stream.js 一個很小、完全獨立的Javascript類庫

更新時間：2011年10月28日 14:37:49 作者：

stream.js 是一個很小、完全獨立的Javascript類庫，它為你提供了一個新的Javascript數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：streams

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var s = Stream.make( 10, 20, 30 ); 
console.log( s.length() ); // outputs 3 
console.log( s.head() ); // outputs 10 
console.log( s.item( 0 ) ); // exactly equivalent to the line above 
console.log( s.item( 1 ) ); // outputs 20 
console.log( s.item( 2 ) ); // outputs 30 

本頁面已經(jīng)加載了這個 stream.js 類庫。如果你想運行這些例子或自己寫幾句，打開你的瀏覽器的Javascript控制臺直接運行就行了。

我們繼續(xù)，我們也可以使用 new Stream() 或直接使用 Stream.make() 來構(gòu)造一個空的stream。你可以使用 s.tail() 方法來獲取stream里除了頭個元素外的余下所有元素。如果你在一個空stream上調(diào)用 s.head() 或 s.tail() 方法，會拋出一個異常。你可以使用 s.empty() 來檢查一個stream是否為空，它返回 true 或 false。

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var s = Stream.make( 10, 20, 30 ); 
var t = s.tail(); // returns the stream that contains two items: 20 and 30 
console.log( t.head() ); // outputs 20 
var u = t.tail(); // returns the stream that contains one item: 30 
console.log( u.head() ); // outputs 30 
var v = u.tail(); // returns the empty stream 
console.log( v.empty() ); // prints true 

這樣做可以打印出一個stream里的所有元素：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var s = Stream.make( 10, 20, 30 ); 
while ( !s.empty() ) { 
console.log( s.head() ); 
s = s.tail(); 
} 

我們有個簡單的方法來實現(xiàn)這個： s.print() 將會打印出stream里的所有元素。

用它們還能做什么？
另一個簡便的功能是 Stream.range( min, max ) 函數(shù)。它會返回一個包含有從 min 到 max 的自然數(shù)的stream。

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var s = Stream.range( 10, 20 ); 
s.print(); // prints the numbers from 10 to 20 
在這個stream上，你可以使用 map, filter, 和 walk 等功能。 s.map( f ) 接受一個參數(shù) f，它是一個函數(shù)， stream里的所有元素都將會被f處理一遍；它的返回值是經(jīng)過這個函數(shù)處理過的stream。所以，舉個例子，你可以用它來完成讓你的 stream 里的數(shù)字翻倍的功能： 

function doubleNumber( x ) { 
return 2 * x; 
} 

var numbers = Stream.range( 10, 15 ); 
numbers.print(); // prints 10, 11, 12, 13, 14, 15 
var doubles = numbers.map( doubleNumber ); 
doubles.print(); // prints 20, 22, 24, 26, 28, 30 

很酷，不是嗎？相似的， s.filter( f ) 也接受一個參數(shù)f，是一個函數(shù)，stream里的所有元素都將經(jīng)過這個函數(shù)處理；它的返回值也是個stream，但只包含能讓f函數(shù)返回true的元素。所以，你可以用它來過濾到你的stream里某些特定的元素。讓我們來用這個方法在之前的stream基礎(chǔ)上構(gòu)建一個只包含奇數(shù)的新stream：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
function checkIfOdd( x ) { 
if ( x % 2 == 0 ) { 
// even number 
return false; 
} 
else { 
// odd number 
return true; 
} 
} 
var numbers = Stream.range( 10, 15 ); 
numbers.print(); // prints 10, 11, 12, 13, 14, 15 
var onlyOdds = numbers.filter( checkIfOdd ); 
onlyOdds.print(); // prints 11, 13, 15 

很有效，不是嗎？最后的一個s.walk( f )方法，也是接受一個參數(shù)f，是一個函數(shù)，stream里的所有元素都要經(jīng)過這個函數(shù)處理，但它并不會對這個stream做任何的影響。我們打印stream里所有元素的想法有了新的實現(xiàn)方法：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
function printItem( x ) { 
console.log( 'The element is: ' + x ); 
} 
var numbers = Stream.range( 10, 12 ); 
// prints: 
// The element is: 10 
// The element is: 11 
// The element is: 12 
numbers.walk( printItem ); 

還有一個很有用的函數(shù)： s.take( n )，它返回的stream只包含原始stream里第前n個元素。當(dāng)用來截取stream時，這很有用：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var numbers = Stream.range( 10, 100 ); // numbers 10...100 
var fewerNumbers = numbers.take( 10 ); // numbers 10...19 
fewerNumbers.print(); 

