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web前端知识体系之基础知识 - JavaScript数据结构

web前端知识体系之基础知识 - JavaScript数据结构

作者: 45a7192a6d1f | 来源:发表于2019-10-06 20:20 被阅读0次

1. 类型

从运行时的角度去看 JavaScript 的类型系统:运行时类型是代码实际执行过程中我们用到的类型。所有的类型数据都会属于 7 个类型之一。从变量、参数、返回值到表达式中间结果,任何 JavaScript 代码运行过程中产生的数据,都具有运行时类型。

JavaScript 语言的每一个值都属于某一种数据类型。JavaScript 语言规定了 7 种语言类型。语言类型广泛用于变量、函数参数、表达式、函数返回值等场合。根据最新的语言标准,这 7 种语言类型是:

Undefined、Null、Boolean、String、Number、Symbol (ES6 中加入)、Object

1.1 Undefined、Null

Undefined 类型表示未定义,它的类型只有一个值,就是 undefined。任何变量在赋值前是 Undefined 类型、值为 undefined,一般我们可以用全局变量 undefined(就是名为 undefined 的这个变量)来表达这个值,或者 void 运算来把任意一个表达式变成 undefined 值。

但是呢,因为 JavaScript 的代码 undefined 是一个变量,而并非是一个关键字,这是 JavaScript 语言公认的设计失误之一,所以,我们为了避免无意中被篡改,我建议使用 void 0 来获取 undefined 值。

Undefined 跟 null 有一定的表意差别,null 表示的是:“定义了但是为空”。所以,在实际编程时,我们一般不会把变量赋值为 undefined,这样可以保证所有值为 undefined 的变量,都是从未赋值的自然状态。

Null 类型也只有一个值,就是 null,它的语义表示空值,与 undefined 不同,null 是 JavaScript 关键字,所以在任何代码中,你都可以放心用 null 关键字来获取 null 值。

1.2 Boolean

Boolean 类型有两个值, true 和 false,它用于表示逻辑意义上的真和假,同样有关键字 true 和 false 来表示两个值。

1.3 String

String 用于表示文本数据。String 有最大长度是 2^53 - 1,这在一般开发中都是够用的,但是有趣的是,这个所谓最大长度,并不完全是你理解中的字符数。

因为 String 的意义并非“字符串”,而是字符串的 UTF16 编码,我们字符串的操作 charAt、charCodeAt、length 等方法针对的都是 UTF16 编码。所以,字符串的最大长度,实际上是受字符串的编码长度影响的。

JavaScript 中的字符串是永远无法变更的,一旦字符串构造出来,无法用任何方式改变字符串的内容,所以字符串具有值类型的特征。

JavaScript 字符串把每个 UTF16 单元当作一个字符来处理,所以处理非 BMP(超出 U+0000 - U+FFFF 范围)的字符时,你应该格外小心。

JavaScript 这个设计继承自 Java,最新标准中是这样解释的,这样设计是为了“性能和尽可能实现起来简单”。因为现实中很少用到 BMP 之外的字符。

1.4 Number

Number 类型表示我们通常意义上的“数字”。这个数字大致对应数学中的有理数,当然,在计算机中,我们有一定的精度限制。

JavaScript 中的 Number 类型有 18437736874454810627(即 264-253+3) 个值。

JavaScript 中的 Number 类型基本符合 IEEE 754-2008 规定的双精度浮点数规则,但是 JavaScript 为了表达几个额外的语言场景(比如不让除以 0 出错,而引入了无穷大的概念),规定了几个例外情况:

  • NaN,占用了 9007199254740990,这原本是符合 IEEE 规则的数字;
  • Infinity,无穷大;
  • -Infinity,负无穷大。

另外,值得注意的是,JavaScript 中有 +0 和 -0,在加法类运算中它们没有区别,但是除法的场合则需要特别留意区分,“忘记检测除以 -0,而得到负无穷大”的情况经常会导致错误,而区分 +0 和 -0 的方式,正是检测 1/x 是 Infinity 还是 -Infinity。

根据双精度浮点数的定义,Number 类型中有效的整数范围是 -0x1fffffffffffff 至 0x1fffffffffffff,所以 Number 无法精确表示此范围外的整数。

