如何用JavaScript實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)組惰性求值庫(kù)
在編程語(yǔ)言理論中，惰性求值（英語(yǔ)：Lazy Evaluation），又譯為惰性計(jì)算、懶惰求值，也稱為傳需求調(diào)用（call-by-need），是一個(gè)計(jì)算機(jī)編程中的一個(gè)概念，它的目的是要最小化計(jì)算機(jī)要做的工作。它有兩個(gè)相關(guān)而又有區(qū)別的含意，可以表示為“延遲求值”和“最小化求值”，除可以得到性能的提升外，惰性計(jì)算的最重要的好處是它可以構(gòu)造一個(gè)***的數(shù)據(jù)類型。
看到函數(shù)式語(yǔ)言里面的惰性求值，想自己用 JavaScript 寫(xiě)一個(gè)最簡(jiǎn)實(shí)現(xiàn)，加深對(duì)惰性求值了解。用了兩種方法，都不到 80 行實(shí)現(xiàn)了基本的數(shù)組的惰性求值。
怎么實(shí)現(xiàn)
惰性求值每次求值的時(shí)候并不是返回?cái)?shù)值，而是返回一個(gè)包含計(jì)算參數(shù)的求值函數(shù)，每次到了要使用值得時(shí)候，才會(huì)進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)有多個(gè)惰性操作的時(shí)候，構(gòu)成一個(gè)求值函數(shù)鏈，每次求值的時(shí)候，每個(gè)求值函數(shù)都向上一個(gè)求值函數(shù)求值，返回一個(gè)值。***當(dāng)計(jì)算函數(shù)終止的時(shí)候，返回一個(gè)終止值。
具體實(shí)現(xiàn)
判斷求值函數(shù)終止
每次求值函數(shù)都會(huì)返回各種數(shù)據(jù)，所以得使用一個(gè)***的值來(lái)作為判斷流是否完成的標(biāo)志。剛好 Symbol() 可以創(chuàng)建一個(gè)新的 symbol ，它的值與其它任何值皆不相等。
const over = Symbol();
const isOver = function (_over) {
return _over === over;
}
生成函數(shù) range
range 函數(shù)接受一個(gè)起始和終止參數(shù)，返回一個(gè)求值函數(shù)，運(yùn)行求值函數(shù)返回一個(gè)值，終止的時(shí)候返回終止值。
const range = function (from, to) {
let i = from;
return function () {
if (i < to) {
i++
console.log('range\t', i);
return i
}
return over;
}
}
轉(zhuǎn)換函數(shù) map
接受一個(gè)求值函數(shù)和處理函數(shù)，獲取求值函數(shù) flow 中的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，返回一個(gè)流。
const map = function (flow, transform) {
return function () {
const data = flow();
console.log('map\t', data);
return isOver(data) ? data : transform(data);
}
}
過(guò)濾函數(shù) filter
接受一個(gè)求值函數(shù)，對(duì)求值函數(shù) flow 中數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，找到符合的數(shù)據(jù)并且返回。
const filter = function (flow, condition) {
return function () {
while(true) {
const data = flow();
if (isOver(data)) {
return data;
}
if(condition(data)) {
console.log('filter\t', data);
return data;
}
}
}
}
中斷函數(shù) stop
接受一個(gè)求值函數(shù)，當(dāng)達(dá)到某個(gè)條件時(shí)中斷，可以用閉包函數(shù)加上 stop 函數(shù)接著實(shí)現(xiàn)一個(gè) take 函數(shù)。
const stop = function (flow, condition) {
let _stop = false;
return function () {
if (_stop) return over;
const data = flow();
if (isOver(data)) {
return data;
}
_stop = condition(data);
return data;
}
}
const take = function(flow, num) {
let i = 0;
return stop(flow, (data) => {
return ++i >= num;
});
}
收集函數(shù) join
因?yàn)榉祷氐亩际且粋€(gè)函數(shù)，***得使用一個(gè) join 函數(shù)來(lái)收集所有的值并且返回一個(gè)數(shù)組。
const join = function (flow) {
const array = [];
while(true) {
const data = flow();
if (isOver(data)) {
break;
}
array.push(data);
}
return array;
}
測(cè)試：
const nums = join(take(filter(map(range(0, 20), n => n * 10), n => n % 3 === 0), 2));
console.log(nums);
/* 輸出 range 1 map 1 range 2 map 2 range 3 map 3 filter 30 range 4 map 4 range 5 map 5 range 6 map 6 filter 60 [ 30, 60 ] */
更優(yōu)雅的實(shí)現(xiàn)
上面使用 函數(shù) + 閉包 實(shí)現(xiàn)了惰性求值，但是還是不夠優(yōu)雅，絕大部分代碼都放到迭代和判斷求值是否完成上面去了。其實(shí) es6 中還有更好方法來(lái)實(shí)現(xiàn)惰性求值，就是使用 generator，generator 已經(jīng)幫我們解決了迭代和判斷流是否完成，我們就可以專注于邏輯，寫(xiě)出更簡(jiǎn)潔易懂結(jié)構(gòu)清晰的代碼。
const range = function* (from, to) {
for(let i = from; i < to; i++) {
console.log('range\t', i);
yield i;
}
}
const map = function* (flow, transform) {
for(const data of flow) {
console.log('map\t', data);
yield(transform(data));
}
}
const filter = function* (flow, condition) {
for(const data of flow) {
console.log('filter\t', data);
if (condition(data)) {
yield data;
}
}
}
const stop = function*(flow, condition) {
for(const data of flow) {
yield data;
if (condition(data)) {
break;
}
}
}
const take = function (flow, number) {
let count = 0;
const _filter = function (data) {
count ++
return count >= number;
}
return stop(flow, _filter);
}
還得加上鏈?zhǔn)秸{(diào)用才算是完成了。
class _Lazy{
constructor() {
this.iterator = null;
}
range(...args) {
this.iterator = range(...args);
return this;
}
map(...args) {
this.iterator = map(this.iterator, ...args);
return this;
}
filter(...args) {
this.iterator = filter(this.iterator, ...args);
return this;
}
take(...args) {
this.iterator = take(this.iterator, ...args);
return this;
}
[Symbol.iterator]() {
return this.iterator;
}
}
function lazy () {
return new _Lazy();
}
***再測(cè)試一下：
const nums = lazy().range(0, 100).map(n => n * 10).filter(n => n % 3 === 0).take(2);
for(let n of nums) {
console.log('num:\t', n, '\n');
}
/* 輸出 range 0 map 0 filter 0 num: 0 range 1 map 1 filter 10 range 2 map 2 filter 20 range 3 map 3 filter 30 num: 30 */
好了，大功告成。
總結(jié)
這樣我們就完成了一個(gè)最簡(jiǎn)的數(shù)組惰性求值的庫(kù)，這里只是簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了惰性求值，要放到工程中還需要添加很多細(xì)節(jié)。因?yàn)榇a不過(guò) 80 行，可以很清楚的了解惰性求值原理，還能加深對(duì)生成器的理解。
***這里是 github 地址。
