我們的目標(biāo)是寫出復(fù)雜度低的 JavaScript 代碼。通過選擇一種合適的抽象來解決這個(gè)問題，可是你怎么能知道選擇哪一種抽象呢?很遺憾的是到目前為止，沒有找到一個(gè)具體的例子能回答這個(gè)問題。這篇文章中我們討論不用任何循環(huán)如何處理 JavaScript 數(shù)組，最終得出的效果是可以降低代碼復(fù)雜性。

循環(huán)是一種很重要的控制結(jié)構(gòu)，它很難被重用，也很難插入到其他操作之中。另外，它意味著隨著每次迭代，代碼也在不斷的變化之中。——Luis Atencio

一、循環(huán)

我們先前說過，像循環(huán)這樣的控制結(jié)構(gòu)引入了復(fù)雜性。但是也沒有給出確切的證據(jù)證明這一點(diǎn)，我們先看看 JavaScript 中循環(huán)的工作原理。

在 JavaScript 中，至少有四、五種實(shí)現(xiàn)循環(huán)的方法，最基礎(chǔ)的是 while 循環(huán)。我們首先先創(chuàng)建一個(gè)示例函數(shù)和數(shù)組：

// oodlify :: String -> String 
function oodlify(s) { 
    return s.replace(/[aeiou]/g, 'oodle'); 
} 
 
const input = [ 
    'John', 
    'Paul', 
    'George', 
    'Ringo', 
]; 

現(xiàn)在有了一個(gè)數(shù)組，我們想要用 oodlify 函數(shù)處理每一個(gè)元素。如果用 while 循環(huán)，就類似于這樣：

let i = 0; 
const len = input.length; 
let output = []; 
while (i < len) { 
    let item = input[i]; 
    let newItem = oodlify(item); 
    output.push(newItem); 
    ii = i + 1; 
} 

注意這里發(fā)生的事情，我們用了一個(gè)初始值為 0 的計(jì)數(shù)器 i，每次循環(huán)都會自增。而且每次循環(huán)中都和 len 進(jìn)行比較以保證循環(huán)特定次數(shù)以后終止循環(huán)。這種利用計(jì)數(shù)器進(jìn)行循環(huán)控制的模式太常用了，所以 JavaScript 提供了一種更加簡潔的寫法： for 循環(huán)，寫起來如下：

const len = input.length; 
let output = []; 
for (let i = 0; i < len; ii = i + 1) { 
    let item = input[i]; 
    let newItem = oodlify(item); 
    output.push(newItem); 
} 

這一結(jié)構(gòu)非常有用，while循環(huán)非常容易把自增的 i 給忘掉，進(jìn)而引起***循環(huán);而for循環(huán)把和計(jì)數(shù)器相關(guān)的代碼都放到了上面，這樣你就不會忘掉自增 i，這確實(shí)是一個(gè)很好的改進(jìn)。現(xiàn)在回到原來的問題，我們目標(biāo)是在數(shù)組的每個(gè)元素上運(yùn)行 oodlify() 函數(shù)，并且將結(jié)果放到一個(gè)新的數(shù)組中。

對一個(gè)數(shù)組中每個(gè)元素都進(jìn)行操作的這種模式也是非常普遍的。因此在 ES2015 中，引入了一種新的循環(huán)結(jié)構(gòu)可以把計(jì)數(shù)器也簡化掉： for...of 循環(huán)。每一次返回?cái)?shù)組的下一個(gè)元素給你，代碼如下：

let output = []; 
for (let item of input) { 
    let newItem = oodlify(item); 
    output.push(newItem); 
} 

這樣就清晰很多了，注意這里計(jì)數(shù)器和比較都不用了，你甚至都不用把元素從數(shù)組里面取出來。for...of 幫我們做了里面的臟活累活。如果現(xiàn)在用 for...of 來代替所有的 for 循環(huán)，其實(shí)就可以很大程度上降低復(fù)雜性。但是，我們還可以做進(jìn)一步的優(yōu)化。

二、mapping

for...of 循環(huán)比 for 循環(huán)更清晰，但是依然需要一些配置性的代碼。如不得不初始化一個(gè) output 數(shù)組并且每次循環(huán)都要調(diào)用 push() 函數(shù)。但有辦法可以讓代碼更加簡潔有力，我們先擴(kuò)展一下問題。

如果有兩個(gè)數(shù)組需要調(diào)用 oodlify 函數(shù)會怎么樣?

const fellowship = [ 
    'frodo', 
    'sam', 
    'gandalf', 
    'aragorn', 
    'boromir', 
    'legolas', 
    'gimli', 
]; 
 
const band = [ 
    'John', 
    'Paul', 
    'George', 
    'Ringo', 
]; 

很容易想到的方法是對每個(gè)數(shù)組都做循環(huán)：

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); 
} 

這確實(shí)ok，有能正確執(zhí)行的代碼，就比沒有好。但是重復(fù)的代碼太多了——不夠“DRY”。我們來重構(gòu)它以降低重復(fù)性，創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)：

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); 

這看起來好多了，可是如果我們想使用另外一個(gè)函數(shù)該怎么辦?

function izzlify(s) { 
    return s.replace(/[aeiou]+/g, 'izzle'); 
} 

上面的 oodlifyArray() 一點(diǎn)用都沒有了。但如果再創(chuàng)建一個(gè) izzlifyArray() 函數(shù)的話，代碼又重復(fù)了。不管那么多，先寫出來看看什么效果：

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; 
} 

這兩個(gè)函數(shù)驚人的相似。那么是不是可以把它們抽象成一個(gè)通用的模式呢?我們想要的是：給定一個(gè)函數(shù)和一個(gè)數(shù)組，通過這個(gè)函數(shù)，把數(shù)組中的每一個(gè)元素做操作后放到新的數(shù)組中。我們把這個(gè)模式叫做 map 。一個(gè)數(shù)組的 map 函數(shù)如下：

function map(f, a) { 
    let output = []; 
    for (let item of a) { 
        output.push(f(item)); 
    } 
    return output; 
} 

這里還是用了循環(huán)結(jié)構(gòu)，如果想要完全擺脫循環(huán)的話，可以做一個(gè)遞歸的版本出來：

function map(f, a) { 
    if (a.length === 0) { return []; } 
    return [f(a[0])].concat(map(f, a.slice(1))); 
} 

遞歸解決方法非常優(yōu)雅，僅僅用了兩行代碼，幾乎沒有縮進(jìn)。但是通常并不提倡于在這里使用遞歸，因?yàn)樵谳^老的瀏覽器中的遞歸性能非常差。實(shí)際上，map 完全不需要你自己去手動實(shí)現(xiàn)(除非你自己想寫)。map 模式很常用，因此 JavaScript 提供了一個(gè)內(nèi)置 map 方法。使用這個(gè) map 方法，上面的代碼變成了這樣：

let bandbandoodle     = band.map(oodlify); 
let floodleship   = fellowship.map(oodlify); 
let bandbandizzle     = band.map(izzlify); 
let fellowshizzle = fellowship.map(izzlify); 

可以注意到，縮進(jìn)消失，循環(huán)消失。當(dāng)然循環(huán)可能轉(zhuǎn)移到了其他地方，但是我們已經(jīng)不需要去關(guān)心它們了?，F(xiàn)在的代碼簡潔有力，***。

為什么這個(gè)代碼這么簡單呢?這可能是個(gè)很傻的問題，不過也請思考一下。是因?yàn)槎虇?不是，簡潔并不代表不復(fù)雜。它的簡單是因?yàn)槲覀儼褑栴}分離了。有兩個(gè)處理字符串的函數(shù)： oodlify 和 izzlify，這些函數(shù)并不需要知道關(guān)于數(shù)組或者循環(huán)的任何事情。同時(shí)，有另外一個(gè)函數(shù)：map ，它來處理數(shù)組，它不需要知道數(shù)組中元素是什么類型的，甚至你想對數(shù)組做什么也不用關(guān)心。它只需要執(zhí)行我們所傳遞的函數(shù)就可以了。把對數(shù)組的處理中和對字符串的處理分離開來，而不是把它們都混在一起。這就是為什么說上面的代碼很簡單。

