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ECMAScript 6 入门
Symbol
概述
ES5 的对象属性名都是字符串,这容易造成属性名的冲突。比如,你使用了一个他人提供的对象,但又想为这个对象添加新的方法(mixin 模式),新方法的名字就有可能与现有方法产生冲突。如果有一种机制,保证每个属性的名字都是独一无二的就好了,这样就从根本上防止属性名的冲突。这就是 ES6 引入Symbol的原因。
ES6 引入了一种新的原始数据类型Symbol,表示独一无二的值。它是 JavaScript 语言的第七种数据类型,前六种是:undefined、null、布尔值(Boolean)、字符串(String)、数值(Number)、对象(Object)。
Symbol 值通过Symbol函数生成。这就是说,对象的属性名现在可以有两种类型,一种是原来就有的字符串,另一种就是新增的 Symbol 类型。凡是属性名属于 Symbol 类型,就都是独一无二的,可以保证不会与其他属性名产生冲突。
let s = Symbol(); typeof s // "symbol"
上面代码中,变量s就是一个独一无二的值。typeof运算符的结果,表明变量s是 Symbol 数据类型,而不是字符串之类的其他类型。
注意,Symbol函数前不能使用new命令,否则会报错。这是因为生成的 Symbol 是一个原始类型的值,不是对象。也就是说,由于 Symbol 值不是对象,所以不能添加属性。基本上,它是一种类似于字符串的数据类型。
Symbol函数可以接受一个字符串作为参数,表示对 Symbol 实例的描述,主要是为了在控制台显示,或者转为字符串时,比较容易区分。
var s1 = Symbol('foo'); var s2 = Symbol('bar'); s1 // Symbol(foo) s2 // Symbol(bar) s1.toString() // "Symbol(foo)" s2.toString() // "Symbol(bar)"
上面代码中,s1和s2是两个 Symbol 值。如果不加参数,它们在控制台的输出都是Symbol(),不利于区分。有了参数以后,就等于为它们加上了描述,输出的时候就能够分清,到底是哪一个值。
如果 Symbol 的参数是一个对象,就会调用该对象的toString方法,将其转为字符串,然后才生成一个 Symbol 值。
const obj = { toString() { return 'abc'; } }; const sym = Symbol(obj); sym // Symbol(abc)
注意,Symbol函数的参数只是表示对当前 Symbol 值的描述,因此相同参数的Symbol函数的返回值是不相等的。
// 没有参数的情况 var s1 = Symbol(); var s2 = Symbol(); s1 === s2 // false // 有参数的情况 var s1 = Symbol('foo'); var s2 = Symbol('foo'); s1 === s2 // false
上面代码中,s1和s2都是Symbol函数的返回值,而且参数相同,但是它们是不相等的。
Symbol 值不能与其他类型的值进行运算,会报错。
var sym = Symbol('My symbol'); "your symbol is " + sym // TypeError: can't convert symbol to string `your symbol is ${sym}` // TypeError: can't convert symbol to string
但是,Symbol 值可以显式转为字符串。
var sym = Symbol('My symbol'); String(sym) // 'Symbol(My symbol)' sym.toString() // 'Symbol(My symbol)'
另外,Symbol 值也可以转为布尔值,但是不能转为数值。
var sym = Symbol(); Boolean(sym) // true !sym // false if (sym) { // ... } Number(sym) // TypeError sym + 2 // TypeError
作为属性名的 Symbol
由于每一个 Symbol 值都是不相等的,这意味着 Symbol 值可以作为标识符,用于对象的属性名,就能保证不会出现同名的属性。这对于一个对象由多个模块构成的情况非常有用,能防止某一个键被不小心改写或覆盖。
var mySymbol = Symbol(); // 第一种写法 var a = {}; a[mySymbol] = 'Hello!'; // 第二种写法 var a = { [mySymbol]: 'Hello!' }; // 第三种写法 var a = {}; Object.defineProperty(a, mySymbol, { value: 'Hello!' }); // 以上写法都得到同样结果 a[mySymbol] // "Hello!"
