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Think in FP (03): 我們的 Function 不一樣

Nov 12th, 2019. 11 mins read

在上一篇文章我們介紹了什麼是 Function,今天這篇文章想再跟大家釐清,我們平常用到的 Function 其實跟上一篇文章裡說的 Function 是不一樣的東西。

雖然都叫 Function 但不一樣

在 Pure Functional Programming Language 的世界裡,所有 Function 都是 Pure Function,不會也不能有任何副作用 (Side Effect)。但在 Imperative Languages (如 JavaScript)的世界裡 Function 幾乎不可避免地會有副作用 (Side Effect),也因此雖然都叫 Function 但本質上是不一樣的。

從 FP 的角度來說,Imperative languages 裡的 Function 應該稱為 Procedure,因為我們可以在 Function 裡做任何事而不是單純的運算返回值。

我們上禮拜講了 All You Need Is Function,還沒看過的讀者可以先往這邊走 Think in FP (02): All You Need Is Function

什麼是副作用(Side Effect)?

我們已經不只一次提到 Side Effect 這個詞,那究竟什麼是 Side Effect 呢? Side Effect 是指在運算的過程中,改變了系統狀態或是對外部世界進行交互

常見的 Side Effect 包括:

  • 修改傳進來的參數
  • 修改外部的狀態
  • 發送 HTTP Request
  • DB 查詢
  • 印出 log
  • 獲取 Input
  • DOM 查詢
  • 訪問系統狀態

上面只是列出了常見的 Side Effect,實務上有非常多的行為都是 Side Effect 而我們是列不完的,所以只要記得改變系統狀態或是跟真實世界產生交互就是 Side Effect。

Side Effect 是造成 Bug 的主要來源之一,所以我們應該要盡可能控制 Side Effect,讓他們存在於一個可控的範圍內。

讀者應該已經發覺平常我們撰寫的 Function 幾乎不可避免的都會包含上面的行為,所以才會說 Imperative Languages 裡的 Function 跟我們上一篇文章所說的 Function 是不同的。

Imperative Languages 世界中的 Function

在 Imperative languages (如 JavaScript) 的世界裡,我們可以把 Function 簡單區分為:

  • Pure Function: 只做運算跟回傳,沒有 side effect
  • Impure Function:

    • 只有 Effect 沒有回傳值
    • 有回傳值,同時有 Side Effect
// Pure function
const add = (x, y) => x + y; 
add(1, 2) // 3

// -- Impure function --
// 只有 Effect 沒有回傳值
const hello = () => {
  console.log('Hello World!');
}

// 有回傳值,同時有 Side Effect
let isRequesting = false;

const getData = () => {
  if (!isRequesting) {
    isRequesting = true;
    return fetch('url...')
  } 
}

儘管 JavaScript 世界中,我們無法完全避免掉 Side Effect,但我們可以透過一些手法來控管 Side Effect,讓 Side Effect 只作用在一定的範圍內,以確保我們的程式碼能順利運行!在我們學到如何處理 Side Effect 之前,先讓我們盡量避開這些具有 Side Effect 的 Function,並盡可能地保持 Function Pure。

保持 Function Pure 的第一步 - Immutable

所有講 Functional Programming 的文章或書籍都會提到 Immutable Data Structure,所謂的 immutable data 就是一旦建立後就不會再改變的資料,所有對於 immutable data 的操作都只是回傳一個新的 immutable data,但很可惜的是 JavaScript 原生的資料結構都是 mutable 的,如下

var a = {
  name: 'Jerry',
  age: 18
};

var b = a;
b.age = 19;

console.log(a); // { name: 'Jerry', age: 19 }
console.log(a === b); // true
// 修改 b 的數據其實同時修改了 a
// `b.age = 19` 是一個 mutable 的操作

從上面這段程式碼可以看得出來,當我們今天使用 mutable 操作改變某個變數的資料時,同時可能造成別的變數也跟著變動,這也是 bug 最可能產生的來源之一。

那我們要如何讓 JS 的數據結構變成 immutable 的呢?大多數的文章會推薦大家使用 immutable.js,寫法會像下面這樣

import { Map } from 'immutable'
const a = Map({ a: 1, b: 2, c: 3 });
const b = a.set('b', 50);

console.log(a.toJS()) // { a: 1, b: 2, c: 3 }
console.log(a === b) // false
// 修改了 b 不會影養 a
// map1.set('b', 50); 實際上只是回傳一個新的物件給 b 

像上面這段程式碼,我們對變數 a 的操作,實際上只是回傳了一個新的物件,原本的物件 a 是完全不受影響的,這就是 immutable data!

