[译]JavaScript中的不可变性(Immutability)

不可变性( Immutability )是函数式编程的核心原则，在面向对象编程里也有大量应用。在这篇文章里，我会给大家秀一下到底什么是不可变性( Immutability )、她为什么还这么屌、以及在 JavaScript 中怎么应用。

什么是不可变性( Immutability )？

还是先来看看关于可变性( Mutability )的教条式定义：“liable or subject to change or alteration(译者注：真他妈难翻，就简单理解成’易于改变的’吧)”。在编程领域里，我们用可变性( Mutability )来描述这样一种对象，它在创建之后状态依旧可被改变。那当我们说不可变( Immutable )时，就是可变( Mutable )的对立面了(译者注：原谅我翻的废话又多起来) － 意思是，创建之后，就再也不能被修改了。

如果我说的又让你感到诡异了，原谅我小小的提醒一下，其实我们平时使用的很多东西事实上都是不可变的哦！

var statement = 'I am an immutable value'; var otherStr = statement.slice(8, 17);

我猜没人会吃惊， statement.slice(8, 17) 并没有改变 statement 变量吧(译者注：如果你吃惊了，赶紧去补基本知识吧)？事实上， string 对象上的所有方法里，没有一个会修改原 string ，它们一律返回新的 string 。原因简单了，因为 string 就是是不可变的( Immutable ) – 它们不能被修改，我们能做的就是基于原 string 操作后得到一个新 string 。

注意了， string 可不是 JavaScript 里唯一内置的不可变( Immutable )数据类型哦。 number 也是不可变( Immutable )的。否则的话，你试想下这个表达式 2 + 3 ，如果 2 的含义能被修改，那代码该怎么写啊/|_/|。听起来荒谬吧，但我们在编程中却常常对 object 和 array 做出这种事儿。

JavaScript充满变化

在 JavaScript 中， string 和 number 从设计之初就是不可变( Immutable )的。但是，看看下面这个关于 array 例子：

var arr = []; var v2 = arr.push(2);

来我问你， v2 的值是什么？如果 array 和 string 、 number 一样也是不可变( Immutable )的，那此时 v2 必定是一个包含了一个数字 2 的新 array 。事实上，还真就不是那样的。这里 arr 引用的 array 被修改了，里面添了一个数字 2 ，这时 v2 的值(也就是 arr.push(2) 的返回值)，其实是 arr 此时的长度 － 就是 1 。

试想我们拥有一个不可变的数组( ImmutableArray )。就像 string 、 number 那样，她应该能像如下这样被使用：

var arr = new ImmutableArray([1, 2, 3, 4]); var v2 = arr.push(5);  arr.toArray(); // [1, 2, 3, 4] v2.toArray();  // [1, 2, 3, 4, 5]

类似的，也可以有一个不可变的Map( ImmutableMap )，理论上可以替代 object 应该于多数场景，她应该有一个 set 方法，不过这个 set 方法不会塞任何东西到原 Map 里，而是返回一个包含了塞入值的新 Map ：

var person = new ImmutableMap({name: 'Chris', age: 32}); var olderPerson = person.set('age', 33);  person.toObject(); // {name: 'Chris', age: 32} olderPerson.toObject(); // {name: 'Chris', age: 33}

就像 2 + 3 这个表达式里，我们不可能改变 2 或是 3 所代表的含义，一个 person 在庆祝他33岁的生日，并不会影响他曾经是32岁的事实。

JavaScript不可变性( Immutability )实战

JavaScript 里目前还没有不可变的 list 和 map ，所以暂时我们还是需要三方库的帮助。有两个很不错的，一个是 Mori － 她把 ClojureScript 里持久化数据结构的API支持带到了 JavaScript 里；另一个是Facebook出品的 immutable.js 。后面的示例里，我将使用 immutable.js ，因为她的API对于 JavaScript 开发者更友好一些。

下面的例子里，我们使用不可变( Immutable )知识来构建一个扫雷小游戏。扫雷的游戏面板我们用一个不可变的 map 来构建，其中 tiles (雷区区块)部分值得关注哦，它是一个由不可变 map 组成的不可变 list (译者注：又开始绕了)，其中每一个不可变的 map 表示一个 tile (雷区块)。整个这个雷区面板都是由 JavaScript 的 object 和 array 组成的，最后由 immutable.js 的 fromJS 方法对其进行不可变化处理：

function createGame(options) {   return Immutable.fromJS({     cols: options.cols,     rows: options.rows,     tiles: initTiles(options.rows, options.cols, options.mines)   }); }

