = ["one", "two", "three", "four"]; 
  for ( var i = 0; i < array.length;i++){ 
  var x = {}; 
		 x.no = i; 
		 x.text = array[i]; 
 x.invoke =  function (){ 
 print(i); 
		 } 
		 outter.push(x); 
	 } 
 }

上边的代码片段很简单,将多个这样的 JavaScript 对象存入 outter 数组:

清单 11. 匿名对象
 { 
 no : Number, 
 text : String, 
 invoke :  function (){ 
 // 打印自己的 no 字段
	 } 
 }

我们来运行这段代码:

清单 12. 错误的结果
 clouseTest();// 调用这个函数,向 outter 数组中添加对象
 for ( var i = 0, len = outter.length; i < len; i++){ 
	 outter[i].invoke(); 
 }

出乎意料的是,这段代码将打印:

 4 
 4 
 4 
 4

而不是 1,2,3,4 这样的序列。让我们来看看发生了什么事,每一个内部变量 x 都填写了自己的 no,text,invoke 字段,但是 invoke 却总是打印最后一个 i。原来,我们为 invoke 注册的函数为:

清单 13. 错误的原因
function invoke(){ 
 print(i); 
 }

每一个 invoke 均是如此,当调用 outter[i].invoke 时,i 的值才会被去到,由于 i 是闭包中的局部变量,for 循环最后退出时的值为 4,因此调用 outter 中的每个元素都会得到 4。因此,我们需要对这个函数进行一些改造:

清单 14. 正确的使用闭包
 var outter = []; 
 function clouseTest2(){ 
  var array = ["one", "two", "three", "four"]; 
  for ( var i = 0; i < array.length;i++){ 
  var x = {}; 
		 x.no = i; 
		 x.text = array[i]; 
 x.invoke =  function (no){ 
  return 
				 function (){ 
 print(no); 
			 } 
		 }(i); 
		 outter.push(x); 
	 } 	
 }

通过将函数 柯里化,我们这次为 outter 的每个元素注册的其实是这样的函数:

 //x == 0 
 x.invoke =  function (){print(0);} 
 //x == 1 
 x.invoke =  function (){print(1);} 
 //x == 2 
 x.invoke =  function (){print(2);} 
 //x == 3 
 x.invoke =  function (){print(3);}

这样,就可以得到正确的结果了。

实际应用中的例子

好了,理论知识已经够多了,我们下面来看看现实世界中的 JavaScript 函数式编程。有很多人为使 JavaScript 具有面向对象风格而做出了很多努力 (JavaScript 本身具有 可编程性),事实上,面向对象并非必须,使用函数式编程或者两者混合使用可以使代码更加优美,简洁。

jQuery 是一个非常优秀 JavaScript/Ajax 框架,小巧,灵活,具有插件机制,事实上,jQuery 的插件非常丰富,从表达验证,客户端图像处理,UI,动画等等。而 jQuery 最大的特点正如其宣称的那样,改变了人们编写 JavaScript 代码的风格。

优雅的 jQuery

有经验的前端开发工程师会发现,平时做的最多的工作有一定的模式:选择一些 DOM 元素,然后将一些规则作用在这些元素上,比如修改样式表,注册事件处理器等。因此 jQuery 实现了完美的 CSS 选择器,并提供跨浏览器的支持:

清单 15. jQuery 选择器
  var cons = $("div.note");// 找出所有具有 note 类的 div 
  var con = $("div#con");// 找出 id 为 con 的 div 元素
  var links = $("a");// 找出页面上所有的链接元素

当然,jQuery 的选择器规则非常丰富,这里要说的是:用 jQuery 选择器选择出来的 jQuery 对象本质上是一个 List,正如 LISP 语言那样,所有的函数都是基于 List 的。

有了这个 List,我们可以做这样的动作:

清单 16. jQuery 操作 jQuery 对象 (List)
 cons.each( function (index){ 
 $( this ).click( function (){ 
 //do something with the node 
	 }); 
 });

想当与对 cons 这个 List中的所有元素使用 map( 还记得我们前面提到的 map 吗? ),操作结果仍然为一个 List。我们可以任意的扩大 / 缩小这个列表,比如:

