js函数式编程--函子

Posted 2021-04-09 北银科技的逐浪青春

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了js函数式编程--函子相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

上一篇《javascript函数式编程系列（五）-- 管道与函数组合》中，我们讲到了函数式编程中的函数组合结合律、point-free以及lodash/fp模块。今天这一篇我们将javascript函数式编程最后一个知识点——函子。

今天文章的内容主要包括：

1. 什么是函子

2. 为什么要学函子？

3. MayBe函子

4. Either函子

5. IO函子

6. Monad函子（单子）

1、什么是函子

还是老规矩，我们首先得知道什么是函子。在范畴论中，函子（functor）是范畴间的一类映射，通俗地说，是范畴间的同态。在函数式编程中，函子是一个包含值和值的变形关系（这个变形关系就是函数）的特殊容器。函子通过一个普通的对象来实现，该对象具有map方法，map可以运行一个函数对值进行处理（变形关系），并最终返回一个包含了新值的新函子。仅仅靠文字描述难免太过于抽象，我们还是依旧看例子来理解。

上面的例子中定义了一个名字叫Container的函子，该函子的里面维护了一个值_value，_value是私有变量不对外公布。函子对外公布一个map方法，map方法接收一个处理_value的函数，当我们调用map方法的时候，去调用fn去处理_value，并且把处理后的结果传递给新的函子进行保存。Of方法是Container函子的静态方法，目的是用来把值放到默认最小化上下文（default minimal context）中的，同时让Container在使用的时候不用再频繁的写new，new的出现会让代码显得非常的面向对象，使用函数式编程的思想，需要避免使用new。

2、为什么要学函子

如果问为什么要学函子，我们就得知道，函子有什么用，能够解决什么问题。不知道各位小伙伴是否还记得在《javascript函数式编程系列（二）--理解纯函数》讲到的函数式编程的副作用。副作用会让一个函数变得不纯，是滋生 bug 的温床。

虽然我们尽可能地将副作用控制在可控的范围内，但是我们没有办法禁止一切副作用(既然避免不了，那么就享受它)。这里我们就了解如何使用函子去处理副作用，当然了，除了副作用，我们也可以使用函子去处理异常，异步操作等。

学以致用，在实际问题中运用学到的知识，往往能让我们印象更加深刻。我们先一起来看一个问题，先用普通的方式解决，然后转换为用函子解决。这能帮助我们更好的理解函子，先来看下面的例子。

上面的例子中，如果我们想以数据为中心，实现串行的方法去执行即：(4).add().double()。先说明为啥要这样做，很明显，一是这样的串行调用代码既简单又清晰（跟jquery的链式调用一样），二是可以实现方法优先，数据置后，构建方法时，不需要依赖参数数据。那如何才能实现一个这样的串行调用呢？要实现这样的串行调用，需要 (4) 必须是一个引用类型，因为需要挂载方法。同时，引用类型上要有可以调用的方法也必须返回一个引用类型，保证后面的串行调用。那我们可能需要这么写。

在上面的例子中我们通过new Number(4) ，创建了一个 number 类型的实例。把将要处理的值作为构造函数参数传进去赋给this._value。Number类中的add方法和double方法，都返回一个new Number的实例，以便可以使用链式调用方法。

通过上面的做法，我们已经实现了number.add().double()这样的串行调用。但是，这样的程序调用和扩展很不灵活。例如我们想让number加减一的操作，还要再写到Number类中继续添加minus函数。另外，只要我们需要对number做不同的处理，我们都得重新改造Number类，往里面添加方法。这不仅大大增加了Number的维护成本，还增加很多测试的工作量。想想就觉得很麻烦，当然了这么麻烦的事，作为一名优秀的程序员的我们当然不会去干了。

面对对象编程的思想是将数据的处理函数都写到类中，而用函数式编程成都思维，我们则需要思考如何把对数据处理这一层抽象出来，暴露到外面，让我们可以灵活传入任意函数。那么如果我们用函子的方式来解决，会是什么样的呢。

现在我们可以用

Number.of(4).map(add).map(double) 去调用，是不是觉得清爽多了。细心的小伙伴可能已经发现，如果我们能一直调用 map，那它不就是个组合函数（composition）了么。