1.5 Symbol

Symbol 是 ES6 中引入的新类型,它是一切非字符串的对象 key 的集合,在 ES6 规范中,整个对象系统被用 Symbol 重塑。

在后面的文章中,我会详细叙述 Symbol 跟对象系统。这里我们只介绍 Symbol 类型本身:它有哪些部分,它表示什么意思,以及如何创建 Symbol 类型。

Symbol 可以具有字符串类型的描述,但是即使描述相同,Symbol 也不相等。

我们创建 Symbol 的方式是使用全局的 Symbol 函数。例如:

var mySymbol = Symbol('my symbol');

一些标准中提到的 Symbol,可以在全局的 Symbol 函数的属性中找到。例如,我们可以使用 Symbol.iterator 来自定义 for…of 在对象上的行为:

var o = new Object();

o[Symbol.iterator] = function() {
  var v = 0;
  return {
    next: function() {
      return { value: v++, done: v > 10 };
    }
  };
};

for (var v of o) console.log(v); // 0 1 2 3 ... 9

代码中我们定义了 iterator 之后,用 for(var v of o) 就可以调用这个函数,然后我们可以根据函数的行为,产生一个 for…of 的行为。

这里我们给对象 o 添加了 Symbol.iterator 属性,并且按照迭代器的要求定义了一个 0 到 10 的迭代器,之后我们就可以在 for of 中愉快地使用这个 o 对象啦。

这些标准中被称为“众所周知”的 Symbol,也构成了语言的一类接口形式。它们允许编写与语言结合更紧密的 API。

1.6 Object

Object 是 JavaScript 中最复杂的类型,也是 JavaScript 的核心机制之一。Object 表示对象的意思,它是一切有形和无形物体的总称。下面将详细介绍对象类型和机制。

1.6.1 对象的定义

在 JavaScript 中,对象的定义是“属性的集合”。属性分为数据属性和访问器属性,二者都是 key-value 结构,key 可以是字符串或者 Symbol 类型。

1.6.2 对象的特征

在我看来,不论我们使用什么样的编程语言,我们都先应该去理解对象的本质特征(参考 Grandy Booch《面向对象分析与设计》)。总结来看,对象有如下几个特点。

  • 对象具有唯一标识性:即使完全相同的两个对象,也并非同一个对象。
  • 对象有状态:对象具有状态,同一对象可能处于不同状态之下。
  • 对象具有行为:即对象的状态,可能因为它的行为产生变迁。

我们先来看第一个特征,对象具有唯一标识性。一般而言,各种语言的对象唯一标识性都是用内存地址来体现的, 对象具有唯一标识的内存地址,所以具有唯一的标识。

所以,JavaScript 程序员都知道,任何不同的 JavaScript 对象其实是互不相等的,我们可以看下面的代码,o1 和 o2 初看是两个一模一样的对象,但是打印出来的结果却是 false。

var o1 = { a: 1 };
var o2 = { a: 1 };
console.log(o1 == o2); // false

关于对象的第二个和第三个特征“状态和行为”,不同语言会使用不同的术语来抽象描述它们,比如 C++ 中称它们为“成员变量”和“成员函数”,Java 中则称它们为“属性”和“方法”。

在 JavaScript 中,将状态和行为统一抽象为“属性”,考虑到 JavaScript 中将函数设计成一种特殊对象,所以 JavaScript 中的行为和状态都能用属性来抽象。

下面这段代码其实就展示了普通属性和函数作为属性的一个例子,其中 o 是对象,d 是一个属性,而函数 f 也是一个属性,尽管写法不太相同,但是对 JavaScript 来说,d 和 f 就是两个普通属性。

var o = {
  d: 1,
  f() {
    console.log(this.d);
  }
};

所以,总结一句话来看,在 JavaScript 中,对象的状态和行为其实都被抽象为了属性。如果你用过 Java,一定不要觉得奇怪,尽管设计思路有一定差别,但是二者都很好地表现了对象的基本特征:标识性、状态和行为。

在实现了对象基本特征的基础上, 我认为,JavaScript 中对象独有的特色是:对象具有高度的动态性,这是因为 JavaScript 赋予了使用者在运行时为对象添改状态和行为的能力。

我来举个例子,比如,JavaScript 允许运行时向对象添加属性,这就跟绝大多数基于类的、静态的对象设计完全不同。如果你用过 Java 或者其它别的语言,肯定会产生跟我一样的感受。

