函数式编程中的数组问题

Posted 2021-04-09 WebHub

这里只传授最高端的编程技巧...

好久没讲技术了，先回忆一下啥是函数式编程（FP）吧，比如FP要求使用表达式，不允许出现语句，这样更接近自然语言。

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表达式取代经典语句

什么叫语句呢？学校编程课本上教的变量声明语句，循环语句，条件判断语句，枚举语句，这些都是语句，也就是说我们再熟悉不过的if/else语句，for/while循环，switch以及try/catch都不给用了！

没有这些语句还编个P程啊？我当时也有一种“这些年编程白学了”的冲动，虽然官方说每一种语句都可以用对应的表达式来替代，比如在javascript领域，变量声明省略掉关键词后就变成了表达式：

• 变量声明语句
  

// 变量声明语句+赋值let test = 123;
// 变量申明+赋值表达式test = 123;

因为变量总是属于当前函数的变量对象（variable object），声明变量等同于给对象添加属性，所以变量申明表达式返回赋的值或者undefined。

• if/else语句
  

函数式替换if/else语句也很简单，我们本来就有条件运算符（… ? … : …）可用：

// 条件语句if(convention){}else {}
// 条件表达式convention ? expression1 : expression2;

• switch语句
  

switch语句的话可以用js散列表来模拟，也就是对象：

// 状态枚举语句switch (expression) { case value1:    break; case value2:    break;  default:    break;}
// 字典表达式({  value1(){},  value2(){},})[expression] || default();

• try&catch语句
  

至于try/catch/finally可以将同步流包裹进promise，再给他监听一个catch方法：

// 异常处理语句try{ // 代码块}catch(err){ }finally{}
// 异常处理表达式new Promise((res,rej)=>{  // 代码块}).catch(err=>{ }).finally(()=>{})

以上这些表达式都完美替换了经典语句，但是我在“如何取代循环语句”问题上思考了很久，循环语句不同于上面几种，循环问题是最复杂的，光语句语法就有for和while等好几种，如何取代这些傻吊语句成了一个问题。下面我来一一讨论一下，表达式是否能够完美的替换循环语句。

数组问题

Array对象（数组或者叫列表）是JavaScript里最重要的一个类，也是原型链上方法最多的一个。事实上JS里一切对象都是（散）列表。首先，所有循环都要使用数组，因为数组的长度（n）是衡量循环的时间复杂度的标准，通常循环一遍的复杂度就是O(n)。

• 循环遍历
  

我们最常见的循环就是遍历一个数组，那直接可以利用数组的forEach方法来遍历：

// 遍历数组语句for(let i=0; i<list.length; i++){}
// 遍历数组方法list.forEach(item=>{})

• 指定循环次数

for循环语句中经常出现需要指定循环的次数而没有数组，我们可以通过构造一个定长数组来遍历：

// 指定次数循环语句for(let i=0; i<n; i++){}
// 指定次数循环表达式Array(n).fill(true).forEach(()=>{})

• continue中断本次迭代

continue关键词的作用是提前结束本次迭代进程，赶紧进入下一次迭代。在函数式数组的遍历中只要使用return结束当前回调的执行就行啦。

// continue语句while (expression) {   if (condition) { continue;   }}
// 用return结束当前迭代函数list.forEach(()=>{ if (condition) { return; }})

• break结束循环
  

和continue不同，break关键词会结束整个循环，forEach传的回调函数永远会执行列表的长度遍，所以forEach没用，同理map和filter等一系列数组遍历方法都不能用。可喜的是，数组有一些“可中断的遍历方法”，比如find方法本意是寻找一个数组元素，找到后就可以中断遍历；比如some方法本意是是否有“一些”元素符合回调条件，遍历时一旦匹配到一个就会停止向下匹配；比如every方法本意是是否“所有”元素都符合回调条件，遍历时只要发现1个元素不符合就会停止向下匹配。所以函数式编程中有3个数组方法可以实现循环的break。

// 传统break语句for(let item of list){  if(condition)break;}
// 函数式break// findlist.find(item=>{  if(condition)return true;})// somelist.some(item=>{  if(condition)return true;})// everylist.some(item=>{  if(condition)return false;})

• 无限循环
  

取代无限循环语句只要递归调用自己就好啦~

// 无限循环语句while(true){}
// 无限循环表达式(function loop(){ loop();})();

• 异步循环（划重点）
  

异步循环是最难的模拟的一个。假如我们有一个异步任务列表asyncTasks，想要串行执行而不是并行执行，也就是一个接着一个运行，如果想要并行执行任务非常简单，只要Promise.all(asyncTasks)就行了，但能不能实现一个Promise.sequential呢？如果任务数量确定可以直接.then().then()...来链式调用，但如果数量是动态的就得用循环了。首先模拟一个tasks列表，其中每个元素都是async函数，即返回promise的函数：

tasks = [2000, 1000, 3000].map(time => async () => { await new Promise(res => setTimeout(res, time)); console.log(time);})

使用循环语句来顺序执行非常舒适，但如果你尝试使用forEach来遍历就会出现问题：

// 异步链用循环语句+await非常合适for(task of tasks){ await task();}
// 但是这样你会发现，若干个异步任务并发执行了！tasks.forEach(async (task)=>{  await task();})

使用forEach，回调函数虽然是异步的，但是这个回调函数在一瞬间被并发执行了n次，每一次之间没有等待，导致串行失败。追根揭底，forEach无法顺序执行异步任务的原因是，回调函数每次执行完全独立，没有关联。贯穿Array原型链上几十种遍历方法中，似乎只有reduce和sort等寥寥几个方法可以实现前后关联。我们来模拟一个吧，利用reduce来polyfill一个Promise.sequential方法。

Promise.concurrent = Promise.all;Promise.sequential = tasks => tasks.reduce(async (chain, nextTask) => { await chain; return nextTask();}, Promise.resolve());

Promise.sequential(tasks) .then(()=>console.log('finished'));// 依次打印2000，1000，3000，'finished'

老衲的解释：这里利用reduce将一系列promise串了起来，合成了一个大的promise，本质上仍然是通过.then将一个个promise链起来。注意，在async函数中即使return了一个promise.resolve(123)，函数返回值将是另一个promise，只是解析值都是123。

经过本文的分析，所有的JavaScript语句，无论是声明，条件，枚举，循环还是流程控制语句，统统可以用函数表达式来替换，让JS成为第一个只由表达式组成的通用编程语言。如果认为我有遗漏的地方或者说还有哪些语句是不可取代的，欢迎在底下留言评论。

参考

• https://css-tricks.com/why-using-reduce-to-sequentially-resolve-promises-works/

• https://stackoverflow.com/questions/24586110/resolve-promises-one-after-another-i-e-in-sequence

• https://jakearchibald.com/2017/await-vs-return-vs-return-await/

• https://jimmy.blog.csdn.net/article/details/91038735

（完）

【日记】

看看本文的参考链接，可以发现外网站点都习惯于将文章的标题放在url上作为文章ID，这种习惯的好处就是可以从url上直接读出内容的主题，而我们的站点url很多都是一个个文章编号。不得不说，这些专业论坛的文章的不仅质量高，url的设计也很有语义。