原文：Master the JavaScript Interview: What is Functional Programming?
“精通 JavaScript 面试” 是一个系列的文章，旨在帮助面试者准备他们在申请中高级职位时可能遇到的常见问题。这些是我在现实面试中经常提出的问题。
函数式编程已经成为了 JavaScript 世界的一个热门话题。仅仅在几年前，甚至只有很少 JavaScript 开发者知道函数式编程，但是在过去的3年中我看到了大量使用函数式编程思维构建的应用。
函数式编程 （简称 FP）是通过纯函数组合来构建软件，避免共享状态(shared state)， 可变数据(mutable data)，以及副作用(side-effects)。函数式编程是声明式(declarative)的而不是命令式(imperative) 的，应用程序状态通过纯函数而改变。与面向对象编程相比，应用程序的状态和对象的方法是共享和共存的。
函数式编程是一种编程范式(programming paradigm)，意思是它是一种基于一些基本的，确定的原则来思考软件构建的一种方式。编程范式的其他例子有包括面向对象编程和过程编程。
与命令式和面向对象代码相比，函数式的代码通常更简洁，可预测和易于测试。但是如果你不熟悉函数式编程以及与之相关的常见模式，它看起来更愚钝，而且对于新手来说相关文献也难以理解。
如果你使用谷歌搜索函数式编程，你很快会发现学术术语的高墙，对于初学者来说会非常令人生畏。函数式编程有一个恐怖的学习曲线。但是如果你已经使用了 JavaScript 一段时间，你很可能在真实编程中是用了很多函数式编程的概念和工具。
Don’t let all the new words scare you away. It’s a lot easier than it sounds.
最困难的部分是关于不熟悉的词汇的思维转变。在你掌握函数式编程的意义之前，你还需要理解下面这些定义：
纯函数
函数组合
避免共享状态
避免可变状态
避免副作用
换句话说，如果你想真正理解函数式编程的含义，你必须首先理解这些核心概念。
纯函数 (Pure Function)
纯函数是：
输入相同，输出一定相同
没有副作用
纯函数具有很多在函数式编程中非常重要的属性，包括引用透明 （你可以在不改变程序的定义下替换函数调用及返回值）。更多细节 – “What is a Pure Function?”
函数组合 (Function Composition)
函数组合是组合两个或多个函数以产生新的函数或执行某些计算的程序。例如 f.g 等同于 JavaScript 中的 f(g(x))。理解函数组合是了解如何使用函数式编程构建软件的重要一步。补充学习 – “What is Function Composition?”
共享状态 (Shared State)
共享状态 是存在于共享作用域的任何变量，对象或内存空间，或者是在不同作用域之间传递的一个对象的属性。共享作用域可以是全局或闭包。通常，在面向对象编程中，不同作用域直接通过想另一对象添加属性来进行共享对象。
例如，在电子游戏中又一个主对象，这个主对象将游戏角色和物品作为属性。函数式编程避免了共享状态，依赖于不可变数据结构或从已有数据计算而得到的新数据。有关软件函数如何处理软件状态的更多详细信息 – “10 Tips for Better Redux Architecture”
共享状态的问题在于，为了理解函数的结果，你必须要了解所有函数使用或影响每个共享变量的完整历史记录。
