之前有讨论过,缩进(非常粗鲁地)增加了代码复杂性。我们的目标是写出复杂度低的 JavaScript 代码。通过选择一种合适的抽象来解决这个问题,可是你怎么能知道选择哪一种抽象呢?很遗憾的是到目前为止,没有找到一个具体的例子能回答这个问题。这篇文章中我们讨论不用任何循环如何处理 JavaScript 数组,最终得出的效果是可以降低代码复杂性。
循环是一种很重要的控制结构,它很难被重用,也很难插入到其他操作之中。另外,它意味着随着每次迭代,代码也在不断的变化之中。——Luis Atencio
我们先前说过,像循环这样的控制结构引入了复杂性。但是也没有给出确切的证据证明这一点,我们先看看 JavaScript 中循环的工作原理。
循环
在 JavaScript 中,至少有四、五种实现循环的方法,最基础的是 while 循环。我们首先先创建一个示例函数和数组:
// oodlify :: String -> String function oodlify(s) { return s.replace(/[aeiou]/g, 'oodle'); } const input = [ 'John', 'Paul', 'George', 'Ringo', ];</div>
现在有了一个数组,我们想要用 oodlify 函数处理每一个元素。如果用 while 循环,就类似于这样:
let i = 0; const len = input.length; let output = []; while (i < len) { let item = input[i]; let newItem = oodlify(item); output.push(newItem); i = i + 1; }</div>
注意这里发生的事情,我们用了一个初始值为 0 的计数器 i,每次循环都会自增。而且每次循环中都和 len 进行比较以保证循环特定次数以后终止循环。这种利用计数器进行循环控制的模式太常用了,所以 JavaScript 提供了一种更加简洁的写法: for 循环,写起来如下:
const len = input.length; let output = []; for (let i = 0; i < len; i = i + 1) { let item = input[i]; let newItem = oodlify(item); output.push(newItem); }</div>
这一结构非常有用,while循环非常容易把自增的 i 给忘掉,进而引起无限循环;而for循环把和计数器相关的代码都放到了上面,这样你就不会忘掉自增 i,这确实是一个很好的改进。现在回到原来的问题,我们目标是在数组的每个元素上运行 oodlify() 函数,并且将结果放到一个新的数组中。
对一个数组中每个元素都进行操作的这种模式也是非常普遍的。因此在 ES2015 中,引入了一种新的循环结构可以把计数器也简化掉: for...of 循环。每一次返回数组的下一个元素给你,代码如下:
let output = []; for (let item of input) { let newItem = oodlify(item); output.push(newItem); }</div>
这样就清晰很多了,注意这里计数器和比较都不用了,你甚至都不用把元素从数组里面取出来。for...of 帮我们做了里面的脏活累活。如果现在用 for...of 来代替所有的 for 循环,其实就可以很大程度上降低复杂性。但是,我们还可以做进一步的优化。
mapping
for...of 循环比 for 循环更清晰,但是依然需要一些配置性的代码。如不得不初始化一个 output 数组并且每次循环都要调用 push() 函数。但有办法可以让代码更加简洁有力,我们先扩展一下问题。
如果有两个数组需要调用 oodlify 函数会怎么样?
const fellowship = [ 'frodo', 'sam', 'gandalf', 'aragorn', 'boromir', 'legolas', 'gimli', ]; const band = [ 'John', 'Paul', 'George', 'Ringo', ];</div>
很容易想到的方法是对每个数组都做循环:
let bandoodle = []; for (let item of band) { let newItem = oodlify(item); bandoodle.push(newItem); } let floodleship = []; for (let item of fellowship) { let newItem = oodlify(item); floodleship.push(newItem); }</div>
这确实ok,有能正确执行的代码,就比没有好。但是重复的代码太多了——不够“DRY”。我们来重构它以降低重复性,创建一个函数:
function oodlifyArray(input) { let output = []; for (let item of input) { let newItem = oodlify(item); output.push(newItem); } return output; } let bandoodle = oodlifyArray(band); let floodleship = oodlifyArray(fellowship);</div>
这看起来好多了,可是如果我们想使用另外一个函数该怎么办?