三、reducing

現(xiàn)在，map 已經(jīng)得心應(yīng)手了，但是這并沒有覆蓋到每一種可能需要用到的循環(huán)。只有當(dāng)你想創(chuàng)建一個(gè)和輸入數(shù)組同樣長度的數(shù)組時(shí)才有用。但是如果你想要向數(shù)組中增加幾個(gè)元素呢?或者想找一個(gè)列表中的最短字符串是哪個(gè)?其實(shí)有時(shí)我們對數(shù)組進(jìn)行處理，最終只想得到一個(gè)值而已。

來看一個(gè)例子，現(xiàn)在一個(gè)數(shù)組里面存放了一堆超級英雄：

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}, 
]; 

現(xiàn)在想找***壯的超級英雄。使用 for...of 循環(huán)，像這樣：

let strongest = {strength: 0}; 
for (hero of heroes) { 
    if (hero.strength > strongest.strength) { 
        strongest = hero; 
    } 
} 

雖然這個(gè)代碼可以正確運(yùn)行，可是實(shí)在太爛了?？催@個(gè)循環(huán)，每次都保存到目前為止***的英雄。繼續(xù)提需求，接下來我們想要所有超級英雄的總強(qiáng)度：

let combinedStrength = 0; 
for (hero of heroes) { 
    combinedStrength += hero.strength; 
} 

在這兩個(gè)例子中，都在循環(huán)開始之前初始化了一個(gè)變量。然后在每一次的循環(huán)中，處理一個(gè)數(shù)組元素并且更新這個(gè)變量。為了使這種循環(huán)套路變得更加明顯一點(diǎn)，現(xiàn)在把數(shù)組中間的部分抽離到一個(gè)函數(shù)當(dāng)中。并且重命名這些變量，以進(jìn)一步突出相似性。

function greaterStrength(champion, contender) { 
    return (contender.strength > champion.strength) ? contender : champion; 
} 
 
function addStrength(tally, hero) { 
    return tally + hero.strength; 
} 
 
const initialStrongest = {strength: 0}; 
let working = initialStrongest; 
for (hero of heroes) { 
    working = greaterStrength(working, hero); 
} 
const strongest = working; 
 
const initialCombinedStrength = 0; 
working = initialCombinedStrength; 
for (hero of heroes) { 
    working = addStrength(working, hero); 
} 
const combinedStrength = working; 

用這種方式來寫，兩個(gè)循環(huán)變得非常相似了。它們兩個(gè)之間唯一的區(qū)別是調(diào)用的函數(shù)和初始值不同。兩個(gè)的功能都是對數(shù)組進(jìn)行處理，最終得到一個(gè)值。所以，我們創(chuàng)建一個(gè) reduce 函數(shù)來封裝這個(gè)模式。

function reduce(f, initialVal, a) { 
    let working = initialVal; 
    for (item of a) { 
        working = f(working, item); 
    } 
    return working; 
} 

reduce 模式在 JavaScript 中也是很常用的，因此 JavaScript 為數(shù)組提供了內(nèi)置的方法，不需要自己來寫。通過內(nèi)置方法，代碼就變成了：

const strongestHero = heroes.reduce(greaterStrength, {strength: 0}); 
const combinedStrength = heroes.reduce(addStrength, 0); 