想象一下，你有一个需要保存的用户对象。saveUser() 是一个向服务器发送请求的 API。当 saveUser() 执行时，用户使用 updateAvatar() 函数更改个人资料图片并触发了另一个 saveUser() 函数。保存时，为了保持与服务器同步或响应其他 API 调用，服务器返回一个用户对象来替换内存中的对象。
不幸的是，第二个响应在第一个响应之前被接收，所以当第一个（现在是过时的）响应返回时，内存中的旧对象已经被覆盖了图片的对象替换了。这是一个条件竞争的例子–一个与共享状态相关的常见错误。
另一个与共享状态的常见问题是，更改函数调用顺序可能会导致级联错误，因为作用于共享状态的函数与调用时机有关：
当你避免了共享状态，函数调用的时机和顺序不会改变返回结果。使用纯函数，相同的输入，总能得到相同的输出。这使得函数调用完全独立于其他函数调用，这从根本上简化了修改和重构。一个函数的修改或函数调用的时机不会改变或破坏程序的其他部分。
上面的例子中，我们使用 Object.assign() 并传入一个空对象作为第一个参数来复制 x 的属性而不是直接修改它。在这种情况下，它相当于从头创建了一个新对象。 Object.assign() 是 JavaScript 中复制已存在的属性来创建对象的常用模式而不是使用直接修改，我们在第一个例子中演示了直接修改赋值。
如果你仔细观察了这个例子中的 console.log() 语句，你应该注意到我已经提到过的事情：函数组合。回想之前提到的，函数组成如下所示： f(g(x)) 。我们使用了 x1() 和 x2() 替换了 f() 和 g()。
如果你改变了组合的顺序，输出会发生改变。操作顺序依然是一个麻烦。 f(g(x)) 不总是等同于 g(f(x))，但是函数外部的变量发生了什么是无所谓的–这个是重点。使用非纯函数，除非你知道函数使用或影响的每个变量的完整历史记录，否则无法完全理解函数的作用。
移除函数调用顺序的依赖，并且消除整个类潜在的错误。
不可变性 (Immutability)
不可变(immutable) 对象指的是一个对象在创建后无法修改。反过来说，一个 可变(mutable) 对象指的是一个对象在创建后可以修改。
不可变性(Immutability) 是函数式编程的一个核心概念，因为没有她，你的程序中的数据流是有损的。状态历史被丢弃，你的软件会蔓延奇怪的错误。关于不可变性的更多信息 – “The Dao of Immutability.”
在 JavaScript 中，重要的是不要将 const 和不可变性混淆。const 创建了一个变量和变量名的绑定，在创建后无法重新赋值。const 不是创建了一个不可变对象。你无法修改绑定引用的对象，但可以修改对象的属性，也就是说这个 const 创建的绑定是可变的。
不可变对象是从根本上无法修改的。你可以深度冻结一个对象是这个值无法修改。JavaScript 有一个方法可以冻结对象的一层：
但是冻结的对象只是表面上的不可变。例如，下面这个对象是可变的：
如你所见，冻结对象的顶层原始属性不能修改，但任何是对象的属性（包括数组等）仍然可以修改。所以，即使冻结对象也不是不可变的，除非你遍历这个对象数并冻结每个对象属性。
在许多函数式编程语言中，有一种特殊的不可变数据结构称为 trie 数据结构，它们被有效地深度冻结。意味着任何层次的属性都无法修改。
Tries 使用 结构共享(structural sharing) 被复制过的不可变对象的所有部分是共享引用内存位置的，这样可以减少使用内存空间，并且可以显著提高某些操作的性能。
例如，你可以在对象树的根部标识进行比较。如果标识相同，就不必遍历整个树来检查差异。
JavaScript 中有几个库利用了 tries，包括 Immutable.js 和 Mori.
