我們的目標是寫出復雜度低的 JavaScript 代碼。通過選擇一種合適的抽象來解決這個問題，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，沒有找到一個具體的例子能回答這個問題。這篇文章中我們討論不用任何循環如何處理 JavaScript 數組，最終得出的效果是可以降低代碼復雜性。

循環是一種很重要的控制結構，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

我們先前說過，像循環這樣的控制結構引入了復雜性。但是也沒有給出確切的證據證明這一點，我們先看看 JavaScript 中循環的工作原理。

在 JavaScript 中，至少有四、五種實現循環的方法，最基礎的是 while 循環。我們首先先創建一個示例函數和數組：

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

現在有了一個數組，我們想要用 oodlify 函數處理每一個元素。如果用 while 循環，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; 
} 

注意這里發生的事情，我們用了一個初始值為 0 的計數器 i，每次循環都會自增。而且每次循環中都和 len 進行比較以保證循環特定次數以后終止循環。這種利用計數器進行循環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，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); 
} 

這一結構非常有用，while循環非常容易把自增的 i 給忘掉，進而引起***循環;而for循環把和計數器相關的代碼都放到了上面，這樣你就不會忘掉自增 i，這確實是一個很好的改進。現在回到原來的問題，我們目標是在數組的每個元素上運行 oodlify() 函數，并且將結果放到一個新的數組中。

對一個數組中每個元素都進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結構可以把計數器也簡化掉： for...of 循環。每一次返回數組的下一個元素給你，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，注意這里計數器和比較都不用了，你甚至都不用把元素從數組里面取出來。for...of 幫我們做了里面的臟活累活。如果現在用 for...of 來代替所有的 for 循環，其實就可以很大程度上降低復雜性。但是，我們還可以做進一步的優化。

二、mapping

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

如果有兩個數組需要調用 oodlify 函數會怎么樣?

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數組都做循環：

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ok，有能正確執行的代碼，就比沒有好。但是重復的代碼太多了——不夠“DRY”。我們來重構它以降低重復性，創建一個函數：

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函數該怎么辦?

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

上面的 oodlifyArray() 一點用都沒有了。但如果再創建一個 izzlifyArray() 函數的話，代碼又重復了。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; 
} 

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

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

這里還是用了循環結構，如果想要完全擺脫循環的話，可以做一個遞歸的版本出來：

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雅，僅僅用了兩行代碼，幾乎沒有縮進。但是通常并不提倡于在這里使用遞歸，因為在較老的瀏覽器中的遞歸性能非常差。實際上，map 完全不需要你自己去手動實現(除非你自己想寫)。map 模式很常用，因此 JavaScript 提供了一個內置 map 方法。使用這個 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，縮進消失，循環消失。當然循環可能轉移到了其他地方，但是我們已經不需要去關心它們了。現在的代碼簡潔有力，***。

為什么這個代碼這么簡單呢?這可能是個很傻的問題，不過也請思考一下。是因為短嗎?不是，簡潔并不代表不復雜。它的簡單是因為我們把問題分離了。有兩個處理字符串的函數： oodlify 和 izzlify，這些函數并不需要知道關于數組或者循環的任何事情。同時，有另外一個函數：map ，它來處理數組，它不需要知道數組中元素是什么類型的，甚至你想對數組做什么也不用關心。它只需要執行我們所傳遞的函數就可以了。把對數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

現在，map 已經得心應手了，但是這并沒有覆蓋到每一種可能需要用到的循環。只有當你想創建一個和輸入數組同樣長度的數組時才有用。但是如果你想要向數組中增加幾個元素呢?或者想找一個列表中的最短字符串是哪個?其實有時我們對數組進行處理，最終只想得到一個值而已。

來看一個例子，現在一個數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}, 
]; 

現在想找***壯的超級英雄。使用 for...of 循環，像這樣：

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

雖然這個代碼可以正確運行，可是實在太爛了。看這個循環，每次都保存到目前為止***的英雄。繼續提需求，接下來我們想要所有超級英雄的總強度：

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

在這兩個例子中，都在循環開始之前初始化了一個變量。然后在每一次的循環中，處理一個數組元素并且更新這個變量。為了使這種循環套路變得更加明顯一點，現在把數組中間的部分抽離到一個函數當中。并且重命名這些變量，以進一步突出相似性。

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，兩個循環變得非常相似了。它們兩個之間唯一的區別是調用的函數和初始值不同。兩個的功能都是對數組進行處理，最終得到一個值。所以，我們創建一個 reduce 函數來封裝這個模式。

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 為數組提供了內置的方法，不需要自己來寫。通過內置方法，代碼就變成了：

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

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

reduce 方法乍一看可能覺得非常基礎。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 object 類型，甚至可以是另一個數組。當我***次意識到這個問題的時候，自己也是豁然開朗。所以其實可以用 reduce 方法來實現 map 或者 filter，這個留給讀者自己做練習。

四、filtering

現在我們有了 map 處理數組中的每個元素，有了 reduce 可以處理數組最終得到一個值。但是如果想獲取數組中的某些元素該怎么辦?我們來進一步探索，現在增加一些屬性到上面的超級英雄數組中：

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，現在有兩個問題，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，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); 
    } 
} 

邏輯嚴密，看起來還不錯?但是里面又出現了重復的情況。實際上，區別在于 if 的判斷語句，那么能不能把 if 語句重構到一個函數中呢?

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，我們一般把它稱作斷言(predicate)函數。這里用了斷言(predicate)函數來判斷是否需要保留當前的英雄。

上面代碼的寫法會看起來比較長，但是把斷言函數抽離出來，可以讓重復的循環代碼更加明顯。現在把種循環抽離到一個函數當中。

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 提供了一個內置數組方法，沒必要自己來實現(除非你自己想寫)。用內置數組方法，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 循環好呢?回想一下整個過程，我們要解決一個“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簡單函數來告訴 filter 哪一個數組元素要保留。不需要考慮數組是什么樣的，以及繁瑣的中間變量。取而代之的是一個簡單的斷言函數，僅此而已。

與其他的迭代函數相比，使用 filter 是一個四兩撥千斤的過程。我們不需要通讀循環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函數里面。

五、finding

filter 已經信手拈來了吧。這時如果只想找一個英雄該怎么辦?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 會檢查數組中的每一個元素，而我們知道這里面只有一個 “Black Widow”，當找到她的時候就可以停住，不用再看后面的元素了。那么，依舊利用斷言函數，我們寫一個 find 函數來返回***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 已經提供了這樣的方法：

const blackWidow = heroes.find(isBlackWidow); 

find 再次體現了四兩撥千斤的特點。通過 find 方法，把問題簡化為：你只要關注如何判斷你要找的東西就可以了，不必關心迭代到底怎么實現等細節問題。

六、總結

這些迭代函數的例子很好地詮釋“抽象”的作用和優雅。回想一下我們所講的內置方法，每個例子中我們都做了三件事：

• 消除了循環結構，使得代碼變的簡潔易讀;
• 通過適當的方法名稱來描述我們使用的模式，也就是：map，reduce，filter 和 find;
• 把問題從處理整個數組簡化到處理每個元素。

注意在每一種情況下，我們都用幾個純函數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(當然還有其他的模式，也建議大家去學習一下)，在 JS 代碼中你就可以消除幾乎所有的循環了。這是因為 JS 中幾乎每個循環都是用來處理數組，或者生成數組的。通過消除循環，降低了復雜性，也使得代碼的可維護性更強。

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【本文是51CTO專欄作者“胡子大哈”的原創文章，轉載請聯系作者本人獲取授權】

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