ok，如果足夠細(xì)心的話，你會注意到上面的代碼其實(shí)并沒有短很多。不過也確實(shí)比自己手寫的 reduce 代碼少寫了幾行。但是我們的目標(biāo)并不是使代碼變短或者少寫，而是降低代碼復(fù)雜度。現(xiàn)在的復(fù)雜度降低了嗎?我會說是的。把處理每個(gè)元素的代碼和處理循環(huán)代碼分離開來了，這樣代碼就不會互相糾纏在一起了，降低了復(fù)雜度。

reduce 方法乍一看可能覺得非?；A(chǔ)。我們舉的 reduce 大部分也比如做加法這樣的簡單例子。但是沒有人說 reduce 方法只能返回基本類型，它可以是一個(gè) object 類型，甚至可以是另一個(gè)數(shù)組。當(dāng)我***次意識到這個(gè)問題的時(shí)候，自己也是豁然開朗。所以其實(shí)可以用 reduce 方法來實(shí)現(xiàn) map 或者 filter，這個(gè)留給讀者自己做練習(xí)。

四、filtering

現(xiàn)在我們有了 map 處理數(shù)組中的每個(gè)元素，有了 reduce 可以處理數(shù)組最終得到一個(gè)值。但是如果想獲取數(shù)組中的某些元素該怎么辦?我們來進(jìn)一步探索，現(xiàn)在增加一些屬性到上面的超級英雄數(shù)組中：

const heroes = [ 
    {name: 'Hulk', strength: 90000, sex: 'm'}, 
    {name: 'Spider-Man', strength: 25000, sex: 'm'}, 
    {name: 'Hawk Eye', strength: 136, sex: 'm'}, 
    {name: 'Thor', strength: 100000, sex: 'm'}, 
    {name: 'Black Widow', strength: 136, sex: 'f'}, 
    {name: 'Vision', strength: 5000, sex: 'm'}, 
    {name: 'Scarlet Witch', strength: 60, sex: 'f'}, 
    {name: 'Mystique', strength: 120, sex: 'f'}, 
    {name: 'Namora', strength: 75000, sex: 'f'}, 
]; 

ok，現(xiàn)在有兩個(gè)問題，我們想要：

• 找到所有的女性英雄;
• 找到所有能量值大于500的英雄。

使用普通的 for...of 循環(huán)，會得到如下代碼：

let femaleHeroes = []; 
for (let hero of heroes) { 
    if (hero.sex === 'f') { 
        femaleHeroes.push(hero); 
    } 
} 
 
let superhumans = []; 
for (let hero of heroes) { 
    if (hero.strength >= 500) { 
        superhumans.push(hero); 
    } 
} 

邏輯嚴(yán)密，看起來還不錯(cuò)?但是里面又出現(xiàn)了重復(fù)的情況。實(shí)際上，區(qū)別在于 if 的判斷語句，那么能不能把 if 語句重構(gòu)到一個(gè)函數(shù)中呢?

function isFemaleHero(hero) { 
    return (hero.sex === 'f'); 
} 
 
function isSuperhuman(hero) { 
    return (hero.strength >= 500); 
} 
 
let femaleHeroes = []; 
for (let hero of heroes) { 
    if (isFemaleHero(hero)) { 
        femaleHeroes.push(hero); 
    } 
} 
 
let superhumans = []; 
for (let hero of heroes) { 
    if (isSuperhuman(hero)) { 
        superhumans.push(hero); 
    } 
} 

這種只返回 true 或者 false 的函數(shù)，我們一般把它稱作斷言(predicate)函數(shù)。這里用了斷言(predicate)函數(shù)來判斷是否需要保留當(dāng)前的英雄。

上面代碼的寫法會看起來比較長，但是把斷言函數(shù)抽離出來，可以讓重復(fù)的循環(huán)代碼更加明顯。現(xiàn)在把種循環(huán)抽離到一個(gè)函數(shù)當(dāng)中。

function filter(predicate, arr) { 
    let working = []; 
    for (let item of arr) { 
        if (predicate(item)) { 
            workingworking = working.concat(item); 
        } 
    } 
} 
 
const femaleHeroes = filter(isFemaleHero, heroes); 
const superhumans  = filter(isSuperhuman, heroes); 