但這裡筆者不建議大家使用 immutable.js,主要原因是目前多數的 JS 套件都是吃原生物件,如果用了 immutable.js 就常常需要在原生物件及 immutable.js 的物件中轉換,這個過程會增加認知成本,常常需要判斷當前拿到的資料是原生物件還是 immtuble.js 的物件。

本系列文章核心的目標是希望提供讀者在前端開發實務上能夠利用 Functional Programming 的觀念來更輕鬆地維護程式,同時盡可能地避免額外的負擔,能夠同時享受 FP 帶來的好處也能舒適的開發!這也是為什麼主題訂做 Think in FP,而不是 Learn FP。

如果不使用 immutable.js 那我們又要如何確保資料是 immutable 的呢?答案是我們只使用 immutable 的方式操作資料

1. 使用原生 Immutable 的資料操作

var a = {
  name: 'Jerry',
  age: 18
};

// ES6
var b = { ...a, age: 19 };
// ES5
// var b = Object.assign({}, a, { age: 19 });

console.log(a); // { name: 'Jerry', age: 18 }
console.log(a === b); // false

如上,JavaScript 仍然有提供一些 immutable 的資料操作方式,我們只要確保所有對資料的操作是 immutable 的就可以了!

2. 使用 Ramda 來操作複雜的資料

如果是較複雜的資料結構,可以改用 Ramda 的 assocPath 或是 dissocPath 來操作,例如

import * as R from 'ramda';

var a = {
  name: 'Jerry',
  age: 18,
  job: {
    company: 'Branch8',
    title: 'RD'
  }
};

// 較複雜的資料結構用 spread operator 會有點麻煩
var b = {
  ...a,
  job: {
    ...a.job,
    title: 'Tech Lead',
  }
};

// 可以改用 Ramda 的 assocPath
var b = R.assocPath(['job', 'title'], 'Tech Lead', a);

Demo

Ramda 所有 function 對資料的操作都是 immutable 的,後面我們會介紹更多關於 Ramda 提供的 function,以及 Ramda 文件的查看方式!

3. 確保團隊不會使用 mutable 的方式操作資料

如果讀者已經習慣透過 immutable 的方式操作資料,那我們要如何在不導入 immutable.js 或相關 library 的前提下,確保團隊成員都不會使用 mutable 的方式操作資料呢?

使用 ESLint

我們可以把專案 ESLint 的設定加入 eslint-plugin-immutable,並在 commit 時或是 CI 流程中檢查 ESLint 是否有 Error,就可以確保專案內不會有任何 mutable 的操作。

這裡建議設定以下幾個 rules

只要我們透過上面 3 個方式,就可以確保程式的資料都是 immutable 的操作,也不會再出現任何 function 修改外部的狀態或是修改外部傳入的參數了!儘管我們還無法完全避免 Side Effect 的出現但這樣做已經能大幅度降低程式的複雜度以及 Bug 出現的可能。

我們會在本系列的第 11 篇文章寫到,要如何把 Side Effect 集中起來管理,但在這之前我們需要先學會更多關於 Function 的知識。

小結

這篇文章講述了 FP 裡說的 Function 跟 JS 世界裡的 Function 是不一樣的東西,以及什麼是 Side Effect,最後介紹了什麼是 Immutable,以及如何確保資料的操作是 Immutable 的。下一篇文章我們講為什麼希望 Function 是 Pure 的,以及 Pure Funciton 帶來哪些好處!如果有任何疑問,歡迎在下方留言給我喔!

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