清单 17. 扩大 / 缩小 jQuery 集合
 cons.find("span.title");// 在 div.note 中进行更细的筛选
 cons.add("div.warn");// 将 div.note 和 div.warn 合并起来
 cons.slice(0, 5);// 获取 cons 的一个子集

现在我们来看一个小例子,假设有这样一个页面:

清单 18. 页面的 HTML 结构
 <div> 
 <span>Hello, world</span> 
 </div> 
 <div> 
 <span>345</span> 
 </div> 
 <div> 
 <span>Hello, world</span> 
 </div> 
 <div> 
 <span>67</span> 
 </div> 
 <div> 
 <span>483</span> 
 </div>

效果如下:

图 1. 过滤之前的效果

image002

我们通过 jQuery 对包装集进行一次过滤,jQuery 的过滤函数可以使得选择出来的列表对象只保留符合条件的,在这个例子中,我们保留这样的 div,当且仅当这个 div 中包含一个类名为 title 的 span,并且这个 span 的内容为数字:

清单 19. 过滤集合
 var cons = $("div.note").hide();// 选择 note 类的 div, 并隐藏
 cons.filter( function (){ 
  return $( this ).find("span.title").html().match(/^\d+$/); 
 }).show();

效果如下图所示:

图 2. 过滤之后的效果

image003

我们再来看看 jQuery 中对数组的操作 ( 本质上来讲,JavaScript 中的数组跟 List 是很类似的 ),比如我们在前面的例子中提到的 map 函数,过滤器等:

清单 20. jQuery 对数组的函数式操作
 var mapped = $.map([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10], 
  function (n){ 
  return n + 1; 
 }); 
  var greped = $.grep([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10], 
  function (n){ 
  return n % 2 == 0; 
 });

mapped 将被赋值为 :

 [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

而 greped 则为:

 [2, 4, 6, 8, 10]

我们再来看一个更接近实际的例子:

清单 21. 一个页面刷新的例子
function update(item){ 
  return 
				 function (text){ 
 $("div#"+item).html(text); 
	 } 
 } 
 function refresh(url, callback){ 
  var params = { 
 type : "echo", 
 data : ""
	 }; 
 $.ajax({ 
 type:"post", 
		 url:url, 
 cache: false , 
 async: true , 
 dataType:"json", 
		 data:params, 

 success:  function (data, status){ 
			 callback(data); 
		 }, 

 error:  function (err){ 
 alert("error : "+err); 
		 } 
	 }); 
 } 
 refresh("action.do/op=1", update("content1")); 
 refresh("action.do/op=2", update("content2")); 
 refresh("action.do/op=3", update("content3"));

首先声明一个柯里化的函数 update,这个函数会将传入的参数作为选择器的 id,并更新这个 div 的内容 (innerHTML)。然后声明一个函数 refresh,refresh 接受两个参数,第一个参数为服务器端的 url,第二个参数为一个回调函数,当服务器端成功返回时,调用该函数。

然后我们陆续调用三次 refresh,每次的 url 和 id 都不同,这样可以将 content1,content2,conetent3 的内容通过异步方式更新。这种模式在实际的编程中相当有效,因为关于如何与服务器通信,以及如果选取页面内容的部分被很好的抽象成函数,现在我们需要做的就是将 url 和 id 传递给 refresh,即可完成需要的动作。函数式编程在很大程度上降低了这个过程的复杂性,这正是我们选择使用该思想的最终原因。

结束语

实际的应用中,不会囿于函数式或者面向对象,通常是两者混合使用,事实上,很多主流的面向对象语言都在不断的完善自己,比如加入一些函数式编程语言的特征等,JavaScript 中,这两者得到了良好的结合,代码不但可以非常简单,优美,而且更易于调试。

文中仅仅提到 jQuery 特征的一小部分,如果感兴趣,则可以在参考资料中找到更多的链接,jQuery 非常的流行,因此你可以找到很多论述如何使用它的文章。

原创文章:JavaScript函数式编程 ,未经许可,禁止转载,©版权所有
原文出处:前端开发博客 (http://caibaojian.com/jsfunctional.html)

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