下面这段代码就展示了运行时如何向一个对象添加属性,一开始我定义了一个对象 o,定义完成之后,再添加它的属性 b,这样操作是完全没问题的。

var o = { a: 1 };
o.b = 2;
console.log(o.a, o.b); //1 2

为了提高抽象能力,JavaScript 的属性被设计成比别的语言更加复杂的形式,它提供了数据属性和访问器属性(getter/setter)两类。

1.6.3 对象的属性

对 JavaScript 来说,属性并非只是简单的名称和值,JavaScript 用一组特征(attribute)来描述属性(property)。

先来说第一类属性,数据属性。它比较接近于其它语言的属性概念。数据属性具有四个特征。

  • value:就是属性的值。
  • writable:决定属性能否被赋值。
  • enumerable:决定 for in 能否枚举该属性。
  • configurable:决定该属性能否被删除或者改变特征值。

在大多数情况下,我们只关心数据属性的值即可。

第二类属性是访问器(getter/setter)属性,它也有四个特征。

  • getter:函数或 undefined,在取属性值时被调用。
  • setter:函数或 undefined,在设置属性值时被调用。
  • enumerable:决定 for in 能否枚举该属性。
  • configurable:决定该属性能否被删除或者改变特征值。

访问器属性使得属性在读和写时执行代码,它允许使用者在写和读属性时,得到完全不同的值,它可以视为一种函数的语法糖。

我们通常用于定义属性的代码会产生数据属性,其中的 writable、enumerable、configurable 都默认为 true。我们可以使用内置函数 Object.getOwnPropertyDescripter 来查看。

1.6.4 对象的原型

原型的历史

为什么 JavaScript(直到 ES6)有对象的概念,但是却没有类的概念?在不同的编程语言中,设计者也利用各种不同的语言特性来抽象描述对象,最为成功的流派是使用“类”的方式来描述对象,这诞生了诸如 C++、Java 等流行的编程语言。而 JavaScript 早年却选择了一个更为冷门的方式:原型。

然而很不幸,因为一些公司政治原因,JavaScript 推出之时受管理层之命被要求模仿 Java,所以,JavaScript 创始人 Brendan Eich 在“原型运行时”的基础上引入了 new、this 等语言特性,使之“看起来更像 Java”。而 Java 正是基于类的面向对象的代表语言之一。

但是 JavaScript 这样的半吊子模拟,缺少了继承等关键特性,导致大家试图对它进行修补,进而产生了种种互不相容的解决方案。

JavaScript 本身就是面向对象的,它并不需要模拟,只是它实现面向对象的方式和主流的流派不太一样,所以才让很多人产生了误会。这些“模拟面向对象”,实际上做的事情就是“模拟基于类的面向对象”。

在 ES6 出现之前,大量的 JavaScript 程序员试图在原型体系的基础上,把 JavaScript 变得更像是基于类的编程,进而产生了很多所谓的“框架”,比如 PrototypeJS、Dojo。

庆幸的是,从 ES6 开始,JavaScript 提供了 class 关键字来定义类,尽管,这样的方案仍然是基于原型运行时系统的模拟,但是它修正了之前的一些常见的“坑”,统一了社区的方案,这对语言的发展有着非常大的好处。

实际上,我认为“基于类”并非面向对象的唯一形态,如果我们把视线从“类”移开,Brendan 当年选择的原型系统,就是一个非常优秀的抽象对象的形式。

基于原型的面向对象系统通过“复制”的方式来创建新对象。一些语言的实现中,还允许复制一个空对象。这实际上就是创建一个全新的对象。

原型系统的“复制操作”有两种实现思路:

  • 一个是并不真的去复制一个原型对象,而是使得新对象持有一个原型的引用;
  • 另一个是切实地复制对象,从此两个对象再无关联。

历史上的基于原型语言因此产生了两个流派,显然,JavaScript 显然选择了前一种方式。

JavaScript 的原型

如果我们抛开 JavaScript 用于模拟 Java 类的复杂语法设施(如 new、Function Object、函数的 prototype 属性等),原型系统可以说相当简单,我可以用两条概括:

  • 如果所有对象都有私有字段 [[prototype]],就是对象的原型;
  • 读一个属性,如果对象本身没有,则会继续访问对象的原型,直到原型为空或者找到为止。

这个模型在 ES 的各个历史版本中并没有很大改变,但从 ES6 以来,JavaScript 提供了一系列内置函数,以便更为直接地访问操纵原型。三个方法分别为:

  • Object.create 根据指定的原型创建新对象,原型可以是 null;
  • Object.getPrototypeOf 获得一个对象的原型;
  • Object.setPrototypeOf 设置一个对象的原型。

