✨从柯里化讲起,一网打尽 JavaScript 重要的高阶函数

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✨从柯里化讲起,一网打尽 JavaScript 重要的高阶函数

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专栏简介

作为一名 5 年经验的 JavaScript 技能拥有者,笔者时常在想,它的核心是什么?后来我确信答案是:闭包和异步。而函数式编程能完美串联了这两大核心,从高阶函数到函数组合;从无副作用到延迟处理;从函数响应式到事件流,从命令式风格到代码重用。所以,本专栏将从函数式编程角度来再看 JavaScript 精要,欢迎关注!传送门

前情回顾

我们在前篇 《✨从历史讲起,JavaScript 基因里写着函数式编程》 讲到了 JavaScript 的函数式基因最早可追溯到 1930 年的 lambda 运算,这个时间比第一台计算机诞生的时间都还要早十几年。JavaScript 闭包的概念也来源于 lambda 运算中变量的被绑定关系。

因为在 lambda 演算的设定中,参数只能是一个,所以通过柯里化的天才想法来实现接收多个参数:

lambda x. ( lambda y. plus x y )
复制代码

说这个想法是“天才”一点不为过,把函数自身作为输入参数或输出返回值,至今受用,也就是【高阶函数】的定义。

将上述 lambda 演算柯里化写法转变到 JavaScript 中,就变成了:

function add(a) {
    return function (b) {
        return a + b
    }
}

add(1)(2)
复制代码

所以,剖析闭包从柯里化开始,柯里化是闭包的“孪生子”。

读完本篇,你会发现 JavaScript 高阶函数中处处是闭包、处处是柯里化~

百变柯里化

最开始,本瓜理解 柯里化 == 闭包 + 递归,得出的柯里化写法是这样的:

 let arr = []
 function addCurry() {
     let arg = Array.prototype.slice.call(arguments); // 递归获取后续参数
     arr = arr.concat(arg);
      if (arg.length === 0) { // 如果参数为空,则判断递归结束
          return arr.reduce((a,b)=>{return a+b}) // 求和
      } else {
          return addCurry;
      }
  }

addCurry(1)(2)(3)()
复制代码

但这样的写法, addCurry 函数会引用一个外部变量 arr,不符合纯函数的特性,于是就优化为:

function addCurry() {
    let arr = [...arguments]
    let fn = function () {
        if(arguments.length === 0) {
	    return arr.reduce((a, b) => a + b)
        } else {
            arr.push(...arguments)
            return fn
        }
    }
    return fn
}
复制代码

上述写法,又总是要以 ‘( )’ 空括号结尾,于是再改进为隐式转换 .toString 写法:

function addCurry() {
    let arr = [...arguments]
    // 利用闭包的特性收集所有参数值
    var fn = function() {
        arr.push(...arguments);
        return fn;
    };
    // 利用 toString 隐式转换
    fn.toString = function () {
        return arr.reduce(function (a, b) {
            return a + b;
        });
    }
    return fn;
}
复制代码
  • 注意一些旧版本的浏览器隐式转换会默认执行

好了,到这一步,如果你把上述三种柯里化写法都会手写了,那面试中考柯里化的基础一关算是过了。

然而,不止于此,柯里化实际存在很多变体, 只有深刻吃透它的思想,而非停留在一种写法上,才能算得上“高级”、“优雅”。

5a06-kicwvzp7773475.gif

接下来,让我们看看它怎么变?!

缓存传参

柯里化最基础的用法是缓存传参。

我们经常遇到这样的场景:

已知一个 ajax 函数,它有 3 个参数 url、data、callback

function ajax(url, data, callback) {
  // ...
}
复制代码

不用柯里化是怎样减少传参的呢?通常是以下这样,写死参数位置的方式来减少传参:

function ajaxTest1(data, callback) {
  ajax('http://www.test.com/test1', data, callback);
}
复制代码

