函数式编程思想

函数式编程思想vs 面向对象编程思想

面向对象编程（00P）是一种强大的编程范式，它使用类和对象来组织代码，以模拟现实世界的实体和交互。尽管 OOP 在许多方面非常有用，例如在编写大型软件系统时提供了清晰的模块化结构，但它也存在一些问题，特别是与状态管理和副作用相关的问题。
函数式编程，关注的是函数，我们在封装设计的时候，要将问题的求解方法抽离到各个函数中，通过**函数组合 **提供问题的解法

面向对象编程存在的问题

状态管理复杂
- 在OOP 中，对象通常包含状态（数据），状态可以通过方法（行为）来改变。当应用程序复杂时，对象的状态可能在多个方法中被不同的方式改变，导致状态管理变得复杂和困难。
副作用和可预测性
- 对象方法可能会改变全局状态或者对象的内部状态，这些副作用会使得程序的行为变得不可预测和难以理解。
继承的问题
- 继承可以导致高度耦合的代码，使得修改和理解代码更加困难。子类依赖于父类的实现细节，父类的改动可能会影响到所有子类。

:::info 面向对象状态管理和UI逻辑，复用性差

副作用，不可预测

继承

:::

函数式编程思想能够解决什么问题

不可变性
- 数据结构是不可变的，这意味着一旦创建，数据就不能更改。所有的变化都通过返回新的数据副本来实现。
无副作用的函数
- 函数不修改外部状态，它们只依赖于输入参数，返回新的数据而不是修改已有数据
使用纯函数
- 纯函数增加了代码的可测试性和可预测性。

函数式编程核心概念

函数为一等公民
纯函数（Pure Functions）
不可变性（Immutability）
函数组合（Function Composition）
高阶函数（Higher-Order Functions）

函数为一等公民（First-Class Functions）

:::info 当函数在一个语言中被视为一等公民时，这意味着函数可以像任何其他数据类型一样被传递和操作。它们可以作为变量存储、作为参数传递给其他函数、作为其他函数的返回值或者赋值给对象的属性。

:::

纯函数（Pure Functions）

:::info 纯函数是这样一种函数，它的返回值仅由其输入参数决定，并且在执行过程中不产生副作用（如修改外部变量或对象状态)

:::

不可变性（Immutability）

:::info 不可变性指的是数据状态一旦创建，就不能被改变。在函数式编程中，任何数据变更都应通过创建和返回新的数据副本来实现，而不是直接修改原始数据。

:::

函数组合 (Function Composition)

:::info 函数组合是将两个或多个函数组合成一个单一函数的过程。在组合中，一个函数的输出成为另一个函数的输入。

:::

高阶函数(Higher-Order Functions)

:::info 高阶函数是指至少满足以下一个条件的函数：接受一个或多个函数作为参数，或者返回一个函数作为结果。

:::

纯函数

什么是纯函数？

:::color3 相同的入参，得到相同的结果，且无副作用

:::

纯函数是这样一种函数，即相同的输入，永远会得到相同的输出，而且没有任何可观察的副作用。

比如数组的 slice 和 splice，这两个函数的作用并无二致---一但是注意，它们各自的方式却大不同，但不管怎么说作用还是一样的。

slice 符合纯函数的定义：因为对相同的输入它保证能返回相同的输出；
splice 却不同：会产生可观察到的副作用，即这个数组永久地改变了；

副作用

"副作用"的关键部分在于"副"。就像一潭死水中的"水"本身并不是幼虫的培养器，"死"才是生成虫群的原因。同理，副作用中的"副"是滋生 bug的温床。

副作用是在计算结果的过程中，系统状态的一种变化，或者与外部世界进行的可观察的交互。副作用可能包含，但不限于：

更改文件系统；
往数据库插入记录；

3.发送一个 http 请求；
可变数据；
打印/log；
获取用户输入；
DOM 查询；
访问系统状态...