上面代码通过方括号结构和Object.defineProperty,将对象的属性名指定为一个 Symbol 值。
注意,Symbol 值作为对象属性名时,不能用点运算符。
var mySymbol = Symbol(); var a = {}; a.mySymbol = 'Hello!'; a[mySymbol] // undefined a['mySymbol'] // "Hello!"
上面代码中,因为点运算符后面总是字符串,所以不会读取mySymbol作为标识名所指代的那个值,导致a的属性名实际上是一个字符串,而不是一个 Symbol 值。
同理,在对象的内部,使用 Symbol 值定义属性时,Symbol 值必须放在方括号之中。
let s = Symbol(); let obj = { [s]: function (arg) { ... } }; obj[s](123);
上面代码中,如果s不放在方括号中,该属性的键名就是字符串s,而不是s所代表的那个 Symbol 值。
采用增强的对象写法,上面代码的obj对象可以写得更简洁一些。
let obj = { [s](arg) { ... } };
Symbol 类型还可以用于定义一组常量,保证这组常量的值都是不相等的。
log.levels = { DEBUG: Symbol('debug'), INFO: Symbol('info'), WARN: Symbol('warn') }; log(log.levels.DEBUG, 'debug message'); log(log.levels.INFO, 'info message');
下面是另外一个例子。
const COLOR_RED = Symbol(); const COLOR_GREEN = Symbol(); function getComplement(color) { switch (color) { case COLOR_RED: return COLOR_GREEN; case COLOR_GREEN: return COLOR_RED; default: throw new Error('Undefined color'); } }
常量使用 Symbol 值最大的好处,就是其他任何值都不可能有相同的值了,因此可以保证上面的switch语句会按设计的方式工作。
还有一点需要注意,Symbol 值作为属性名时,该属性还是公开属性,不是私有属性。
实例:消除魔术字符串
魔术字符串指的是,在代码之中多次出现、与代码形成强耦合的某一个具体的字符串或者数值。风格良好的代码,应该尽量消除魔术字符串,改由含义清晰的变量代替。
function getArea(shape, options) { var area = 0; switch (shape) { case 'Triangle': // 魔术字符串 area = .5 * options.width * options.height; break; /* ... more code ... */ } return area; } getArea('Triangle', { width: 100, height: 100 }); // 魔术字符串
上面代码中,字符串Triangle就是一个魔术字符串。它多次出现,与代码形成“强耦合”,不利于将来的修改和维护。
常用的消除魔术字符串的方法,就是把它写成一个变量。
var shapeType = { triangle: 'Triangle' }; function getArea(shape, options) { var area = 0; switch (shape) { case shapeType.triangle: area = .5 * options.width * options.height; break; } return area; } getArea(shapeType.triangle, { width: 100, height: 100 });
上面代码中,我们把Triangle写成shapeType对象的triangle属性,这样就消除了强耦合。
如果仔细分析,可以发现shapeType.triangle等于哪个值并不重要,只要确保不会跟其他shapeType属性的值冲突即可。因此,这里就很适合改用 Symbol 值。
const shapeType = { triangle: Symbol() };
上面代码中,除了将shapeType.triangle的值设为一个Symbol,其他地方都不用修改。
属性名的遍历
Symbol 作为属性名,该属性不会出现在for…in、for…of循环中,也不会被Object.keys()、Object.getOwnPropertyNames()、JSON.stringify()返回。但是,它也不是私有属性,有一个Object.getOwnPropertySymbols方法,可以获取指定对象的所有 Symbol 属性名。
Object.getOwnPropertySymbols方法返回一个数组,成员是当前对象的所有用作属性名的 Symbol 值。
var obj = {}; var a = Symbol('a'); var b = Symbol('b'); obj[a] = 'Hello'; obj[b] = 'World'; var objectSymbols = Object.getOwnPropertySymbols(obj); objectSymbols // [Symbol(a), Symbol(b)]