利用这三个方法,我们可以完全抛开类的思维,利用原型来实现抽象和复用。我用下面的代码展示了用原型来抽象猫和虎的例子。

var cat = {
  say() {
    console.log('meow~');
  },
  jump() {
    console.log('jump');
  }
};

var tiger = Object.create(cat, {
  say: {
    writable: true,
    configurable: true,
    enumerable: true,
    value: function() {
      console.log('roar!');
    }
  }
});

var anotherCat = Object.create(cat);

anotherCat.say();

var anotherTiger = Object.create(tiger);

anotherTiger.say();

这段代码创建了一个“猫”对象,又根据猫做了一些修改创建了虎,之后我们完全可以用 Object.create 来创建另外的猫和虎对象,我们可以通过“原始猫对象”和“原始虎对象”来控制所有猫和虎的行为。

但是,在更早的版本中,程序员只能通过 Java 风格的类接口来操纵原型运行时,可以说非常别扭。

考虑到 new 和 prototype 属性等基础设施今天仍然有效,而且被很多代码使用,学习这些知识也有助于我们理解运行时的原型工作原理,下面我们试着回到过去,追溯一下早年的 JavaScript 中的原型和类。

早期版本中的类与原型

在早期版本的 JavaScript 中,“类”的定义是一个私有属性 [[class]],语言标准为内置类型诸如 Number、String、Date 等指定了 [[class]] 属性,以表示它们的类。语言使用者唯一可以访问 [[class]] 属性的方式是 Object.prototype.toString。

因此,在 ES3 和之前的版本,JS 中类的概念是相当弱的,它仅仅是运行时的一个字符串属性。

在 ES5 开始,[[class]] 私有属性被 Symbol.toStringTag 代替,Object.prototype.toString 的意义从命名上不再跟 class 相关。我们甚至可以自定义 Object.prototype.toString 的行为,以下代码展示了使用 Symbol.toStringTag 来自定义 Object.prototype.toString 的行为:

var o = { [Symbol.toStringTag]: 'MyObject' };
console.log(o + '');

这里创建了一个新对象,并且给它唯一的一个属性 Symbol.toStringTag,我们用字符串加法触发了 Object.prototype.toString 的调用,发现这个属性最终对 Object.prototype.toString 的结果产生了影响。

但是,考虑到 JavaScript 语法中跟 Java 相似的部分,我们对类的讨论不能用“new 运算是针对构造器对象,而不是类”来试图回避。

所以,我们仍然要把 new 理解成 JavaScript 面向对象的一部分,下面我就来讲一下 new 操作具体做了哪些事情。

new 运算接受一个构造器和一组调用参数,实际上做了几件事:

  • 以构造器的 prototype 属性(注意与私有字段 [[prototype]] 的区分)为原型,创建新对象;
  • 将 this 和调用参数传给构造器,执行;
  • 如果构造器返回的是对象,则返回,否则返回第一步创建的对象。

new 这样的行为,试图让函数对象在语法上跟类变得相似,但是,它客观上提供了两种方式,一是在构造器中添加属性,二是在构造器的 prototype 属性上添加属性。

下面代码展示了用构造器模拟类的两种方法:

// 第一种
function c1() {
  this.p1 = 1;
  this.p2 = function() {
    console.log(this.p1);
  };
}
var o1 = new c1();
o1.p2();

// 第二种
function c2() {}
c2.prototype.p1 = 1;
c2.prototype.p2 = function() {
  console.log(this.p1);
};

var o2 = new c2();
o2.p2();

第一种方法是直接在构造器中修改 this,给 this 添加属性。

第二种方法是修改构造器的 prototype 属性指向的对象,它是从这个构造器构造出来的所有对象的原型。

ES6 中的类

ES6 中引入了 class 关键字,并且在标准中删除了所有 [[class]] 相关的私有属性描述,类的概念正式从属性升级成语言的基础设施,从此,基于类的编程方式成为了 JavaScript 的官方编程范式。

class Rectangle {
  constructor(height, width) {
    this.height = height;
    this.width = width;
  }
  // Getter
  get area() {
    return this.calcArea();
  }
  // Method
  calcArea() {
    return this.height * this.width;
  }
}

我们通过 get/set 关键字来创建 getter,通过括号和大括号来创建方法,数据型成员最好写在构造器里面。

类的写法实际上也是由原型运行时来承载的,逻辑上 JavaScript 认为每个类是有共同原型的一组对象,类中定义的访问器属性和方法则会被写在原型对象之上。

此外,最重要的是,类提供了继承能力。我们来看一下下面的代码。

class Animal {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  speak() {
    console.log(this.name + ' makes a noise.');
  }
}

class Dog extends Animal {
  constructor(name) {
    super(name); // call the super class constructor and pass in the name parameter
  }

  speak() {
    console.log(this.name + ' barks.');
  }
}

let d = new Dog('Mitzie');
d.speak(); // Mitzie barks.

