深入理解Functional-Light JavaScript中的值不可变性

深入理解Functional-Light JavaScript中的值不可变性

Functional-Light-JS Pragmatic, balanced FP in JavaScript. @FLJSBook on twitter. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/fu/Functional-Light-JS

引言：从副作用到不可变性

在函数式编程中，值不可变性(Value Immutability)是一个核心概念。它指的是在程序中创建值后，这些值就永远不会被改变。当我们想要"改变"某个值时，实际上是创建一个包含新值的新对象，而不是修改原始对象。

JavaScript中的原始类型不可变性

JavaScript中的原始类型(number, string, boolean, null, undefined)本身就是不可变的：

let str = "hello";
str[0] = "H";  // 无效操作
console.log(str);  // 输出仍然是"hello"

有趣的是，JavaScript有一种称为"装箱"的行为，当我们尝试访问原始类型值的属性时，JS会自动将其包装为对应的对象类型(Number, String, Boolean)。但这种包装并不会真正改变原始值。

值到值的转换

值不可变性并不意味着程序状态不能改变，而是说当需要改变状态时，我们应该创建并跟踪一个新值，而不是修改现有值。例如：

function addItem(arr, item) {
    return [...arr, item];  // 创建新数组而不是修改原数组
}

const original = [1, 2, 3];
const updated = addItem(original, 4);

这种方式避免了副作用，使程序行为更可预测。

非原始类型的挑战

对象和数组等非原始类型是通过引用传递的，这可能导致意外的修改：

const items = [1, 2, 3];
doSomething(items);
// items可能已经被doSomething修改了

解决方案是使用不可变操作或深度冻结对象。

const与不可变性的误解

const关键字常被误解为创建不可变值，实际上它只是防止变量被重新赋值：

const arr = [1, 2, 3];
arr.push(4);  // 允许，因为数组内容是可变的
arr = [];     // 错误，因为const禁止重新赋值

真正的不可变性需要通过其他方式实现。

实现不可变性的技术

Object.freeze

Object.freeze可以创建浅不可变对象：

const frozen = Object.freeze({ a: 1 });
frozen.a = 2;  // 在严格模式下会抛出错误

但要注意它是浅层的：

const obj = Object.freeze({ a: { b: 1 } });
obj.a.b = 2;  // 仍然可以修改嵌套属性

不可变数据结构

对于高性能需求，可以使用专门的不可变数据结构库，它们通过结构共享等技术高效地实现不可变性。

性能考量

不可变性确实会带来性能开销，因为需要频繁创建新对象。但在大多数情况下：

1. 现代JavaScript引擎优化得很好
2. 可维护性和可预测性的提升通常值得这点开销
3. 只有在性能关键路径才需要考虑优化

实践建议

1. 默认使用不可变操作
2. 对于需要频繁修改的大型数据结构，考虑使用不可变库
3. 使用const表明意图，但理解其限制
4. 在团队中建立一致的不可变性实践标准

总结

值不可变性是函数式编程的基石之一。在JavaScript中实现它需要一定的纪律性，但带来的好处是代码更可预测、更易维护。虽然完全不可变可能不现实，但在适当场景采用不可变原则可以显著提高代码质量。

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