同 map 和 reduce 一樣，JavaScript 提供了一個(gè)內(nèi)置數(shù)組方法，沒必要自己來實(shí)現(xiàn)(除非你自己想寫)。用內(nèi)置數(shù)組方法，上面的代碼就變成了：

const femaleHeroes = heroes.filter(isFemaleHero); 
const superhumans  = heroes.filter(isSuperhuman); 

為什么這段代碼比 for...of 循環(huán)好呢?回想一下整個(gè)過程，我們要解決一個(gè)“找到滿足某一條件的所有英雄”。使用 filter 使得問題變得簡單化了。我們需要做的就是通過寫一個(gè)簡單函數(shù)來告訴 filter 哪一個(gè)數(shù)組元素要保留。不需要考慮數(shù)組是什么樣的，以及繁瑣的中間變量。取而代之的是一個(gè)簡單的斷言函數(shù)，僅此而已。

與其他的迭代函數(shù)相比，使用 filter 是一個(gè)四兩撥千斤的過程。我們不需要通讀循環(huán)代碼來理解到底要過濾什么，要過濾的東西就在傳遞給它的那個(gè)函數(shù)里面。

五、finding

filter 已經(jīng)信手拈來了吧。這時(shí)如果只想找一個(gè)英雄該怎么辦?比如找 “Black Widow”。使用 filter 會這樣寫：

function isBlackWidow(hero) { 
    return (hero.name === 'Black Widow'); 
} 
 
const blackWidow = heroes.filter(isBlackWidow)[0]; 

這段代碼的問題是效率不夠高。filter 會檢查數(shù)組中的每一個(gè)元素，而我們知道這里面只有一個(gè) “Black Widow”，當(dāng)找到她的時(shí)候就可以停住，不用再看后面的元素了。那么，依舊利用斷言函數(shù)，我們寫一個(gè) find 函數(shù)來返回***次匹配上的元素。

function find(predicate, arr) { 
    for (let item of arr) { 
        if (predicate(item)) { 
            return item; 
        } 
    } 
} 
 
const blackWidow = find(isBlackWidow, heroes); 

同樣地，JavaScript 已經(jīng)提供了這樣的方法：

const blackWidow = heroes.find(isBlackWidow); 

find 再次體現(xiàn)了四兩撥千斤的特點(diǎn)。通過 find 方法，把問題簡化為：你只要關(guān)注如何判斷你要找的東西就可以了，不必關(guān)心迭代到底怎么實(shí)現(xiàn)等細(xì)節(jié)問題。

六、總結(jié)

這些迭代函數(shù)的例子很好地詮釋“抽象”的作用和優(yōu)雅?；叵胍幌挛覀兯v的內(nèi)置方法，每個(gè)例子中我們都做了三件事：

• 消除了循環(huán)結(jié)構(gòu)，使得代碼變的簡潔易讀;
• 通過適當(dāng)?shù)姆椒Q來描述我們使用的模式，也就是：map，reduce，filter 和 find;
• 把問題從處理整個(gè)數(shù)組簡化到處理每個(gè)元素。

注意在每一種情況下，我們都用幾個(gè)純函數(shù)來分解問題和解決問題。真正令人興奮的是通過僅僅這么四種模式模式(當(dāng)然還有其他的模式，也建議大家去學(xué)習(xí)一下)，在 JS 代碼中你就可以消除幾乎所有的循環(huán)了。這是因?yàn)?JS 中幾乎每個(gè)循環(huán)都是用來處理數(shù)組，或者生成數(shù)組的。通過消除循環(huán)，降低了復(fù)雜性，也使得代碼的可維護(hù)性更強(qiáng)。

點(diǎn)擊《無循環(huán) JavaScript》閱讀原文。

【本文是51CTO專欄作者“胡子大哈”的原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者本人獲取授權(quán)】

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