下面是另一个例子,Object.getOwnPropertySymbols方法与for…in循环、Object.getOwnPropertyNames方法进行对比的例子。
var obj = {}; var foo = Symbol("foo"); Object.defineProperty(obj, foo, { value: "foobar", }); for (var i in obj) { console.log(i); // 无输出 } Object.getOwnPropertyNames(obj) // [] Object.getOwnPropertySymbols(obj) // [Symbol(foo)]
上面代码中,使用Object.getOwnPropertyNames方法得不到Symbol属性名,需要使用Object.getOwnPropertySymbols方法。
另一个新的API,Reflect.ownKeys方法可以返回所有类型的键名,包括常规键名和 Symbol 键名。
let obj = { [Symbol('my_key')]: 1, enum: 2, nonEnum: 3 }; Reflect.ownKeys(obj) // ["enum", "nonEnum", Symbol(my_key)]
由于以 Symbol 值作为名称的属性,不会被常规方法遍历得到。我们可以利用这个特性,为对象定义一些非私有的、但又希望只用于内部的方法。
var size = Symbol('size'); class Collection { constructor() { this[size] = 0; } add(item) { this[this[size]] = item; this[size]++; } static sizeOf(instance) { return instance[size]; } } var x = new Collection(); Collection.sizeOf(x) // 0 x.add('foo'); Collection.sizeOf(x) // 1 Object.keys(x) // ['0'] Object.getOwnPropertyNames(x) // ['0'] Object.getOwnPropertySymbols(x) // [Symbol(size)]
上面代码中,对象x的size属性是一个 Symbol 值,所以Object.keys(x)、Object.getOwnPropertyNames(x)都无法获取它。这就造成了一种非私有的内部方法的效果。
Symbol.for(),Symbol.keyFor()
有时,我们希望重新使用同一个Symbol值,Symbol.for方法可以做到这一点。它接受一个字符串作为参数,然后搜索有没有以该参数作为名称的Symbol值。如果有,就返回这个Symbol值,否则就新建并返回一个以该字符串为名称的Symbol值。
var s1 = Symbol.for('foo'); var s2 = Symbol.for('foo'); s1 === s2 // true
上面代码中,s1和s2都是 Symbol 值,但是它们都是同样参数的Symbol.for方法生成的,所以实际上是同一个值。
Symbol.for()与Symbol()这两种写法,都会生成新的Symbol。它们的区别是,前者会被登记在全局环境中供搜索,后者不会。Symbol.for()不会每次调用就返回一个新的 Symbol 类型的值,而是会先检查给定的key是否已经存在,如果不存在才会新建一个值。比如,如果你调用Symbol.for(“cat”)30次,每次都会返回同一个 Symbol 值,但是调用Symbol(“cat”)30次,会返回30个不同的Symbol值。
Symbol.for("bar") === Symbol.for("bar") // true Symbol("bar") === Symbol("bar") // false
上面代码中,由于Symbol()写法没有登记机制,所以每次调用都会返回一个不同的值。
Symbol.keyFor方法返回一个已登记的 Symbol 类型值的key。
var s1 = Symbol.for("foo"); Symbol.keyFor(s1) // "foo" var s2 = Symbol("foo"); Symbol.keyFor(s2) // undefined
上面代码中,变量s2属于未登记的Symbol值,所以返回undefined。
需要注意的是,Symbol.for为Symbol值登记的名字,是全局环境的,可以在不同的 iframe 或 service worker 中取到同一个值。
iframe = document.createElement('iframe'); iframe.src = String(window.location); document.body.appendChild(iframe); iframe.contentWindow.Symbol.for('foo') === Symbol.for('foo') // true
上面代码中,iframe 窗口生成的 Symbol 值,可以在主页面得到。
实例:模块的 Singleton 模式
Singleton模式指的是调用一个类,任何时候返回的都是同一个实例。
对于Node来说,模块文件可以看成是一个类。怎么保证每次执行这个模块文件,返回的都是同一个实例呢?
