JavaScript函数式编程之函子

开水泡饭

发布于 2022-12-26 08:45:13

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代码可运行

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函子(Functor)

函子是一个特殊的容器，通过一个普通对象来实现，该对象具有map方法，map方法可以运行一个函数对值进行处理（变形关系），容器包含值和值变形关系（这个变形关系就是函数）。函数式编程中解决副作用的存在

函数式编程的运算不直接操作值，，而是由函子完成
函子就是一个实现了map契约的对象
我们可以把函子想象成一个盒子，盒子里面封装了一个值
想要处理盒子中的值，我们需要给盒子的map方法传递一个处理值的函数（纯函数），由这个函数来对值进行处理
最终map方法返回一个包含新值所在的盒子（函子）

根据函子的定义我们创建一个函子

// functor 函子
class Container {
  constructor (value) {
    // 函子内部保存这个值。下划线是不想外部访问
    this._value = value
  }

  // map 方法接收一个处理值的函数
  map (fn) {
    return new Container(fn(this._value))
  }
}

此时就已经创建了一个函子但是这是面向对象的方式来创建的，换成用函数式编程来写一个函子

class Container {
  constructor (value) {
    this._value = value
  }

  map (fn) {
    return Container.of(fn(this._value))
  }

  static of (value) {
    return new Container(value)
  }
}

let x = Container.of(5).map(x => x + 1).map(x => x - 1)

但是这个函子还是存在一些问题，比如空值的时候就会报错, 会让我们的函子变的不纯，我们需要去拦截空值错误，我们创建一个方法去判断是否为空值，如果是控制我们直接返回一个空值的函子，如果有值再去处理，这个时候就需要使用MayBe函子

let x = Container.of(null).map(x => x + 1).map(x => x - 1)

MayBe 函子

我们在编程的过程中可能会遇到很多错误，需要对这些错误做相应的处理，MayBe函子的作用就是可以对外部的空值情况做处理（控制副作用在允许的范围）

// MayBe 函子
class MayBe {
  constructor (value) {
    this._value = value
  }

  map (fn) {
    return this.isNothing() ? MayBe.of(null) : MayBe.of(fn(this._value))
  }

  isNothing () {
    return this._value === undefined || this._value === null
  }

  static of (value) {
    return new MayBe(value)
  }
}

let x = MayBe.of(null)
  .map(x => x + 1)
  .map(x => x - 1)
console.log(x)

这个时候我们已经能正常执行了，但是现在出现了空值的函子，但是我们不知道那个地方出现了空值，所以我们创建两个函子一个是正常的处理一个是出现错误情况处理，正常的就按照正常的方式创建，错误的是是否我们把map方法改造一下让她不再处理回调函数，直接返回一个空值的MayBe函子，这样就记录下了错误信息Eitcher 函子就是来处理这种情况的

Either函子

Eitcher 类似于 if else 的处理，两者中的任何一个，异常会让函数变的不纯，Eitcher函子可以用来做异常处理

// 因为是二选一，所以定义两个类 Left 和 Right

// 记录错误信息的
class Left {
  constructor (value) {
    this._value = value
  }

  map (fn) {
    return this
  }

  static of (value) {
    return new Left(value)
  }
}

// 正常处理
class Rgiht {
  constructor (value) {
    this._value = value
  }

  map (fn) {
    return Rgiht.of(fn(this._value))
  }

  static of (value) {
    return new Rgiht(value)
  }
}

function parseJson (str) {
  try {
    return Rgiht.of(JSON.parse(str))
  } catch (err) {
    return Left.of({ message: err.message })
  }
}

// 故意传入错误的数据
let r = parseJson('{ name: "2" }')
r.map(x => x.name.toUpperCase())
console.log(r)

IO 函子

IO 函子中的 _value 是一个函数，这里把函数作为值来处理， IO 函子可以吧不纯的动作储存到_value中，延迟这个不纯的操作（惰性执行），保证当前的操作是纯的，延迟把不纯的操作到调用者来处理

const fp = require('lodash/fp')

// IO 函子
class IO {
  constructor (fn) {
    this._value = fn
  }
  static of (value) {
    return new IO(function () {
      return value
    })
  }
  map (fn) {
    // 把当前的value 和传入的fn 函数组合成一个新的函数
    return new IO(fp.flowRight(fn, this._value))
  }
}

let r = IO.of(process).map(x => x.execPath)

console.log(r)
console.log(r._value())

