JS 函数式编程思维简述(一)：无副作用

1. 简述
2. 无副作用（No Side Effects）
3. 高阶函数（High-Order Function）
4. 柯里化（Currying）
5. 闭包（Closure）
6. 不可变（Immutable）
7. 惰性计算（Lazy Evaluation）
8. Monad

简述

       函数式编程的概念来自于数学中的函数，即自变量映射。中心思想是指：一个函数的返回值，仅仅依赖于参数的值，而不会因为其他外部的状态而不同。比如有一个求幂的函数 pow(base, exponent) ，它的计算结果仅仅依赖于 base (基数) 和 exponent (指数) 的不同而不同。这个函数无论我们调用多少次，只要参数一致，那么返回值绝对一致。
       在代码构建的过程中，我们很难将所有函数都构建成符合函数式编程思维的范式，但如果应用函数式编程，则它的好处主要体现于：

• 引用透明（Referential Transparency）
• 无副作用（No Side Effect）
• 无竞争态 (No Race Condition)
• 惰性求值 (Lazy Evaluation)

       本文的目的是希望以简单易懂的方式，表述函数式编程思维的范式和应用。本文中示例使用的编程语言为：JavaScript 。

无副作用（no side effects）

       函数在表现方式上，我们可以将其区分为 纯函数 和 非纯函数。他们有以下区分：

纯函数：返回值依赖仅于参数的，输入相同的值，便会得到相同的值的函数。

let seed = 0; // 定义一个外部变量
// 一个用于求和的函数
const sum = (x, y) => x + y;

sum(10, 2); // 结果: 12
sum(10, 2); // 结果: 12
sum(3, 6); // 结果: 9
sum(3, 6); // 结果: 9
console.log( seed ); // 输出: 0

非纯函数：在参数一致的情况下，返回值可能不一致的函数。

let seed = 0; // 定义一个外部变量
// 另一个用于求和的函数
const sum = (x, y) => x + y + (++seed);

sum(10, 2); // 结果: 13
sum(10, 2); // 结果: 14
sum(3, 6); // 结果: 12
sum(3, 6); // 结果: 13
console.log( seed ); // 输出: 4

       纯函数 和 非纯函数 最大的两个不同的表现在于：副作用性 和 引用透明性 。
       副作用性 是指，该函数的调用过程中，是否对主函数（调用者）产生了附加影响，例如修改了函数外的变量或参数，我们就认为该函数是 有副作用 的函数。
       而 引用透明 则是指，函数的运行不依赖于外部的变量或者状态，仅仅依赖于输入的参数。如果程序中任意两处具有相同输入值的函数调用能够互相置换，而不影响程序的动作，那么该函数就具有引用透明性。
       由上述示例可见，非纯函数造成的最大的问题，就是其 不可预知性 。如果代码比较复杂时，会为我们梳理程序运行逻辑造成一定的困难。因此，在函数式编程思维中，我们应尽可能的确保我们编写的函数是 纯函数。

JavaScript内置对象中的 非纯函数

       在理想中，我们的函数都应该是 纯函数 。但理想往往需要屈从于现实状况。在 JavaScript 的内置对象中，就有非常多的 非纯函数 ，也提供着必要的功能实现，如我们常见的：

• Math.ramdon()
• console.log()
• element.addEventListener()
• Date.now()
• Array.prototype.sort()
• ajax操作等

副作用主要表现于：

• I/O 操作：其结果本身就是无法预估的，因此无法判断给定了的参数，是否能给予我们预期的返回结果；比如接收输入、或者将结果输出。
• 改变全局变量原有值，或者改变参数对象值及其属性：其执行结果也是带有副作用的。
• 抛出异常或以错误中止：函数除了返回一个值之外，还可能发生不太确定的执行结果。

       Array 是一个专门用于操作数组的对象，是所有数组的父级对象，设定了所有数组可调用的方法有哪些。我们常用 slice() 和 splice() 来作为纯函数和非纯函数的典型示例：

函数	作用
slice( [begin, end] )	方法返回一个新的数组对象，这一对象是一个由 begin和 end（不包括end）决定的原数组的浅拷贝。原始数组不会被改变。 参数： begin：操作起始位置索引； end：操作结束位置索引（不包含）；
splice(start[, deleteCount])	方法通过删除现有元素和/或添加新元素来修改数组,并以数组返回原数组中被修改的内容。 参数： start：操作起始位置索引； deleteCount：删除元素的数量；

假设我们现在有一个数组 [1,3,5,7,9] ,当我们希望从 begin 位置开始检索，获取到 end 位置时，我们会这么去做：

const arr = [1, 3, 5, 7, 9];

// slice() 是一个纯函数!
arr.slice(1, 3); // 结果：[3, 5]
arr.slice(1, 3); // 结果：[3, 5]
arr.slice(1, 3); // 结果：[3, 5]

而假设我们要在数组 [1,3,5,7,9] 中删除相应数据时：

const arr = [1, 3, 5, 7, 9];

// splice() 不是一个纯函数!
arr.splice(1, 3); // 结果：[3, 5, 7]
arr.splice(1, 3); // 结果：[9]
arr.splice(1, 3); // 结果：[]

在一段程序中，我们无法保证所有的函数都是纯函数。但纯函数的覆盖面越大，对于调试、缓存数据及线程安全都会提供越多的便利。有一种说法是，保证80%的函数是纯函数即可。