而通过柯里化,则是这样:

function ajax(url, data, callback) {
  // ...
}

let ajaxTest2 = partial(ajax,'http://www.test.com/test2')

ajaxTest2(data,callback)
复制代码

其中 partial 函数是这样写的:

function partial(fn, ...presetArgs) { // presetArgs 是需要先被绑定下来的参数
  return function partiallyApplied(...laterArgs) { //  ...laterArgs 是后续参数
        let allArgs =presetArgs.concat(laterArgs) // 收集到一起
        return fn.apply(this, allArgs) // 传给回调函数 fn
  }
}
复制代码

柯里化固定参数的好处在:复用了原本的 ajax 函数,并在原有基础上做了修改,取其精华,弃其糟粕,封装原有函数之后,就能为我所用。

并且 partial 函数不止对 ajax 函数有作用,对于其它想减少传参的函数同样适用。

缓存判断

我们可以设想一个通用场景,假设有一个 handleOption 函数,当符合条件 'A',执行语句:console.log('A');不符合时,则执行语句:console.log('others')

转为代码即:

const handleOption = (param) =>{
     if(param === 'A'){
         console.log('A')
     }else{
         console.log('others')
     }
}
复制代码

现在的问题是:我们每次调用 handleOption('A'),都必须要走完 if...else... 的判断流程。比如:

const handleOption = (param) =>{
     console.log('每次调用 handleOption 都要执行 if...else...')
     if(param === 'A'){
         console.log('A')
     }else{
         console.log('others')
     }
}

handleOption('A')
handleOption('A')
handleOption('A')
复制代码

控制台打印:

image.png

有没有什么办法,多次调用 handleOption('A'),却只走一次 if...else...?

答案是:柯里化。

const handleOption = ((param) =>{
     console.log('从始至终只用执行一次 if...else...')
     if(param === 'A'){
         return ()=>console.log('A')
     }else{
         return ()=>console.log('others')
     }
})

const tmp = handleOption('A')

tmp()
tmp()
tmp()
复制代码

控制台打印:

image.png

这样的场景是有实战意义的,当我们做前端兼容时,经常要先判断是来源于哪个环境,再执行某个方法。比如说在 firefox 和 chrome 环境下,添加事件监听是 addEventListener 方法,而在 IE 下,添加事件是 attachEvent 方法;如果每次绑定这个监听,都要判断是来自于哪个环境,那肯定是很费劲。我们通过上述封装的方法,可以做到 一处判断,多次使用。

肯定有小伙伴会问了:这也是柯里化?

image.png

嗯。。。怎么不算呢?

把 'A' 条件先固定下来,也可叫“缓存下来”,后续的函数执行将不再传 'A' 这个参数,实打实的:把多参数转化为单参数,逐个传递。

缓存计算

我们再设想这样一个场景,现在有一个函数是来做大数计算的:

const calculateFn = (num)=>{
    const startTime = new Date()
    for(let i=0;i<num;i++){} // 大数计算
    const endTime = new Date()
    console.log(endTime - startTime)
    return "Calculate big numbers"
}

calculateFn(10_000_000_000)
复制代码

这是一个非常耗时的函数,复制代码在控制台看看,需要 8s+

如果业务代码中需要多次用到这个大数计算结果,多次调用 calculateFn(10_000_000_000) 肯定是不明智的,太费时。

一般的做法就是声明一个全局变量,把运算结果保存下来:

比如 const resNums = calculateFn(10_000_000_000)

如果有多个大数运算呢?沿着这个思路,即声名多个变量:

const resNumsA = calculateFn(10_000_000_000)
const resNumsB = calculateFn(20_000_000_000)
const resNumsC = calculateFn(30_000_000_000)
复制代码

我们讲就是说:奥卡姆剃刀原则 —— 如无必要、勿增实体。

申明这么多全局变量,先不谈占内存、占命名空间这事,就把 calculateFn() 函数的参数和声名的常量名一一对应,都是一个麻烦事。

有没有什么办法?只用函数,不增加多个全局常量,就实现多次调用,只计算一次?