另外一些有用的東西：s.scale( factor ) 會用factor(因子)乘以stream里的所有元素； s.add( t ) 會讓 stream s 每個元素和stream t里對應(yīng)的元素相加，返回的是相加后的結(jié)果。讓我們來看幾個例子：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var numbers = Stream.range( 1, 3 ); 
var multiplesOfTen = numbers.scale( 10 ); 
multiplesOfTen.print(); // prints 10, 20, 30 
numbers.add( multiplesOfTen ).print(); // prints 11, 22, 33 

盡管我們目前看到的都是對數(shù)字進(jìn)行操作，但stream里可以裝載任何的東西：字符串，布爾值，函數(shù)，對象；甚至其它的數(shù)組或stream。然而，請注意一定，stream里不能裝載一些特殊的值：null 和 undefined。

想我展示你的魔力！
現(xiàn)在，讓我們來處理無窮多。你不需要往stream添加無窮多的元素。例如，在Stream.range( low, high )這個方法中，你可以忽略掉它的第二個參數(shù)，寫成 Stream.range( low )，這種情況下，數(shù)據(jù)沒有了上限，于是這個stream里就裝載了所有從 low 到無窮大的自然數(shù)。你也可以把low參數(shù)也忽略掉，這個參數(shù)的缺省值是1。這種情況中，Stream.range()返回的是所有的自然數(shù)。

這需要用上你無窮多的內(nèi)存/時間/處理能力嗎？
不，不會。這是最精彩的部分。你可以運行這些代碼，它們跑的非?？?，就像一個普通的數(shù)組。下面是一個打印從 1 到 10 的例子：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var naturalNumbers = Stream.range(); // returns the stream containing all natural numbers from 1 and up 
var oneToTen = naturalNumbers.take( 10 ); // returns the stream containing the numbers 1...10 
oneToTen.print(); 

你在騙人
是的，我在騙人。關(guān)鍵是你可以把這些結(jié)構(gòu)想成無窮大，這就引入了一種新的編程范式，一種致力于簡潔的代碼，讓你的代碼比通常的命令式編程更容易理解、更貼近自然數(shù)學(xué)的編程范式。這個Javascript類庫本身就很短?。凰前凑者@種編程范式設(shè)計出來的。讓我們來多用一用它；我們構(gòu)造兩個stream，分別裝載所有的奇數(shù)和所有的偶數(shù)。

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var naturalNumbers = Stream.range(); // naturalNumbers is now 1, 2, 3, ... 
var evenNumbers = naturalNumbers.map( function ( x ) { 
return 2 * x; 
} ); // evenNumbers is now 2, 4, 6, ... 
var oddNumbers = naturalNumbers.filter( function ( x ) { 
return x % 2 != 0; 
} ); // oddNumbers is now 1, 3, 5, ... 
evenNumbers.take( 3 ).print(); // prints 2, 4, 6 
oddNumbers.take( 3 ).print(); // prints 1, 3, 5 

很酷，不是嗎？我沒說大話，stream比數(shù)組的功能更強(qiáng)大。現(xiàn)在，請容忍我?guī)追昼姡屛襾矶嘟榻B一點關(guān)于stream的事情。你可以使用 new Stream() 來創(chuàng)建一個空的stream，用 new Stream( head, functionReturningTail ) 來創(chuàng)建一個非空的stream。對于這個非空的stream，你傳入的第一個參數(shù)成為這個stream的頭元素，而第二個參數(shù)是一個函數(shù)，它返回stream的尾部(一個包含有余下所有元素的stream)，很可能是一個空的stream。困惑嗎？讓我們來看一個例子：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
var s = new Stream( 10, function () { 
return new Stream(); 
} ); 
// the head of the s stream is 10; the tail of the s stream is the empty stream 
s.print(); // prints 10 
var t = new Stream( 10, function () { 
return new Stream( 20, function () { 
return new Stream( 30, function () { 
return new Stream(); 
} ); 
} ); 
} ); 
// the head of the t stream is 10; its tail has a head which is 20 and a tail which 
// has a head which is 30 and a tail which is the empty stream. 
t.print(); // prints 10, 20, 30 

沒事找事嗎？直接用Stream.make( 10, 20, 30 )就可以做這個。但是，請注意，這種方式我們可以輕松的構(gòu)建我們的無窮大stream。讓我們來做一個能夠無窮無盡的stream：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
function ones() { 
return new Stream( 
// the first element of the stream of ones is 1... 
1, 
// and the rest of the elements of this stream are given by calling the function ones() (this same function!) 
ones 
); 
} 

var s = ones(); // now s contains 1, 1, 1, 1, ... 
s.take( 3 ).print(); // prints 1, 1, 1 