回到函子的问题上来，我们的来做一个小总结，总的来说函子一般有以下几个特征：

1、函子（Functor）是一个容器，它包含一个私有值this._value。

2、函子本身具有对外接口（map方法），各种函数就是运算符，通过map方法接入容器，对容器内的值this._value进行处理。

3、函数式编程一般约定，函子有一个 of 方法，用来把值放到默认最小化上下文（default minimal context）中的。

看到这里，可能很多小伙伴就会问了，函子的也没什么嘛，不就是封装了一个简单的构造函数，暴露了一个接口而已嘛？就我个人观点而言，对于函子，我们更看中的还是一种思想，是另一种解决问题的思路。同样是函子的实现代码，一个倾向于面向对象的程序员和一个倾向于函数式编程的程序员，看到的东西肯定不一样。正如“横看成岭侧成峰”，你看问题的角度，决定了你看到的是什么。在函数式编程里面的运算，都是通过函子完成，即运算不直接针对值，而是针对这个值的容器----函子(是否还记得point-free中的函数优先，数据置后)。

从上面的例子我们已经看到，函子已经帮我们做到函数组合和point-free的函数优先，数据置后了。前面我们也已经说过，函子的作用就是来解决副作用的。那我们就来继续看，哪些函子都能解决哪些副作用吧。

3、MayBe函子

想一想，如果我们上面的Container函子调用of函数的时候传入的value是null，那么就会造成函数执行异常，这是一个典型的需要去规避副作用。MayBe函子的作用就是在函子内部增加了一个处理机制，对异常的数据进行判定，从而控制副作用在允许的范围内。下面是一个MayBe函子实现的示例代码。

Maybe 函子看起来跟 Container 函子非常类似，但是Maybe 会先检查自己的值是否为空，然后才调用传进来的函数。这样我们在使用 map 的时候传给 map 的值是 null 时，代码就不会爆出错误。虽然其中某一个环节的传参有误，代码也并没有报错，实际情况的传参当然不会想演示代码这么简单，这导致了我们却没法去准确的判断是哪个环节出了错。

希望每一个小伙伴在技术成长的过程中，能将空值检查作为第二本能，相信我，你会感激它提供的安全性的。而不管怎么说，空值检查大多数时候都能防止在代码逻辑上偷工减料，让我们脱离危险，减少bug，Maybe 函子能够非常有效地帮助我们增加函数的安全性。

4、Either函子

Either的意思就是指两者中的任何一个，类似于if...else的处理。说出来可能会让你震惊，throw/catch 并不十分“纯”，异常会让函数变得不纯。当一个错误抛出的时候，我们没有收到返回值，反而是得到了一个警告，所以我们可以用Either函子去进行异常的处理。

Left 和 Right 是我们称之为 Either 的抽象类型的两个子类。在上面字符转数字的例子中，我们清楚地知道，我们得到的要么是一条错误消息，要么就是正确的。

5、IO函子

IO函子的_value是一个函数，这里是把函数作为值来处理。IO函子可以把不纯的动作存储到_value中，并延迟执行这个不纯的操作（惰性执行），然后把不纯的操作交由调用者来处理。

IO 跟之前的函子不同的地方在于，它的 _value 总是一个函数。不过我们不把它当作一个函数——实现的细节我们最好先不管。就这一点而言，我们认为 IO 包含的是被包裹的执行动作的返回值，而不是包裹函数本身。这在 of 函数里很明显：IO(function(){ return x }) 仅仅是为了延迟执行。

6、Monad函子（单子）

Modan函子也是一个很简单的概念，仅仅多了个 join 函数，为我们处理嵌套函子，先来看一个例子。

如果函数嵌套的话，我们使用函数组合去解决，如果函子嵌套的话，我们使用Monad函子解决。

最后，我们来做一个总结。写到这里，关于javascript函数式编程的知识点我们就基本上都学完了。简单回顾一下我们学过的知识点，从初识函数式的函数式编程前置知识的学习，到理解纯函数，柯理化和lodash，再到管道与函数组合，最后到函子的学习。这些都是函数式编程的基础，更多也是理论知识。“理论指导实践”，希望这些讲解能为函数式编程感兴趣的小伙伴埋下种子，后面有机会，我们再来一起学习函数式编程的实战。另外，感谢小伙伴们的一路支持，特别是能坚持订阅的小伙伴，希望各位能有所收获，有所启发。