很容易想到,可以把实例放到顶层对象global。
// mod.js function A() { this.foo = 'hello'; } if (!global._foo) { global._foo = new A(); } module.exports = global._foo;
然后,加载上面的mod.js。
var a = require('./mod.js'); console.log(a.foo);
上面代码中,变量a任何时候加载的都是A的同一个实例。
但是,这里有一个问题,全局变量global._foo是可写的,任何文件都可以修改。
var a = require('./mod.js'); global._foo = 123;
上面的代码,会使得别的脚本加载mod.js都失真。
为了防止这种情况出现,我们就可以使用Symbol。
// mod.js const FOO_KEY = Symbol.for('foo'); function A() { this.foo = 'hello'; } if (!global[FOO_KEY]) { global[FOO_KEY] = new A(); } module.exports = global[FOO_KEY];
上面代码中,可以保证global[FOO_KEY]不会被无意间覆盖,但还是可以被改写。
var a = require('./mod.js'); global[Symbol.for('foo')] = 123;
如果键名使用Symbol方法生成,那么外部将无法引用这个值,当然也就无法改写。
// mod.js const FOO_KEY = Symbol('foo');
// 后面代码相同 ……
上面代码将导致其他脚本都无法引用FOO_KEY。但这样也有一个问题,就是如果多次执行这个脚本,每次得到的FOO_KEY都是不一样的。虽然Node会将脚本的执行结果缓存,一般情况下,不会多次执行同一个脚本,但是用户可以手动清除缓存,所以也不是完全可靠。
内置的Symbol值
除了定义自己使用的Symbol值以外,ES6还提供了11个内置的Symbol值,指向语言内部使用的方法。
Symbol.hasInstance
对象的Symbol.hasInstance属性,指向一个内部方法。当其他对象使用instanceof运算符,判断是否为该对象的实例时,会调用这个方法。比如,foo instanceof Foo在语言内部,实际调用的是Foo[Symbol.hasInstance](foo)。
class MyClass { [Symbol.hasInstance](foo) { return foo instanceof Array; } } [1, 2, 3] instanceof new MyClass() // true
上面代码中,MyClass是一个类,new MyClass()会返回一个实例。该实例的Symbol.hasInstance方法,会在进行instanceof运算时自动调用,判断左侧的运算子是否为Array的实例。
下面是另一个例子。
class Even { static [Symbol.hasInstance](obj) { return Number(obj) % 2 === 0; } } 1 instanceof Even // false 2 instanceof Even // true 12345 instanceof Even // false
Symbol.isConcatSpreadable
对象的Symbol.isConcatSpreadable属性等于一个布尔值,表示该对象使用Array.prototype.concat()时,是否可以展开。
let arr1 = ['c', 'd']; ['a', 'b'].concat(arr1, 'e') // ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'] arr1[Symbol.isConcatSpreadable] // undefined let arr2 = ['c', 'd']; arr2[Symbol.isConcatSpreadable] = false; ['a', 'b'].concat(arr2, 'e') // ['a', 'b', ['c','d'], 'e']
上面代码说明,数组的默认行为是可以展开。Symbol.isConcatSpreadable属性等于true或undefined,都有这个效果。
类似数组的对象也可以展开,但它的Symbol.isConcatSpreadable属性默认为false,必须手动打开。
let obj = {length: 2, 0: 'c', 1: 'd'}; ['a', 'b'].concat(obj, 'e') // ['a', 'b', obj, 'e'] obj[Symbol.isConcatSpreadable] = true; ['a', 'b'].concat(obj, 'e') // ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
对于一个类来说,Symbol.isConcatSpreadable属性必须写成实例的属性。
class A1 extends Array { constructor(args) { super(args); this[Symbol.isConcatSpreadable] = true; } } class A2 extends Array { constructor(args) { super(args); this[Symbol.isConcatSpreadable] = false; } } let a1 = new A1(); a1[0] = 3; a1[1] = 4; let a2 = new A2(); a2[0] = 5; a2[1] = 6; [1, 2].concat(a1).concat(a2) // [1, 2, 3, 4, [5, 6]]
上面代码中,类A1是可展开的,类A2是不可展开的,所以使用concat时有不一样的结果。
Symbol.species