請注意，如果你在一個無限大的stream上使用 s.print()，它會無休無止的打印下去，最終耗盡你的內(nèi)存。所以，你最好在使用s.print()前先s.take( n )。在一個無窮大的stream上使用s.length()也是無意義的，所有，不要做這些操作；它會導(dǎo)致一個無盡的循環(huán)(試圖到達(dá)一個無盡的stream的盡頭)。但是對于無窮大stream，你可以使用s.map( f ) 和 s.filter( f )。然而，s.walk( f )對于無窮大stream也是不好用。所有，有些事情你要記住; 對于無窮大的stream，一定要使用s.take( n )取出有限的部分。

讓我們看看能不能做一些更有趣的事情。還有一個有趣的能創(chuàng)建包含自然數(shù)的stream方式：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
function ones() { 
return new Stream( 1, ones ); 
} 
function naturalNumbers() { 
return new Stream( 
// the natural numbers are the stream whose first element is 1... 
1, 
function () { 
// and the rest are the natural numbers all incremented by one 
// which is obtained by adding the stream of natural numbers... 
// 1, 2, 3, 4, 5, ... 
// to the infinite stream of ones... 
// 1, 1, 1, 1, 1, ... 
// yielding... 
// 2, 3, 4, 5, 6, ... 
// which indeed are the REST of the natural numbers after one 
return ones().add( naturalNumbers() ); 
} 
); 
} 
naturalNumbers().take( 5 ).print(); // prints 1, 2, 3, 4, 5 

細(xì)心的讀者會發(fā)現(xiàn)為什么新構(gòu)造的stream的第二參數(shù)是一個返回尾部的函數(shù)、而不是尾部本身的原因了。這種方式可以通過延遲尾部截取的操作來防止進(jìn)行進(jìn)入無窮盡的執(zhí)行周期。

讓我們來看一個更復(fù)雜的例子。下面的是給讀者留下的一個練習(xí)，請指出下面這段代碼是做什么的？

復(fù)制代碼代碼如下:

 
function sieve( s ) { 
var h = s.head(); 
return new Stream( h, function () { 
return sieve( s.tail().filter( function( x ) { 
return x % h != 0; 
} ) ); 
} ); 
} 
sieve( Stream.range( 2 ) ).take( 10 ).print(); 

請一定要花些時間能清楚這段代碼的用途。除非有函數(shù)式編程經(jīng)驗，大多數(shù)的程序員都會發(fā)現(xiàn)這段代碼很難理解，所以，如果你不能立刻看出來，不要覺得沮喪。給你一點提示：找出被打印的stream的頭元素是什么。然后找出第二個元素是什么(余下的元素的頭元素)；然后第三個元素，然后第四個。這個函數(shù)的名稱也能給你一些提示。

如果你對這種難題感興趣，這兒還有一些。

如果你真的想不出這段代碼是做什么的，你就運行一下它，自己看一看！這樣你就很容易理解它是怎么做的了。

致敬
Streams 實際上不是一個新的想法。很多的函數(shù)式的編程語言都支持這種特征。所謂‘stream'是Scheme語言里的叫法，Scheme是LISP語言的一種方言。Haskell語言也支持無限大列表(list)。這些'take', 'tail', 'head', 'map' 和 'filter' 名字都來自于Haskell語言。Python和其它很多中語言中也存在雖然不同但很相似的這種概念，它們都被稱作"發(fā)生器(generators)"。

這些思想來函數(shù)式編程社區(qū)里已經(jīng)流傳了很久了。然而，對于大多數(shù)的Javascript程序員來說卻是一個很新的概念，特別是那些沒有函數(shù)式編程經(jīng)驗的人。

這里很多的例子和創(chuàng)意都是來自 Structure and Interpretation of Computer Programs 這本書。如果你喜歡這些想法，我高度推薦你讀一讀它；這本書可以在網(wǎng)上免費獲得。它也是我開發(fā)這個Javascript類庫的創(chuàng)意來源。

如果你喜歡其它語法形式的stream，你可以試一下linq.js，或者，如果你使用 node.js， node-lazy 也許更適合你。

如果你要是喜歡 CoffeeScript 的話， Michael Blume 正在把 stream.js 移植到 CoffeeScript 上，創(chuàng)造出 coffeestream。

感謝你的閱讀！
我希望你能有所收獲，并喜歡上 stream.js。這個類庫是免費的，所以，如果你喜歡它，或它能在某方面提供了幫助，你可以考慮替我買一杯熱巧克力飲料 (我不喝咖啡) 或者寫信給我。如果你打算這樣做，請寫清你是哪里人，做什么的。我很喜歡收集世界各地的圖片，所以，信中請附上你在你的城市里拍的照片！

您可能感興趣的文章: