編程范式

編程范式是一個(gè)由思考問(wèn)題以及實(shí)現(xiàn)問(wèn)題愿景的工具組成的框架。很多現(xiàn)代語(yǔ)言都是聚范式（或者說(shuō)多重范式）： 他們支持很多不同的編程范式，比如面向?qū)ο?，元程序設(shè)計(jì)，泛函，面向過(guò)程，等等。

函數(shù)式編程范式

函數(shù)式編程就像一輛氫燃料驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)——先進(jìn)的未來(lái)派，但是還沒(méi)有被廣泛推廣。與命令式編程相反，他由一系列語(yǔ)句組成，這些語(yǔ)句用于更新執(zhí)行時(shí)的全局狀態(tài)。函數(shù)式編程將計(jì)算轉(zhuǎn)化作表達(dá)式求值。這些表達(dá)式全由純數(shù)學(xué)函數(shù)組成，這些數(shù)學(xué)函數(shù)都是一流的（可以被當(dāng)做一般值來(lái)運(yùn)用和處理），并且沒(méi)有副作用。

函數(shù)式編程很重視以下值：

函數(shù)是一等要?jiǎng)?wù)

我們應(yīng)該將函數(shù)與編程語(yǔ)言中的其他類(lèi)對(duì)象同樣對(duì)待。換句話(huà)說(shuō)，您可以將函數(shù)存儲(chǔ)在變量里，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建函數(shù)，以及將函數(shù)返回或者將函數(shù)傳遞給其他函數(shù)。下面我們來(lái)看一個(gè)例子...

一個(gè)字符串可以保存為一個(gè)變量，函數(shù)也可以，例如：

var sayHello = function() { return “Hello” };

一個(gè)字符串可以保存為對(duì)象字段，函數(shù)也可以，例如：

var person = {message: “Hello”, sayHello: function() { return “Hello” }};

一個(gè)字符串可以再用到時(shí)才創(chuàng)建，函數(shù)也可以，例如：

“Hello ” + (function() { return “World” })(); //=> Hello World

一個(gè)字符串可以作為輸入?yún)?shù)傳給函數(shù)，則函數(shù)也可以：

    function hellloWorld(hello, world) { return hello + world() }

一個(gè)字符串可以作為函數(shù)返回值，函數(shù)也可以，例如：

return “Hello”;
return function() { return “Hello”};

高階案例

如果函數(shù)將其他函數(shù)函數(shù)作為輸入?yún)?shù)或者作為返回值，則稱(chēng)之為高階函數(shù)。剛才我們已經(jīng)看過(guò)了一個(gè)高階函數(shù)的例子。下面，我們來(lái)看一下更復(fù)雜的情況。

例1：

[1, 2, 3].forEach(alert);
// alert 彈窗顯示“1" 
// alert 彈窗顯示 "2" 
// alert 彈窗顯示 "3”

例2：

function splat(fun) {
   return function(array) {
        return fun.apply(null, array);
   };
}
var addArrayElements = splat(function(x, y) { return x + y });
addArrayElements([1, 2]);
//=> 3

最?lèi)?ài)純函數(shù)

純函數(shù)不會(huì)有其他的副作用，所謂的副作用指的是函數(shù)所產(chǎn)生的對(duì)函數(shù)外界狀態(tài)的修改。比如：

• 修改某個(gè)變量

• 修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

• 對(duì)外界某個(gè)變量設(shè)置字段

• 拋出例外或者彈出錯(cuò)誤信息

最簡(jiǎn)單的例子就是數(shù)學(xué)函數(shù)。Math.sqrt(4) 函數(shù)總是返回2。他不會(huì)用到任何其他心寒信息，如狀態(tài)或者設(shè)置參數(shù)。數(shù)學(xué)函數(shù)從來(lái)不會(huì)造成任何副作用。

避免修改狀態(tài)


函數(shù)式編程支持純粹的函數(shù)，這樣的函數(shù)不能改變數(shù)據(jù)，因此大多用于創(chuàng)建不可改變的的數(shù)據(jù)。這種方式，不用修改一個(gè)已存在的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且能高效的新建一個(gè).
你也許想知道，如果一個(gè)純粹的函數(shù)通過(guò)改變一些本地?cái)?shù)據(jù)而生產(chǎn)一個(gè)不可改變的返回值，是否是允許的？答案是可以。
在JavaScript中極少的數(shù)據(jù)類(lèi)型是默認(rèn)是不可改變的。String是一個(gè)不能被改變的數(shù)據(jù)類(lèi)型的例子：

   var s = "HelloWorld";
    s.toUpperCase();
    //=> "HELLOWORLD"
    s;
    //=> "HelloWorld"

不可改變狀態(tài)的好處

    •    避免混亂和增加程序的準(zhǔn)確性：在復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)，大多數(shù)難以理解的Bug是由于狀態(tài)通過(guò)在程序中外部客戶(hù)端代碼修改而導(dǎo)致的。

    •    確立“快速簡(jiǎn)潔”的多線(xiàn)程編程：如果多線(xiàn)程可以修改同一個(gè)共享值，你不得不同步的獲取值。這對(duì)專(zhuān)家來(lái)說(shuō)都是十分乏味并且易出錯(cuò)的編程挑戰(zhàn)。

軟件事務(wù)內(nèi)存和Actor模型提供了直接在線(xiàn)程安全方式下處理修改。

使用遞歸而非循環(huán)調(diào)用

遞歸是最有名的函數(shù)式編程技術(shù)。如果您還不知道它的話(huà)，那么可以理解為遞歸函數(shù)就是一個(gè)可以調(diào)用自己的函數(shù)。

替代反復(fù)循環(huán)的最經(jīng)典方式就是使用遞歸，即每次完成函數(shù)體操作之后，再繼續(xù)執(zhí)行集合里的下一項(xiàng)，直到滿(mǎn)足結(jié)束條件。遞歸還天生符合某些算法實(shí)現(xiàn)，比如遍歷樹(shù)形結(jié)構(gòu)（每個(gè)樹(shù)枝都是一顆小樹(shù)）。

在任何語(yǔ)言里，遞歸都是一項(xiàng)重要的函數(shù)式編程方式。很多函數(shù)語(yǔ)言甚至要求的更加嚴(yán)格：只支持遞歸遍歷，而不支持顯式的循環(huán)遍歷。這需要語(yǔ)言必須保證消除了尾端調(diào)用，這是 JavasSrip 不支持的。

惰性求值優(yōu)于激進(jìn)計(jì)算

數(shù)學(xué)定義了很多無(wú)窮集合，比如自然數(shù)（所有的正整數(shù)）。他們都是符號(hào)表示。任意特定有限的子集都在需要時(shí)求值。我們將其稱(chēng)之為惰性求值（也叫做非嚴(yán)格求值，或者按需調(diào)用，延遲執(zhí)行）。及早求值會(huì)強(qiáng)迫我們表示出所有無(wú)窮數(shù)據(jù)，而這顯然是不可能的。

很多語(yǔ)言都默認(rèn)是惰性的，有些也提供了惰性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以表達(dá)無(wú)窮集合，并在需要時(shí)對(duì)自己進(jìn)行精確計(jì)算。

很明顯一行代碼 result = compute() 所表達(dá)的是將 compute() 的返回結(jié)果賦值給 result。但是 result 的值究竟是多少只有其被用到的時(shí)候才有意義。

可見(jiàn)策略的選擇會(huì)在很大程度上提高性能，特別是當(dāng)用在鏈?zhǔn)教幚砘蛘邤?shù)組處理的時(shí)候。這些都是函數(shù)式程序員所喜愛(ài)的編程技術(shù)。

這就開(kāi)創(chuàng)可很多可能性，包括并發(fā)執(zhí)行，并行技術(shù)以及合成。

但是，有一個(gè)問(wèn)題，JavaScrip 并不對(duì)自身進(jìn)行惰性求值。話(huà)雖如此，Javascript 里的函數(shù)庫(kù)可以有效地模擬惰性求值。

閉包的全部好處

所有的函數(shù)式語(yǔ)言都有閉包，然而這個(gè)語(yǔ)言特性經(jīng)常被討論得很神秘。閉包是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)有著對(duì)內(nèi)部引用的所有變量的隱式綁定。換句話(huà)說(shuō)，該函數(shù)對(duì)它引用的變量封閉了一個(gè)上下文。JavaScript 中的閉包是能夠訪(fǎng)問(wèn)父級(jí)作用域的函數(shù)，即使父級(jí)函數(shù)已經(jīng)調(diào)用完畢。

   function multiplier(factor) {
      return function(number) {
          return number * factor;
      };
   }
  var twiceOf = multiplier(2);
    console.log(twiceOf(6));
//=> 12