对象的Symbol.species属性,指向当前对象的构造函数。创造实例时,默认会调用这个方法,即使用这个属性返回的函数当作构造函数,来创造新的实例对象。
class MyArray extends Array { // 覆盖父类 Array 的构造函数 static get [Symbol.species]() { return Array; } }
上面代码中,子类MyArray继承了父类Array。创建MyArray的实例对象时,本来会调用它自己的构造函数(本例中被省略了),但是由于定义了Symbol.species属性,所以会使用这个属性返回的的函数,创建MyArray的实例。
这个例子也说明,定义Symbol.species属性要采用get读取器。默认的Symbol.species属性等同于下面的写法。
static get [Symbol.species]() { return this; }
下面是一个例子。
class MyArray extends Array { static get [Symbol.species]() { return Array; } } var a = new MyArray(1,2,3); var mapped = a.map(x => x * x); mapped instanceof MyArray // false mapped instanceof Array // true
上面代码中,由于构造函数被替换成了Array。所以,mapped对象不是MyArray的实例,而是Array的实例。
Symbol.match
对象的Symbol.match属性,指向一个函数。当执行str.match(myObject)时,如果该属性存在,会调用它,返回该方法的返回值。
String.prototype.match(regexp) // 等同于 regexp[Symbol.match](this) class MyMatcher { [Symbol.match](string) { return 'hello world'.indexOf(string); } } 'e'.match(new MyMatcher()) // 1
Symbol.replace
对象的Symbol.replace属性,指向一个方法,当该对象被String.prototype.replace方法调用时,会返回该方法的返回值。
String.prototype.replace(searchValue, replaceValue) // 等同于 searchValue[Symbol.replace](this, replaceValue)
下面是一个例子。
const x = {}; x[Symbol.replace] = (...s) => console.log(s); 'Hello'.replace(x, 'World') // ["Hello", "World"]
Symbol.replace方法会收到两个参数,第一个参数是replace方法正在作用的对象,上面例子是Hello,第二个参数是替换后的值,上面例子是World。
Symbol.search
对象的Symbol.search属性,指向一个方法,当该对象被String.prototype.search方法调用时,会返回该方法的返回值。
String.prototype.search(regexp) // 等同于 regexp[Symbol.search](this) class MySearch { constructor(value) { this.value = value; } [Symbol.search](string) { return string.indexOf(this.value); } } 'foobar'.search(new MySearch('foo')) // 0
Symbol.split
对象的Symbol.split属性,指向一个方法,当该对象被String.prototype.split方法调用时,会返回该方法的返回值。
String.prototype.split(separator, limit) // 等同于 separator[Symbol.split](this, limit)
下面是一个例子。
class MySplitter { constructor(value) { this.value = value; } [Symbol.split](string) { var index = string.indexOf(this.value); if (index === -1) { return string; } return [ string.substr(0, index), string.substr(index + this.value.length) ]; } } 'foobar'.split(new MySplitter('foo')) // ['', 'bar'] 'foobar'.split(new MySplitter('bar')) // ['foo', ''] 'foobar'.split(new MySplitter('baz')) // 'foobar'
上面方法使用Symbol.split方法,重新定义了字符串对象的split方法的行为,
Symbol.iterator
对象的Symbol.iterator属性,指向该对象的默认遍历器方法。
var myIterable = {}; myIterable[Symbol.iterator] = function* () { yield 1; yield 2; yield 3; }; [...myIterable] // [1, 2, 3]
对象进行for…of循环时,会调用Symbol.iterator方法,返回该对象的默认遍历器,详细介绍参见《Iterator和for…of循环》一章。
class Collection { *[Symbol.iterator]() { let i = 0; while(this[i] !== undefined) { yield this[i]; ++i; } } } let myCollection = new Collection(); myCollection[0] = 1; myCollection[1] = 2; for(let value of myCollection) { console.log(value); } // 1 // 2