function izzlify(s) { return s.replace(/[aeiou]+/g, 'izzle'); }</div>
上面的 oodlifyArray() 一点用都没有了。但如果再创建一个 izzlifyArray() 函数的话,代码又重复了。不管那么多,先写出来看看什么效果:
function oodlifyArray(input) { let output = []; for (let item of input) { let newItem = oodlify(item); output.push(newItem); } return output; } function izzlifyArray(input) { let output = []; for (let item of input) { let newItem = izzlify(item); output.push(newItem); } return output; }</div>
这两个函数惊人的相似。那么是不是可以把它们抽象成一个通用的模式呢?我们想要的是:给定一个函数和一个数组,通过这个函数,把数组中的每一个元素做操作后放到新的数组中。我们把这个模式叫做 map 。一个数组的 map 函数如下:
function map(f, a) { let output = []; for (let item of a) { output.push(f(item)); } return output; }</div>
这里还是用了循环结构,如果想要完全摆脱循环的话,可以做一个递归的版本出来:
function map(f, a) { if (a.length === 0) { return []; } return [f(a[0])].concat(map(f, a.slice(1))); }</div>
递归解决方法非常优雅,仅仅用了两行代码,几乎没有缩进。但是通常并不提倡于在这里使用递归,因为在较老的浏览器中的递归性能非常差。实际上,map 完全不需要你自己去手动实现(除非你自己想写)。map 模式很常用,因此 JavaScript 提供了一个内置 map 方法。使用这个 map 方法,上面的代码变成了这样:
let bandoodle = band.map(oodlify); let floodleship = fellowship.map(oodlify); let bandizzle = band.map(izzlify); let fellowshizzle = fellowship.map(izzlify);</div>
可以注意到,缩进消失,循环消失。当然循环可能转移到了其他地方,但是我们已经不需要去关心它们了。现在的代码简洁有力,完美。
为什么这个代码这么简单呢?这可能是个很傻的问题,不过也请思考一下。是因为短吗?不是,简洁并不代表不复杂。它的简单是因为我们把问题分离了。有两个处理字符串的函数: oodlify 和 izzlify,这些函数并不需要知道关于数组或者循环的任何事情。同时,有另外一个函数:map ,它来处理数组,它不需要知道数组中元素是什么类型的,甚至你想对数组做什么也不用关心。它只需要执行我们所传递的函数就可以了。把对数组的处理中和对字符串的处理分离开来,而不是把它们都混在一起。这就是为什么说上面的代码很简单。
reducing
现在,map 已经得心应手了,但是这并没有覆盖到每一种可能需要用到的循环。只有当你想创建一个和输入数组同样长度的数组时才有用。但是如果你想要向数组中增加几个元素呢?或者想找一个列表中的最短字符串是哪个?其实有时我们对数组进行处理,最终只想得到一个值而已。
来看一个例子,现在一个数组里面存放了一堆超级英雄:
const heroes = [ {name: 'Hulk', strength: 90000}, {name: 'Spider-Man', strength: 25000}, {name: 'Hawk Eye', strength: 136}, {name: 'Thor', strength: 100000}, {name: 'Black Widow', strength: 136}, {name: 'Vision', strength: 5000}, {name: 'Scarlet Witch', strength: 60}, {name: 'Mystique', strength: 120}, {name: 'Namora', strength: 75000}, ];</div>
现在想找最强壮的超级英雄。使用 for...of 循环,像这样:
let strongest = {strength: 0}; for (hero of heroes) { if (hero.strength > strongest.strength) { strongest = hero; } }</div>
虽然这个代码可以正确运行,可是实在太烂了。看这个循环,每次都保存到目前为止最强的英雄。继续提需求,接下来我们想要所有超级英雄的总强度: