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JavaScript数据类型对函数式编程的影响示例解析

2023-02-23 11:10

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前言

本篇文章是JavaScript 函数式编程学习系列第二篇，感兴趣也可以先去看第一篇：

一文理解JavaScript中的函数式编程的概念
JavaScript数据类型对函数式编程的影响
不可变数据方案之immer.js实现探索

前文一文理解JavaScript中的函数式编程的概念中写了函数式编程的概念，本篇文章继上文之后，来梳理 JavaScript 数据类型对函数式编程的影响。

函数式编程编程的核心就是纯函数和隔离副作用，为了让纯函数保持纯粹，纯函数的参数或者内部引用的外部数据应该是不可变数据。但 JavaScript 中的数据类型并不是都是不可变的，而数据类型的可变性，很有可能让纯函数变的不纯。

因此，本篇文章的目的有两点：

探索 JavaScript 的数据类型来了解的可变数据的根源。
JavaScript 的可变数据数据是怎么让纯函数变得不纯的？
如何解决可变数据的影响？

JavaScript中的数据类型中的可变数据

在 JavaScript 中，数据类型有以下 8 种：

null
undefined
boolean
number
symbol -- 在 es6 中被加入
bigint -- es6+ 被加入
object

注意点：

在 JavaScript 中，变量是没有类型的，值才有类型。变量可以在任何时候，持有任何值。

原始类型（基本类型）

上面 8 中类型除了 object ，其他都是原始类型，原始类型存储的都是值，其特点有两点：

没有方法可以直接调用
原始类型的数据是不可被改变的，改变一个变量的值，并不是把值改变了，而是让变量拥有新的值。

注意点：

'1'.toString()或者false.toString()等可以用的原因是被强制转换成了 String 类型也就是对象类型，所以可以调用 toString 函数。
对于null来说，很多人会认为它是个对象类型，其实是错误的。typeof null 会输出 object，这只是 JS 存在的一个悠久 Bug，而且好像永远不会也不会被修复，因为有太多已经存在的 web 的内容依存着这个 bug。注: 在 JS 的最初版本中使用的是 32 位系统，为了性能考虑使用低位存储变量的类型信息，000开头代表是对象，然而 null 表示为全零，所以将它错误的判断为 object 。虽然现在的内部类型判断代码已经改变了，但是对于这个 Bug 却是一直流传下来。

对象类型（引用类型）

而除了原始类型，剩下的 object 就是对象类型，和原始类型的不同点在于：原始类型存储的是值，对象类型存储的是地址。

经典示例：

var c = 1;
var d = c;
d = 2;
console.log(c === d) // false
var a = {
    name: "张三",
    age: 20
}
var b = a;
b.age = 21;
console.log(a.age === b.age) // true

示例中把变量 a 的值给到了变量 b ， b 修改了age 属性，但是 a 的 age 属性也跟着变了，是因为 var b = a 是 a 把对象的引用地址赋值给 b ，这时候 a 和 b 指向的是内存中的同一个数据。

而 c 给 d 的是值，并不是一个引用，相当于复制了一份数据。

因此可以知道原型类型的数据是不可变的，而对象类型的数据是可变的。

JavaScript 为何能会让纯函数变得不纯？

JavaScript 中的对象类型的数据是可变，而可变性，就代表了不确定性，纯函数中使用了不确性的数据就会导致不纯，因为其违背了纯函数的特征：不受外界影响，不影响外界。

下面来看一个例子：

A 同学写了这么一段代码，初始化生成了一个 “zhangsan” 用户。

export const defaultUserInfo = {
    name: "名称",
    age: 20,
    hobby: ["玩耍"]
};
export function initUser(userTemplate, name, age) {
    const newUser = userTemplate;
    newUser.name = name;
    newUser.age = age;
    return newUser;
}
const zhangsan = userInit(userDefaultInfo, "zhangsan", 21);

然后 B 同学在开发其他页面的时候，看到有初始化用户信息的方法，然后直接复制过去，初始化了一个 “lisi” 用户。

import { defaultUserInfo, initUser } from "xxx模块"。
const lisi = userInit(userDefaultInfo, "lisi", 21);

检测的时候看到自己初始化的用户信息正确的就没有去检查之前 A 同学的是否是正确的，上线后发现所有的用户都变成了 lisi 。因为 userDefaultInfo 是一个引用类型，userInit(userDefaultInfo, "xxx", xx) 操作的都是内存中的同一个对象。其原因就是因为 A 和 B 开发者犯了一个错误，把可变数据传递到了 userInit 函数内部进行处理，哪怕进行了浅层拷贝，也出现了问题。究其原因还是因为给函数传递进去了一个可变数据。

我们校验一个纯函数有效性的关键依据，永远是“针对已知的输入，能否给出符合预期的输出”，而上面例子中 initUser 函数没有违背这个规则，但是在可变数据的影响下，让它产生了副作用，对外界已有的数据造成了影响。

如何解决可变数据的影响？

数据拷贝

从使用函数方的角度来看，既然造成这个问题的原因是因为传递进去的数据是可变数据，那么我就复制一份数据传递给函数内部使用，随便你怎么修改，都不会影响外界其他数据。

比如我们使用前面例子中的 initUser 函数时，先拷贝一份数据：

function copyFunc(object) {
    return JSON.parse(JSON.string(object));
}
const zhangsan = userInit(copyFunc(userDefaultInfo), "zhangsan", 21);
const lisi = userInit(copyFunc(userDefaultInfo), "lisi", 21);
console.log(zhangsan.name === lisi.name); // false

进行拷贝后的数据传递给 userInit 函数，就不会出现问题了。这里的 copyFunc 只能针对部分数据类型，对不少类型是不支持的，具体可以去看一下关于JSON.parse(JSON.stringify(obj))实现深拷贝应该注意的坑这篇文章。

从被调用函数方来看，在使用 object 类型数据时，函数内部尽量不要去修改外界 object 数据（通过参数传递，或者直接使用外界的对象都不建议去修改），修改之前可以拷贝一份再修改。

比如：

export function initUser(userTemplate, name, age) {
    const newUser = copyFunc(userTemplate);
    newUser.name = name;
    newUser.age = age;
    return newUser;
}

使用不可变数据方案

拷贝的数据比较大的时候，会出现性能问题，因此出现了不可变数据的方案。

现在不可变数据常见的有两种： Immutable.js 和 immer.js 。它们都能实现在操作数据后，返回新的一个数据，而不影响之前的数据。

Immutable.js 实现了持久化数据结构，实现原理说明（引用于immutable.js 和 immer）：

使用旧数据创建新数据时，要保证旧数据同时可用且不变。同时为了避免 deepCopy 把所有节点都复制一遍带来的性能问题，immutable 使用了结构共享方式，即如果对象树中的一个节点改变，只修改这个节点和受它影响的父节点，其他节点共享。
immutable-js 使用了另一套数据结构 api，它会将原生数据类型都转化为 immutable-js 内部对象。

因此 Immutable.js 需要严格使用它自定义的操作数据的方法才行。

immer.js 利用了 es6 的 Proxy 来进行对数据操作的拦截实现，具体原理可去剖析 Immer.js 工作原理与设计模式这里看看，也可以去网上查询。