以上代码创造了 Animal 类,并且通过 extends 关键字让 Dog 继承了它,展示了最终调用子类的 speak 方法获取了父类的 name。

比起早期的原型模拟方式,使用 extends 关键字自动设置了 constructor,并且会自动调用父类的构造函数,这是一种更少坑的设计。

1.7 类型转换

讲完了基本类型,我们来介绍一个现象:类型转换。

因为 JS 是弱类型语言,所以类型转换发生非常频繁,大部分我们熟悉的运算都会先进行类型转换。大部分类型转换符合人类的直觉,但是如果我们不去理解类型转换的严格定义,很容易造成一些代码中的判断失误。

其中最为臭名昭著的是 JavaScript 中的“ == ”运算,因为试图实现跨类型的比较,它的规则复杂到几乎没人可以记住。

这里我们当然也不打算讲解 == 的规则,它属于设计失误,并非语言中有价值的部分,很多实践中推荐禁止使用“ ==”,而要求程序员进行显式地类型转换后,用 === 比较。

其它运算,如加减乘除大于小于,也都会涉及类型转换。幸好的是,实际上大部分类型转换规则是非常简单的,如下表所示:

img

在这个里面,较为复杂的部分是 Number 和 String 之间的转换,以及对象跟基本类型之间的转换。我们分别来看一看这几种转换的规则。

1.7.1 StringToNumber

字符串到数字的类型转换,存在一个语法结构,类型转换支持十进制、二进制、八进制和十六进制。

此外,JavaScript 支持的字符串语法还包括正负号科学计数法,可以使用大写或者小写的 e 来表示,需要注意的是,parseInt 和 parseFloat 并不使用这个转换,所以支持的语法跟这里不尽相同。

在不传入第二个参数的情况下,parseInt 只支持 16 进制前缀“0x”,而且会忽略非数字字符,也不支持科学计数法。

多数情况下,Number 是比 parseInt 和 parseFloat 更好的选择。

1.7.2 NumberToString

在较小的范围内,数字到字符串的转换是完全符合你直觉的十进制表示。当 Number 绝对值较大或者较小时,字符串表示则是使用科学计数法表示的。这个算法细节繁多,我们从感性的角度认识,它其实就是保证了产生的字符串不会过长。

1.7.3 装箱转换

每一种基本类型 Number、String、Boolean、Symbol 在对象中都有对应的类,所谓装箱转换,正是把基本类型转换为对应的对象,它是类型转换中一种相当重要的种类。

前文提到,全局的 Symbol 函数无法使用 new 来调用,但我们仍可以利用装箱机制来得到一个 Symbol 对象,我们可以利用一个函数的 call 方法来强迫产生装箱。

我们定义一个函数,函数里面只有 return this,然后我们调用函数的 call 方法到一个 Symbol 类型的值上,这样就会产生一个 symbolObject。

我们可以用 console.log 看一下这个东西的 type of,它的值是 object,我们使用 symbolObject instanceof 可以看到,它是 Symbol 这个类的实例,我们找它的 constructor 也是等于 Symbol 的,所以我们无论从哪个角度看,它都是 Symbol 装箱过的对象:

var symbolObject = function() {
  return this;
}.call(Symbol('a'));

console.log(typeof symbolObject); //object
console.log(symbolObject instanceof Symbol); //true
console.log(symbolObject.constructor == Symbol); //true

装箱机制会频繁产生临时对象,在一些对性能要求较高的场景下,我们应该尽量避免对基本类型做装箱转换。

使用内置的 Object 函数,我们可以在 JavaScript 代码中显式调用装箱能力。

var symbolObject = Object(Symbol('a'));

console.log(typeof symbolObject); //object
console.log(symbolObject instanceof Symbol); //true
console.log(symbolObject.constructor == Symbol); //true

每一类装箱对象皆有私有的 Class 属性,这些属性可以用 Object.prototype.toString 获取:

var symbolObject = Object(Symbol('a'));

console.log(Object.prototype.toString.call(symbolObject)); //[object Symbol]

在 JavaScript 中,没有任何方法可以更改私有的 Class 属性,因此 Object.prototype.toString 是可以准确识别对象对应的基本类型的方法,它比 instanceof 更加准确。

