JavaScript函数式编程基础

JavaScript函数式编程基础

函数式编程（Functional Programming，简称FP）是一种编程范式，它将计算视为数学函数的应用，并避免使用可变状态和副作用。在JavaScript中，函数式编程通过高阶函数、纯函数、不可变数据等概念来实现。本章将介绍JavaScript函数式编程的基础知识，包括核心概念、实际应用和代码示例。

核心概念

纯函数（Pure Functions）

纯函数是指满足以下两个条件的函数： 1. 相同的输入始终返回相同的输出（确定性）。 2. 没有副作用（不修改外部状态或变量）。

纯函数的数学表示为：$f(x)=y$，其中输入$x$唯一决定输出$y$。

示例

// 纯函数示例
function add(a, b) {
    return a + b;
}

console.log(add(2, 3)); // 输出: 5
console.log(add(2, 3)); // 输出: 5（始终相同）

// 非纯函数示例（依赖外部变量）
let counter = 0;
function increment() {
    counter++;
    return counter;
}

console.log(increment()); // 输出: 1
console.log(increment()); // 输出: 2（输出依赖于外部状态）

不可变性（Immutability）

不可变性是指数据一旦创建就不能被修改。在函数式编程中，操作数据时总是返回新的数据副本，而不是修改原始数据。

示例

// 使用不可变性
const originalArray = [1, 2, 3];
const newArray = [...originalArray, 4]; // 创建新数组

console.log(originalArray); // 输出: [1, 2, 3]
console.log(newArray); // 输出: [1, 2, 3, 4]

高阶函数（Higher-Order Functions）

高阶函数是指能够接收函数作为参数或返回函数的函数。JavaScript中的map、filter和reduce是高阶函数的典型例子。

示例

// 高阶函数示例：map
const numbers = [1, 2, 3];
const doubled = numbers.map(x => x * 2); // 接收一个函数作为参数

console.log(doubled); // 输出: [2, 4, 6]

函数组合（Function Composition）

函数组合是将多个函数按顺序组合成一个新函数的过程。数学表示为：$(f\circ g)(x)=f(g(x))$。

示例

// 函数组合示例
const add = x => x + 2;
const multiply = x => x * 3;

const compose = (f, g) => x => f(g(x));
const addThenMultiply = compose(multiply, add);

console.log(addThenMultiply(4)); // 输出: 18（(4 + 2) * 3）

实际应用

数据处理

函数式编程非常适合处理数组和数据流。例如，使用filter和map可以简化数据转换。

const users = [
    { name: "Alice", age: 25 },
    { name: "Bob", age: 30 },
    { name: "Charlie", age: 17 }
];

// 过滤出成年人并提取姓名
const adultNames = users
    .filter(user => user.age >= 18)
    .map(user => user.name);

console.log(adultNames); // 输出: ["Alice", "Bob"]

状态管理

在React等前端框架中，函数式编程用于状态管理（如Redux），通过纯函数和不可变性确保可预测的状态更新。

// Redux reducer示例（纯函数）
function counterReducer(state = 0, action) {
    switch (action.type) {
        case "INCREMENT":
            return state + 1;
        case "DECREMENT":
            return state - 1;
        default:
            return state;
    }
}

函数式编程的优势

• 可预测性：纯函数和不可变性使代码更易于测试和调试。
• 模块化：函数组合和高阶函数提高代码复用性。
• 并发安全：无副作用和共享状态减少多线程问题。

总结

JavaScript函数式编程通过纯函数、不可变性、高阶函数和函数组合等概念，提供了一种清晰、可维护的代码编写方式。无论是数据处理还是状态管理，函数式编程都能显著提升代码质量。

graph LR A[输入数据] --> B[纯函数] B --> C[输出数据] D[非纯函数] --> E[修改外部状态]

通过本章的学习，您应掌握JavaScript函数式编程的基础概念及其实际应用。接下来可以深入学习更高级的主题，如柯里化（Currying）和函子（Functors）。