Symbol.toPrimitive
对象的Symbol.toPrimitive属性,指向一个方法。该对象被转为原始类型的值时,会调用这个方法,返回该对象对应的原始类型值。
Symbol.toPrimitive被调用时,会接受一个字符串参数,表示当前运算的模式,一共有三种模式。
- Number:该场合需要转成数值
- String:该场合需要转成字符串
- Default:该场合可以转成数值,也可以转成字符串
let obj = { [Symbol.toPrimitive](hint) { switch (hint) { case 'number': return 123; case 'string': return 'str'; case 'default': return 'default'; default: throw new Error(); } } }; 2 * obj // 246 3 + obj // '3default' obj == 'default' // true String(obj) // 'str'
Symbol.toStringTag
对象的Symbol.toStringTag属性,指向一个方法。在该对象上面调用Object.prototype.toString方法时,如果这个属性存在,它的返回值会出现在toString方法返回的字符串之中,表示对象的类型。也就是说,这个属性可以用来定制[object Object]或[object Array]中object后面的那个字符串。
// 例一 ({[Symbol.toStringTag]: 'Foo'}.toString()) // "[object Foo]" // 例二 class Collection { get [Symbol.toStringTag]() { return 'xxx'; } } var x = new Collection(); Object.prototype.toString.call(x) // "[object xxx]"
ES6新增内置对象的Symbol.toStringTag属性值如下。
- JSON[Symbol.toStringTag]:’JSON’
- Math[Symbol.toStringTag]:’Math’
- Module对象M[Symbol.toStringTag]:’Module’
- ArrayBuffer.prototype[Symbol.toStringTag]:’ArrayBuffer’
- DataView.prototype[Symbol.toStringTag]:’DataView’
- Map.prototype[Symbol.toStringTag]:’Map’
- Promise.prototype[Symbol.toStringTag]:’Promise’
- Set.prototype[Symbol.toStringTag]:’Set’
- %TypedArray%.prototype[Symbol.toStringTag]:’Uint8Array’等
- WeakMap.prototype[Symbol.toStringTag]:’WeakMap’
- WeakSet.prototype[Symbol.toStringTag]:’WeakSet’
- %MapIteratorPrototype%[Symbol.toStringTag]:’Map Iterator’
- %SetIteratorPrototype%[Symbol.toStringTag]:’Set Iterator’
- %StringIteratorPrototype%[Symbol.toStringTag]:’String Iterator’
- Symbol.prototype[Symbol.toStringTag]:’Symbol’
- Generator.prototype[Symbol.toStringTag]:’Generator’
- GeneratorFunction.prototype[Symbol.toStringTag]:’GeneratorFunction’
Symbol.unscopables
对象的Symbol.unscopables属性,指向一个对象。该对象指定了使用with关键字时,哪些属性会被with环境排除。
Array.prototype[Symbol.unscopables] // { // copyWithin: true, // entries: true, // fill: true, // find: true, // findIndex: true, // includes: true, // keys: true // } Object.keys(Array.prototype[Symbol.unscopables]) // ['copyWithin', 'entries', 'fill', 'find', 'findIndex', 'includes', 'keys']
上面代码说明,数组有7个属性,会被with命令排除。
// 没有 unscopables 时 class MyClass { foo() { return 1; } } var foo = function () { return 2; }; with (MyClass.prototype) { foo(); // 1 } // 有 unscopables 时 class MyClass { foo() { return 1; } get [Symbol.unscopables]() { return { foo: true }; } } var foo = function () { return 2; }; with (MyClass.prototype) { foo(); // 2 }
上面代码通过指定Symbol.unscopables属性,使得with语法块不会在当前作用域寻找foo属性,即foo将指向外层作用域的变量。
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