答案是:柯里化。

代码如下:

function cached(fn){
  const cacheObj = Object.create(null); // 创建一个对象
  return function cachedFn (str) { // 返回回调函数
    if ( !cacheObj [str] ) { // 在对象里面查询,函数结果是否被计算过
        let result = fn(str);
        cacheObj [str] = result; // 没有则要执行原函数,并把计算结果缓存起来
    }
    return cacheObj [str] // 被缓存过,直接返回
  }
}

const calculateFn = (num)=>{
    console.log("计算即缓存")
    const startTime = new Date()
    for(let i=0;i<num;i++){} // 大数计算
    const endTime = new Date()
    console.log(endTime - startTime) // 耗时
    return "Calculate big numbers"
}

let cashedCalculate = cached(calculateFn) 

console.log(cashedCalculate(10_000_000_000)) // 计算即缓存 // 9944 // Calculate big numbers
console.log(cashedCalculate(10_000_000_000)) // Calculate big numbers

console.log(cashedCalculate(20_000_000_000)) // 计算即缓存 // 22126 // Calculate big numbers
console.log(cashedCalculate(20_000_000_000)) // Calculate big numbers
复制代码

这样只用通过一个 cached 缓存函数的处理,所有的大数计算都能保证:输入参数相同的情况下,全局只用计算一次,后续可直接使用更加语义话的函数调用来得到之前计算的结果。

此处也是柯里化的应用,在 cached 函数中先传需要处理的函数参数,后续再传入具体需要操作得值,将多参转化为单个参数逐一传入。

缓存函数

柯里化的思想不仅可以缓存判断条件,缓存计算结果、缓存传参,还能缓存“函数”。

设想,我们有一个数字 7 要经过两个函数的计算,先乘以 10 ,再加 100,写法如下:

const multi10 = function(x) { return x * 10; }
const add100 = function(x) { return x + 100; }
add100(multi10(7))
复制代码

用柯里化处理后,即变成:

const multi10 = function(x) { return x * 10; }
const add100 = function(x) { return x + 100; }
const compose = function(f,g) { 
    return function(x) { 
        return f(g(x))
    }
}

compose(add100, multi10)(7)
复制代码

前者写法有两个传参是写在一起的,而后者则逐一传参。把最后的执行函数改写:

let compute = compose(add100, multi10)

compute(7)
复制代码

所以,这里的柯里化直接把函数处理给缓存了,当声明 compute 变量时,并没有执行操作,只是为了拿到 ()=> f(g(x)),最后执行 compute(7),才会执行整个运算;


怎么样?柯里化确实百变吧?柯里化的起源和闭包的定义是同宗同源。正如前文最开始所说,柯里化是闭包的一对“孪生子”。

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我们对闭包的解释:“闭包是一个函数内有另外一个函数,内部的函数可以访问外部函数的变量,这样的语法结构是闭包。”与我们对柯里化的解释“把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(或部分)的函数,并且返回接受余下的参数和返回结果的新函数的技术”,这两种说法几乎是“等效的”,只是从不同角度对 同一问题 作出的解释,就像 lambda 演算和图灵机对希尔伯特第十问题的解释一样。

同一问题:指的是在 lambda 演算诞生之时,提出的:怎样用 lambda 演算实现接收多个参数?

防抖与节流

好了,我们再来看看除了其它高阶函数中闭包思想(柯里化思想)的应用。首先是最最常用的防抖与节流函数。

防抖:就像英雄联盟的回城键,按了之后,间隔一定秒数才会执行生效。

function debounce(fn, delay) {
    delay = delay || 200;
    let timer = null;
    return function() {
        let arg = arguments;
        // 每次操作时,清除上次的定时器
        clearTimeout(timer);
        timer = null;
        // 定义新的定时器,一段时间后进行操作
        timer = setTimeout(function() {
            fn.apply(this, arg);
        }, delay);
    }
};

var count = 0;
window.onscroll = debounce(function(e) {
    console.log(e.type, ++count); // scroll
}, 500);
复制代码

节流函数:就像英雄联盟的技能键,是有 CD 的,一段时间内只能按一次,按了之后就要等 CD;

