Redux概念之四: reducer(归纳函数)与纯函数

reducer(归纳函数)这种函数的名称，是由数组的一个迭代方法reduce(归纳)而来，你可以参考MDN中的相关说明:

在JS语言中的数组reduce(归纳)这个方法是一种应用于特殊情况的迭代方法，它可以藉由一个回调(callback)函数，来作前后值两相运算，然后不断缩减数组中的成员数量，最终返回一个值。reduce(归纳)并不会更动作为传入的数组(调用reduce的数组)，所以它也没有副作用。一个简单的例子如下:

const aArray = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

const sum = aArray.reduce(function(pValue, value, index, array){
    return pValue + value
})

console.log(sum) // 15

数组的reduce(归纳)方法，还有另一种语法样式，是带有初始值的，这会比较接近Redux中的reducer样式，如下面的例子:

const initialState = 0

const sum = [1, 2, 3, 4, 5].reduce(add, initialState)

function add(a, b) {
    // `a` 代表前一个状态
    // `b` 代表目前在数组中的项目
    return a + b
}

console.log(sum) // 15

reduce(归纳)方法具有分散运算的特点，常见于下面几种应用之中:

• 两相比较最后取出特定的值(最大或最小值)
• 计算所有成员(值)，总合或相乘
• 其它需要两两处理的情况(组合巢状数组等等)

不过，Redux中的reducer与数组中的reduce方法并不相同，其中最大的差异，是reducer并不是对一整个列表进行归纳运算，而是对一个action(动作)与目前的state进行归纳运算，回传出新的state。

副作用与纯函数

当一个函数是纯函数时，我们可以说输出只取决于输入

对于函数来说，具有副作用代表着可能会更动到外部环境，或是更动到传入的参数值。函数的区分是以 纯(pure)函数 与 不纯(impure)函数 两者来区分，但这不光只有无副作用的差异，还有其他的条件。纯函数(pure function)即满足以下三个条件的函数，以下的定义是来自于Redux的概念:

• 给定相同的输入(传入值)，一定会返回相同输出值结果(返回值)
• 不会产生副作用
• 不依赖任何外部的状态

一个典型的纯函数的例子如下:

const sum = function(value1, value2) {
  return value1 + value2
}

套用上面说的条件定义，你可以用下面观察来理解它是不是一个纯函数:

• 只要每次给定相同的输入值，就一定会得到相同的输出值: 例如传入1与2，就一定会得到3
• 不会改变原始输入参数，或是外部的环境，所以没有副作用
• 不依頼其他外部的状态，变量或常量

那什么又是一个不纯的函数？看以下的例子就是，它需要依赖外部的状态/变量值:

let count = 1

let increaseAge = function(value) {
  return count += value
}

在JavaScript中不纯函数很常见，像我们一直用来作为输出的console.log函数，或是你可能会在很多例子看到的alert函数，都是"不"纯函数，这类函数通常没有返回值，都是用来作某件事，像console.log会更动浏览器的主控台(外部环境)的输出，也算是一种副作用。

每次输出值都不同的不纯函数一类，最典型的就是Math.random，这是产生随机值的内建函数，既然是随机值当然每次运行的返回值都不一样。

例如在数组的内建方法中，有一些是有副作用，而有一些是无副作用的，这个部份需要查对应API才能够清楚。不会改变传入的数组的，会在作完某件事后返回一个新数组的方法，就是无副作用的纯函数(方法)，而会改变原数组就算是不纯函数(方法)了。

下面是两个在数组中作同样事情的不同方法，都是要取出只包含数组的前三个成员的数组。一个用splice，另一用是slice，看起来都很像，连这两个方法的名称都很像，但却是完全属于不同的种类:

// 不纯粹(impure)，splice会改变到原数组
const firstThree = function(arr) {
  return arr.splice(0,3)
}

// 纯粹(pure)，slice会返回新数组
const firstThree = function(arr) {
  return arr.slice(0,3)
}

其他有许多内建的或常用的函数都是免不了有副作用的，例如这些应用:

• 会改变传参(对象、数组)的函数(方法)
• 时间性质的函数，setTimeout等等
• I/O相关
• 数据库相关
• AJAX

纯函数当然有它的特别的优点:

• 代码阅读性提高
• 较为封闭与固定，可重覆使用性高
• 输出输入单纯，易于测试、调试
• 因为输入->输出结果固定，可以缓存或作记忆处理，在高花费的应用中可作提高运行效率的机制

最后，并不是说有副作用的函数就不要使用，而且要很清楚的理解这个概念，然后尽可能在你自己的撰写的一般功能函数上使用纯函数，以及让必要有副作用的函数得到良好的管控。现在已经有一些新式的函数库或框架(例如Redux)，会特别强制要求在某些地方只能使用纯函数，而具有副作用的不纯函数只能在特定的情况下才能使用。

注: 虽然在副作用与纯函数的介绍中，我们有提到一些调用外部API(console.log/alert)、时间(Date())、随机(Math.random)也属于有副作用的调用，但以等级来区分它们只算是"轻度"或"微量"的副作用，这些在reducer或Action Creators能不能用？答案是可以用但也不要用，它会影响到纯函数的一些优化。以在副作用的主题来说，异步运行才是"中度"或"一般"等级的副作用，我们谈到副作用通常是指这个等级的。当然也有"重度"等级的副作用，那是另一个层次的特殊应用情况讨论，例如组合出来的复杂异步运行流程结构。