IO 函子内部帮我们包装了一些函数，当我们传递函数的时候有可能这个函数是一个不纯的操作，不管这个函数纯与不纯，IO这个函子在执行的过程中它返回的这个结果始终是一个纯的操作，我们调用map的时候始终返回的是一个函子，但是IO函子这个_value属性他里面要去合并很多函数，所以他里面可能是不纯的，把这些不纯的操作延迟到了调用的时候，也就是我们通过IO函子控制了副作用的在可控的范围内发生

实现 liunx 下 cat 命令

const fp = require('lodash/fp')

// IO 函子
class IO {
  constructor (fn) {
    this._value = fn
  }
  static of (value) {
    return new IO(function () {
      return value
    })
  }
  map (fn) {
    // 把当前的value 和传入的fn 函数组合成一个新的函数
    return new IO(fp.flowRight(fn, this._value))
  }
}

let r = IO.of(process).map(x => x.execPath)

function readFile (fileName) {
  return new IO(() => fs.readFileSync(fileName, 'utf-8'))
}

function print (x) {
  return new IO(() => {
    console.log(x)
    return x
  })
}

let cat = fp.flowRight(print, readFile)

console.log(cat('package.json')._value()._value())

此时IO函子出现了嵌套的问题，导致调用嵌套函子中的方法就必须要要._value()._value() 这样来执了，嵌套了几层就需要几层调用

Folktale

Folktale 是一个标准的函数式编程库，和lodash不同的是，他没有提供很多功能函数，只提供了一些函数式处理的操作，例如：compose、curry等，一些函子 Task、Either、MayBe等，

Folktale 中的curry 与compose的简单使用

const { compose, curry } = require('folktale/core/lambda')
const { toUpper, first } = require('lodash/fp')

// 与lodash区别，第一个参数指明后面参数的个数
let f = curry(2, (n1, n2) => n1 + n2)

console.log(f(1, 2))

// compose 就是函数组合 lodash 中的函数组合是 flowRight
let f2 = compose(toUpper, first)

console.log(f2(['one', 'two']))

Folktale 中的 task 函子

函子可以处理异步任务，在异步任务中会通往地狱之门的回调，而使用task 函子可以避免回调的嵌套，详细请看官方文档

// Task 异步任务
const { task } = require('folktale/concurrency/task')
const { split, find } = require('lodash/fp')
const fs = require('fs')

function readFile (filename) {
  return task(resolver => {
    fs.readFile(filename, 'utf-8', (err, data) => {
      if (err) {
        resolver.reject(err)
      }
      resolver.resolve(data)
    })
  })
}

readFile('package.json')
  .map(split('\n'))
  .map(find(x => x.includes('version')))
  // 执行读取文件
  .run()
  .listen({
    onRejected(err) {
      console.log(err)
    },
    onResolved(value) {
      console.log(value)
    }
  })

Pointed函子

Pointed函子是实现了of静态方法， of 方法是为了避免使用new 来创建对象，更深层次含义是of方法把值放到上下文Context（把值放到容器中，使用map 来处理值）

class Container {
  constructor (value) {
    this._value = value
  }
	static of () {
    return new Container(value)
  }
  map (fn) {
    return new Container(fn(this._value))
  }
}

Monad函子

解决函子嵌套的问题，Monad 函子是可以变扁的 Pointed 函子 IO(IO)，一个函子如果具有join和of两个方法并遵循一些定律就是一个Monad

class IO {
  constructor (fn) {
    this._value = fn
  }
  static of (value) {
    return new IO(function () {
      return value
    })
  }
  map (fn) {
    return new IO(fp.flowRight(fn, this._value))
  }

  join () {
    return this._value()
  }

  // 同时调用 join 和 map
  flatMap (fn) {
    return this.map(fn).join()
  }
}

function readFile (fileName) {
  return new IO(() => fs.readFileSync(fileName, 'utf-8'))
}

function print (x) {
  return new IO(() => {
    return x
  })
}

let r = readFile('package.json').flatMap(print).join()

console.log(r)