概括来讲，只要是跟函数外部环境发生的交互就都是副作用---一这一点可能会让你怀疑无副作用编程的可行性。函数式编程的哲学就是假定副作用是造成不正当行为的主要原因。

这并不是说，要禁止使用一切副作用，而是说，要让它们在可控的范围内发生。

副作用让一个函数变得不纯是有道理的：从定义上来说，纯函数必须要能够根据相同的输入返回相同的输出；如果函数需要跟外部事物打交道，那么就无法保证这一点了。

纯函数的特点

可缓存性（Cacheable）

首先，纯函数总能够根据输入来做缓存。实现缓存的一种典型方式是 memoize 技术

可移植性 / 自文档化（Portable / Self-Documenting）

纯函数是完全自给自足的，它需要的所有东西都能轻易获得。仔细思考思考这一点⋯.这种自给自足的好处是什么呢？

可测试性（Testable）

纯函数让测试更加容易。我们不需要伪造一个"真实的"支付网关，或者每一次测试之前都要配置、之后都要断言状态（assert the state）。只需简单地给函数一个输入，然后断言输出就好了。

合理性（Reasonable）

很多人相信使用纯函数最大的好处是引用透明性（referential transparency）。如果一段代码可以替换成它执行所得的结果，而且是在不改变整个程序行为的前提下替换的，那么我们就说这段代码是引用透明的。

并行代码

我们可以并行运行任意纯函数
因为纯函数根本不需要访问共享的内存，而且根据其定义，纯函数也不会因副作用而进入竞争态（race condition).
并行代码在服务端js 环境以及使用了 web worker 的浏览器那里是非常容易实现的，因为它们使用了线程（thread）。不过出于对非纯函数复杂度的考虑，当前主流观点还是避免使用这种并行。

函数柯里化

:::color3 将多参数转为一系列单参数函数的过程

:::

柯里化是函数式编程中的一个技术，它涉及将一个多参数的函数转换成一系列使用一个参数的函数。柯里化的函数通常返回另一个接受剩余参数的函数，这个过程一直持续，直到所有参数都被消耗掉。

柯里化的用途

参数复用：柯里化可以创建可以被多次调用的函数，每次调用使用部分参数来执行任务，这有助于減少重复代码和提高代码复用
延迟计算：通过柯里化，函数的执行可以被延迟。只有当接收到所有必要的参数之后，才会进行计算
动态生成函数：可以根据柯里化的中间步骤动态生成新的函数，这些函数可以适用于特定的情况，从而增强了函数的适应性和灵活性
简化函数的调用：柯里化有助于减少函数调用时需要的参数数量，使得函数调用更加简洁

函数组合

函数式编程中的函数组合（Function Composition）是一个核心概念，它允许我们将多个函数链接在一起，创建出新的函数。这种方法的强大之处在于它提供了一种模块化方式来构建程序，使得每个部分都可以独立测试和重用。

特性

模块性：通过将小而专一的函数组合成复杂的行为，增强代码的模块性。
可读性：适当的函数组合可以使代码更加直观和易于理解。
复用性：独立的函数可以在多个地方被复用，減少代码重复。
声明性：通过组合方式，代码更加声明性，聚焦于"做什么"而非"怎么做"。

不可变性

在函数式编程中，不可变性是一个核心概念，指的是数据一旦被创建就不能改变。任何对数据的修改或更新操作都会生成一个新的数据副本，而不是改变原有的数据。这种做法有助于避免副作用和数据状态的不一致性，使得程序的行为更可预测，简化了复杂程序中的状态管理。这一特性在 React 中用途颇广。单向数据流状态的更改需要我们使用这一特性来实现。

不可变性的优势

提高程序的可预测性：由于数据不会被意外修改，函数的行为和输出更加可预测。

简化并发编程：不可变数据结构自然是线程安全的，因为没有线程可以修改数据，从而避免了锁和竞态条件的需求。

便于历史数据追踪：保持历史版本的数据不被改变，可以轻松地实现撤销和重做功能。

React 中的不可变性

在 React 中，组件的状态应当是不可变的。这意味着在更新状态时，你应该创建状态的一个新副本而不是直接修改状态。这种做法有助于优化 React 应用的性能，尤其是在利用 shouldComponentUpdate、PureComponent 或 React.memo等性能优化手段时，因为 React 可以快速地检查 props 或 state 是否发生变化，从而決定是否需要重新渲染组件。

Immer 使用

Immer 是一个流行的库，用于简化不可变数据结构的处理。它允许你编写看似"可变"的代码，但实际上会产生不可变的数据更新。在 React 中，使用Immer 可以简化复杂状态的更新逻辑。

函数式编程思想

相关问题

什么是纯函数？为什么它们在函数式编程中很重要？

解释函数式编程中的高阶函数并给出一个例子