js实现惰性求值

在编程语言理论中，惰性求值（英语：Lazy Evaluation），又译为惰性计算、懒惰求值，也称为传需求调用（call-by-need），是一个计算机编程中的一个概念，它的目的是要最小化计算机要做的工作。它有两个相关而又有区别的含意，可以表示为“延迟求值”和“最小化求值”，除可以得到性能的提升外，惰性计算的最重要的好处是它可以构造一个无限的数据类型。

看到函数式语言里面的惰性求值，想自己用 js 写一个最简实现，加深对惰性求值了解。用了两种方法，都不到 80 行实现了基本的数组的惰性求值。

怎么实现

惰性求值每次求值的时候并不是返回数值，而是返回一个包含计算参数的求值函数，每次到了要使用值得时候，才会进行计算。

当有多个惰性操作的时候，构成一个求值函数链，每次求值的时候，每个求值函数都向上一个求值函数求值，返回一个值。最后当计算函数终止的时候，返回一个终止值。

具体实现

判断求值函数终止
每次求值函数都会返回各种数据，所以得使用一个独一无二的值来作为判断流是否完成的标志。刚好 Symbol() 可以创建一个新的 symbol ，它的值与其它任何值皆不相等。

    const over = Symbol();    const isOver = function (_over) {      return _over === over;    }

生成函数 range
range 函数接受一个起始和终止参数，返回一个求值函数，运行求值函数返回一个值，终止的时候返回终止值。

    const range = function (from, to) {      let i = from;      return function () {        if (i < to) {          i++;          console.log('range\t', i);          return i;        }        return over;      }    }

转换函数 map
接受一个求值函数和处理函数，获取求值函数 flow 中的数据，对数据进行处理，返回一个流。

    const map = function (flow, transform) {      return function () {        const data = flow();        console.log('map\t', data);        return isOver(data) ? data : transform(data);      }    }

过滤函数 filter
接受一个求值函数，对求值函数 flow 中数据进行过滤，找到符合的数据并且返回。

    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;          }        }      }    }

中断函数 stop
接受一个求值函数，当达到某个条件时中断，可以用闭包函数加上 stop 函数接着实现一个 take 函数。

    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;      });    }

收集函数 join
因为返回的都是一个函数，最后得使用一个 join 函数来收集所有的值并且返回一个数组。

    const join = function (flow) {      const array = [];      while(true) {        const data = flow();        if (isOver(data)) {          break;        }        array.push(data);      }      return array;    }

测试：

const nums = join(take(filter(map(range(0, 20), n => n * 10), n => n % 3 === 0), 2));console.log(nums);/* 输出  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 ]*/

更优雅的实现

上面使用 函数 + 闭包 实现了惰性求值，但是还是不够优雅，绝大部分代码都放到迭代和判断求值是否完成上面去了。其实 es6 中还有更好方法来实现惰性求值，就是使用 generator，generator 已经帮我们解决了迭代和判断流是否完成，我们就可以专注于逻辑，写出更简洁易懂结构清晰的代码。

    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);    }

还得加上链式调用才算是完成了。

    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();    }

最后再测试一下：

    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');    }    /* 输出      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    */