// 函数节流,频繁操作中间隔 delay 的时间才处理一次
function throttle(fn, delay) {
    delay = delay || 200;
    let timer = null;
    // 每次滚动初始的标识
    let timestamp = 0;
    return function() {
        let arg = arguments;
        let now = Date.now();
        // 设置开始时间
        if (timestamp === 0) {
            timestamp = now;
        }
        clearTimeout(timer);
        timer = null;
        // 已经到了delay的一段时间,进行处理
        if (now - timestamp >= delay) {
            fn.apply(this, arg);
            timestamp = now;
        }
        // 添加定时器,确保最后一次的操作也能处理
        else {
            timer = setTimeout(function() {
                fn.apply(this, arg);
                // 恢复标识
                timestamp = 0;
            }, delay);
        }
    }
};

var count = 0;
window.onscroll = throttle(function(e) {
    console.log(e.type, ++count); // scroll
}, 500);
复制代码

代码均可复制到控制台中测试。在防抖和节流的场景下,被预先固定住的变量是 timer

lodash 高阶函数

lodash 大家肯定不陌生,它是最流行的 JavaScript 库之一,透过函数式编程模式为开发者提供常用的函数。

其中有一些封装的高阶函数,让一些平平无奇的普通函数也能有相应的高阶功能。

举几个例子:

// 防抖动
_.debounce(func, [wait=0], [options={}])
// 节流
_.throttle(func, [wait=0], [options={}])

// 将一个断言函数结果取反
_.negate(predicate) 
// 柯里化函数
_.curry(func, [arity=func.length])
// 部分应用
_.partial(func, [partials])

// 返回一个带记忆的函数
_.memoize(func, [resolver])
// 包装函数
_.wrap(value, [wrapper=identity])
复制代码

研究源码你就会发现,_.debounce 防抖、_.throttle 节流上面说过,_.curry 柯里化上面说过、_.partial 在“缓存传参”里说过、_.memoize 在“缓存计算”里也说过......

再举一个例子:

现在要求一个函数在达到 n 次之前,每次都正常执行,第 n 次不执行。

也是非常常见的业务场景!JavaScript 实现:

function before(n, func) {
  let result, count = n;
  return function(...args) {
    count = count - 1
    if (count > 0) result = func.apply(this, args)
    if (count <= 1) func = undefined
    return result
  }
}

const fn= before(3,(x)=>console.log(x))
fn(1) // 1
fn(2) // 2
fn(3) // 不执行
复制代码

反过来:函数只有到 n 次的时候才执行,n 之前的都不执行。

function after(n, func) {
  let count = n || 0
  return function(...args) {
    count = count - 1
    if (count < 1) return func.apply(this, args)
  }
}

const fn= after(3,(x)=>console.log(x))
fn(1) // 不执行
fn(2) // 不执行
fn(3) // 3 
复制代码

全是“闭包”、全是把参数“柯里化”。

细细体会,在控制台上敲一敲、改一改、跑一跑,下次或许你就可以自己写出这些有特定功能的高阶函数了。

结语

综合以上,可见由函数式启发的“闭包”、“柯里化”思想对 JavaScript 有多重要。几乎所有的高阶函数都离不开闭包、参数由多转逐一的柯里化传参思想。所在在很多面试中,都会问闭包,不管是一两年、还是三五年经验的前端程序员。定义一个前端的 JavaScript 技能是初级,还是中高级,这是其中很重要的一个判断点。

对闭包概念模糊不清的、或者只会背概念的 => 初级

会写防抖、节流、或柯里化等高阶函数的 => 中级

深刻理解高阶函数封装思想、能自主用闭包封装高阶函数 => 高级

OK,以上便是本篇分享,专栏第 2 篇,希望各位工友喜欢~ 欢迎点赞、收藏、评论 🤟

后文会再深入 JavaScript 函数式编程,展开讲解:纯函数、延迟处理、JS 迭代器等、敬请期待~

image.png

关注专栏 # JavaScript 函数式编程精要 —— 签约作者安东尼

我是掘金安东尼 🤠 100 万人气前端技术博主 💥 INFP 写作人格坚持 1000 日更文 ✍ 关注我,安东尼陪你一起度过漫长编程岁月 🌏

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