剩下的主要逻辑部分就是“扫雷”了，传入扫雷游戏对象(一个不可变结构)做为第一个参数，以及要“扫”的那个 tile (雷区块)对象，最后返回新的扫雷游戏实例。以下我们就要讲到这个 revealTile 函数。当它被调用时， tile (雷区块)的状态就要被重置为“扫过”的状态。如果是可变编程，代码很简单：

function revealTile(game, tile) {   game.tiles[tile].isRevealed = true; }

然后再来看看如果用上面介绍的不可变数据结构来编码，坦白讲，一开始代码变得都点丑了：

function revealTile(game, tile) {   var updatedTile = game.get('tiles').get(tile).set('isRevealed', true);   var updatedTiles = game.get('tiles').set(tile, updatedTile);   return game.set('tiles', updatedTiles); }

我去，丑爆了有木有！

万幸，不可变性不止于此，一定有得救！这种需求很常见，所以工具早就考虑到了，可以这么操作：

function revealTile(game, tile) {   return game.setIn(['tiles', tile, 'isRevealed'], true); }

现在 revealTile 返回一个新的实例了，新实例里其中一个 tile (雷区块)的 isRevealed 就和之前那个 game 实例里的不一样了。这里面用到的 setIn 是一个 null-safe (空值安全)的函数，任意 keyPath 中的 key 不存在时，都会在这个位置创建一个新的不可变 map (译者注：这句略绕，个人认为既然这里不是主讲 immutable.js ，那就没必要非提一下它的这个特性，反而不清不楚，原作没细说，那我也就不多说了，有兴趣的可以 来这里 自己揣摩)。这个 null-safe 特性对于我们现在扫雷游戏这个例子并不合适，因为“扫”一个不存在的 tile (雷区块)表示我们正在试图扫雷区以外的地方，那显然不对！这里需要多做一步检查，通过 getIn 方法检查 tile (雷区块)是否存在，然后再“扫”它：

function revealTile(game, tile) {   return game.getIn(['tiles', tile]) ?     game.setIn(['tiles', tile, 'isRevealed'], true) :     game; }

如果 tile (雷区块)不存在，我们就返回原扫雷游戏实例。这就是个可迅速上手的关于不可变性( Immutability )的练习，想深入了解的可以看 codepen ，完整的实现都在里面了。

Performance怎么样?

你可能觉得，这他妈Performance应该low爆了吧，我只能说某些情况下你是对的。每当你想添加点东西到一个不可变( Immutable )对象里时，她一定是先拷贝以存在值到新实例里，然后再给新实例添加内容，最后返回新实例。相比可变对象，这势必会有更多内存、计算量消耗。

因为不可变( Immutable )对象永远不变，实际上有一种实现策略叫“结构共享”，使得她的内存消耗远比你想象的少。虽然和内置的 array 、 object 的“变化”相比仍然会有额外的开销，但这个开始恒定，绝对可以被不可变性( Immutability )带来的其它众多优势所消磨、减少。在实践中，不可变性( Immutability )带来的优势可以极大的优化程序的整体性能，即使其中的某些个别操作开销变大了。

改进变更追踪

各种UI框架里，最难的部分永远是变更追踪(译者注：或者叫“脏检查”)。这是 JavaScript 社区里的普遍问题，所以EcmaScript 7里提供了单独的API在保证Performance的前提下可以追踪变化： Object.observe() 。很多人为之激动，但也有不少人认为这个API然并卵。他们认为，在任何情况下，这个API都没很好的解决变更追踪问题：

var tiles = [{id: 0, isRevealed: false}, {id: 1, isRevealed: true}]; Object.observe(tiles, function () { /* ... */ });  tiles[0].id = 2;

上面例子里， tiles[0] 的变更并没有触发 observer ，所以其实这个提案即便是最简单的变更追踪也没做到。那不可变性( Immutability )又是怎么解决的？假设有一个应用状态 a ，然后它内部有值被改变了，于是就得到了一个新的实例 b ：

if (a === b) {   // 数据没变，停止操作 }

如果应用状态 a 没有被修改，那 b 就是 a ，它们指向同一个实例， === 就够了，不用做其他事儿。当然这需要我们追踪应用状态的引用，但整个问题的复杂度被大大简化了，现在只要判断一下它们是否同一个实例的引用就好了，真心不用再去深入调查里面的某某字段是不是变了。

结束语

希望本文能某种程度上帮你了解不可变性( Immutability )是如何帮我们优化/改进代码的，也希望这些例子从实践角度说清楚了使用方式。不可变性( Immutability )的热度在持续增高，我确定这绝不是你今年看到的关于不可变性( Immutability )的最后一文。同志们，是时候来一发了，我相信你用过后一定会high至的，就像我现在一样^^。

原文地址： Immutability in JavaScript