我已经对两者进行了实验，并且倾向于在需要大量不可变状态的大型项目中使用 Immutable.js 。有关更多信息 – “10 Tips for Better Redux Architecture”
副作用 (Side Effects)
副作用是除了被调用函数的返回值外还有应用程序状态的更改。副作用包括：
修改了任何外部变量或对象属性（e.g., 全局变量或者在父函数作用域链的变量）
控制台日志
屏幕输出
写入文件
写入网络
触发任何外部进程
调用任何其他函数
函数式编程大多避免了副作用，这使得程序更易理解，也更易测试。
Haskell 和其他函数式语言经常使用 monads 来隔离和封装来自纯函数的副作用。
你现在需要知道的是，具有副作用的操作需要和软件的其他部分隔离。如果将副作用和程序逻辑其余部分分开，你的软件将更容易扩展，重构，调试，测试和维护。
这就是大部分前端框架鼓励用户将状态和组件渲染分开，松耦合的原因。
高阶函数的可重用性 (Reusability Through Higher Order Functions)
函数式编程倾向于复用一组通用的工具函数来处理数据。面向对象编程倾向于方法和数据共存在对象中。这些方法只能处理专门设计的数据，并且通常只能操作同一实例的数据。
在函数式编程中，所有类型的数据都是公平的。同一个工具函数 map() 可以处理对象，字符串，数字或其他任何类型的数据，因为它将函数作为处理给定类型数据的一个参数。FP 使用高阶函数作为通用技巧。
JavaScript 的 头等函数(First Class Functions) ,允许将函数作为数据。将函数作为变量，参数或返回值等等。。。
高阶函数(Height Order Function), 将函数作为参数或返回值，或两者都有。高阶函数通常用于：
抽象或隔离动作，结果，或者通过回调，promise，monads 等等来实现异步函数。
创建可以处理各种类型数据的工具函数
将函数作为参数或创建柯里化函数，目的是复用或函数组合
输入一组函数并返回这些函数的组合
容器，函子，列表和流(Containers, Functors, Lists, and Streams)
函子是可以映射的。换句话说，他是一个拥有使用函数替换其中的值的接口的容器。当你看到函子时，你应该想到“可映射的”。
之前我们学习了可以处理各种数据类型的工具函数 map()。它提供一种映射操作作为函子 API。map() 使用的流程控制操作利用了这个接口。在 Array.prototype.map() 这种情况下，容器时数组，但是只要支持 mapping API，其他的数据结构也可以作为函子。
让我们来看看 Array.prototype.map()，它时如何允许你从映射工具中抽象数据类型，使 map() 可用于任何数据类型。我们将创建一个简单的 double() 映射，将传入的值双倍输出。
如果我们想要在游戏中的点数翻倍，需要怎么做？我们所要做的就是传入 map() 的 double() 函数进行微妙的修改，并且一切正常：
在函数式编程中，为了操作任意数量的不同数据类型，使用如同函子和高阶函数等的抽象的通用工具函数是一个重要概念。你可以看到类似的概念 – all sorts of different ways
“A list expressed over time is a stream.”
现在你需要知道的是，数组和函子不是容器应用中容器和值的唯一概念。例如，数组只是事物列表。随时间改变的列表是流，所以你可以使用相同类型的方法来处理传入事件的流，当你真正开始用 FP 构建软件时，你会看到很多东西。
声明式 vs 命令式(Declarative vs Imperative)
函数式编程是一种声明式范式，意味着程序逻辑不需要确定流程控制来表达。
命令式(Imperative) 程序使用特定步骤来获得需要的结果 – 流程控制(flow control)：如何(how) 去做。
声明式(Declarative) 程序抽象流程控制 – 做什么(what)。抽象做的方式。
例如，命令式映射传入一个数字数组，返回一个这个数组且其中的值都加倍：
这个声明式映射做了相同的事情，但是使用了 Array.prototype.map() 工具来抽象流程控制，这使你更清楚地表达数据流：
命令式代码经常使用语句。语句是执行某些操作的一段代码。常用语句包括 for， if， switch， throw 等等。
声明式代码更多依赖于表达式。表达式是一段计算一些值的代码。表达式通常组合函数调用，值和操作来计算得出结果。
下面都是表达式的例子
1 | 2 * 2 |
通常，表达式在代码中作为变量，函数返回值或函数参数。表达式在赋值，返回或者出入之前，需要先计算出它的结果。
结论
函数式编程的偏好：
纯函数而不是共享状态和副作用
不可变性高于可变数据
函数组合高于命令式的流程控制
很多使用高阶函数处理各种数据类型的通用的，可复用的工具函数而不是只能处理同一对象数据的方法
声明式而不是命令式 (做什么，而不是怎么做)
表达式而不是语句
容器 & 高阶函数优于特定多态(ad-hoc polymorphism)