聲明式優(yōu)于命令式編程

函數(shù)式編程是聲明式的，就像數(shù)學(xué)運(yùn)算，屬性和關(guān)系是定義好的。運(yùn)行時(shí)知道怎么計(jì)算最終結(jié)果。階乘函數(shù)的定義提供了一個(gè)例子：

factorial(n)       = 1 if n = 1

                            n * factorial(n-1) if n > 1

該定義將 factorial(n) 的值關(guān)聯(lián)到 factorial(n-1)，是遞歸定義。特殊情況下的 factorial(1) 終止了遞歸。

var imperativeFactorial = function(n) {
    if(n == 1) {
        return 1
    } else {
        product = 1;
        for(i = 1; i <= n; i++) {
              product *= i;
        }
        return product;
     }
}
var declarativeFactorial = function(n) {
       if(n == 1) {
             return 1
       } else {
             return n * factorial(n - 1);
      }
  }

從它實(shí)現(xiàn)階乘計(jì)算來(lái)看，聲明式的階乘可能看起來(lái)像“命令式”的，但它的結(jié)構(gòu)更像聲明式的。

命令式階乘使用可變值、循環(huán)計(jì)數(shù)器和結(jié)果來(lái)累加計(jì)算后的結(jié)果。這個(gè)方法顯式地實(shí)現(xiàn)了特定的算法。不像聲明式版本，這種方法有許多可變步驟，導(dǎo)致它更難理解，也更難避免 bug 。

函數(shù)式JavaScript庫(kù)

有很多函數(shù)式庫(kù)：underscore.js， lodash，F(xiàn)antasy Land, Functional.js, Bilby.js, fn.js, Wu.js, Lazy.js, Bacon.js, sloth.js, stream.js, Sugar, Folktale, RxJs 等等。

函數(shù)式程序員工具包

map(), filter(), 和 reduce()函數(shù) 構(gòu)成了函數(shù)式程序員工具包的核心。 純高階函數(shù)成了函數(shù)式方法的主力。事實(shí)上，它們是純函數(shù)和高階函數(shù)應(yīng)該仿效的典型。它們用一個(gè)函數(shù)作為輸入，返回沒(méi)有副作用的輸出。

這些 JavaScript 函數(shù)對(duì)每一個(gè)函數(shù)式程序來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的。他們可以去除循環(huán)和語(yǔ)句，使得代碼更加整潔。這些都是實(shí)現(xiàn) ECMAScript5.1 的瀏覽器的標(biāo)準(zhǔn)，他們只處理數(shù)組。每次調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建創(chuàng)建并返回一個(gè)新的數(shù)組。已存在的數(shù)組不會(huì)被修改。但是稍等，事情很不止于此。。。他們還將函數(shù)作為輸入?yún)?shù)，通常是作為回調(diào)的匿名函數(shù)。他們會(huì)遍歷將整個(gè)數(shù)組并且將該回調(diào)函數(shù)應(yīng)用與每一項(xiàng)！

myArray = [1,2,3,4];

newArray = myArray.map(function(x) {return x*2});

console.log(myArray); // Output: [1,2,3,4]

console.log(newArray); // Output: [2,4,6,8]

除了這三個(gè)函數(shù)，還有很多函數(shù)可以扎入到幾乎每一個(gè)函數(shù)式應(yīng)用里：

forEach(),concat(), reverse(), sort(), every() 以及some().

JavaScript的聚范式

JavaScript當(dāng)然不是嚴(yán)格意義上的函數(shù)式編程語(yǔ)言，這也促使了對(duì)其他范式的使用：

• 命令式編程：基于詳細(xì)操作描述式的編程

• 基于原型的面向?qū)ο笫骄幊蹋夯谠蛯?duì)象及其實(shí)例的編程

• 元程序編程：操縱JavsScript執(zhí)行模型的編程方式。對(duì)元程序編程的一個(gè)很好的定義描述為“編程發(fā)生在您書(shū)寫(xiě)代碼做某事的時(shí)候，而元程序編程則發(fā)生在您書(shū)寫(xiě)代碼導(dǎo)致某事的解釋方式發(fā)生變化的時(shí)候。
  

原文地址：https://dzone.com/articles/functional-programming-using-javascript-part-1

翻譯：simei231, 祝青, 李中凱

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