但需要注意的是,call 本身会产生装箱操作,所以需要配合 typeof 来区分基本类型还是对象类型。

1.7.4 拆箱转换

在 JavaScript 标准中,规定了 ToPrimitive 函数,它是对象类型到基本类型的转换(即拆箱转换)。

对象到 String 和 Number 的转换都遵循“先拆箱再转换”的规则。通过拆箱转换,把对象变成基本类型,再从基本类型转换为对应的 String 或者 Number。

拆箱转换会尝试调用 valueOf 和 toString 来获得拆箱后的基本类型。如果 valueOf 和 toString 都不存在,或者没有返回基本类型,则会产生类型错误 TypeError。

var o = {
  valueOf: () => {
    console.log('valueOf');
    return {};
  },
  toString: () => {
    console.log('toString');
    return {};
  }
};

o * 2;
// valueOf
// toString
// TypeError

我们定义了一个对象 o,o 有 valueOf 和 toString 两个方法,这两个方法都返回一个对象,然后我们进行 o*2 这个运算的时候,你会看见先执行了 valueOf,接下来是 toString,最后抛出了一个 TypeError,这就说明了这个拆箱转换失败了。

到 String 的拆箱转换会优先调用 toString。我们把刚才的运算从 o*2 换成 String(o),那么你会看到调用顺序就变了。

var o = {
  valueOf: () => {
    console.log('valueOf');
    return {};
  },
  toString: () => {
    console.log('toString');
    return {};
  }
};

String(o);
// toString
// valueOf
// TypeError

在 ES6 之后,还允许对象通过显式指定 Symbol.toPrimitive 来覆盖原有的行为。

var o = {
  valueOf: () => {
    console.log('valueOf');
    return {};
  },
  toString: () => {
    console.log('toString');
    return {};
  }
};

o[Symbol.toPrimitive] = () => {
  console.log('toPrimitive');
  return 'hello';
};

console.log(o + '');
// toPrimitive
// hello

2. 实例

我们可以把对象分成几类。

  • 宿主对象(host Objects):由 JavaScript 宿主环境提供的对象,它们的行为完全由宿主环境决定。
  • 内置对象(Built-in Objects):由 JavaScript 语言提供的对象。
    • 固有对象(Intrinsic Objects ):由标准规定,随着 JavaScript 运行时创建而自动创建的对象实例。
    • 原生对象(Native Objects):可以由用户通过 Array、RegExp 等内置构造器或者特殊语法创建的对象。
    • 普通对象(Ordinary Objects):由{}语法、Object 构造器或者 class 关键字定义类创建的对象,它能够被原型继承。

2.1 宿主对象

JavaScript 宿主对象千奇百怪,但是前端最熟悉的无疑是浏览器环境中的宿主了。

在浏览器环境中,我们都知道全局对象是 window,window 上又有很多属性,如 document。

实际上,这个全局对象 window 上的属性,一部分来自 JavaScript 语言,一部分来自浏览器环境。

JavaScript 标准中规定了全局对象属性,W3C 的各种标准中规定了 Window 对象的其它属性。

宿主对象也分为固有的和用户可创建的两种,比如 document.createElement 就可以创建一些 DOM 对象。

宿主也会提供一些构造器,比如我们可以使用 new Image 来创建 img 元素,这些我们会在浏览器的 API 部分详细讲解。

2.2 内置对象·固有对象

我们在前面说过,固有对象是由标准规定,随着 JavaScript 运行时创建而自动创建的对象实例。

固有对象在任何 JavaScript 代码执行前就已经被创建出来了,它们通常扮演者类似基础库的角色。我们前面提到的“类”其实就是固有对象的一种。

ECMA 标准为我们提供了一份固有对象表,里面含有 150+ 个固有对象。你可以通过这个链接查看。

2.3 内置对象·原生对象

我们把 JavaScript 中,能够通过语言本身的构造器创建的对象称作原生对象。在 JavaScript 标准中,提供了 30 多个构造器。按照我的理解,按照不同应用场景,我把原生对象分成了以下几个种类。

通过这些构造器,我们可以用 new 运算创建新的对象,所以我们把这些对象称作原生对象。

几乎所有这些构造器的能力都是无法用纯 JavaScript 代码实现的,它们也无法用 class/extend 语法来继承。

这些构造器创建的对象多数使用了私有字段, 例如:

  • Error: [[ErrorData]]
  • Boolean: [[BooleanData]]
  • Number: [[NumberData]]
  • Date: [[DateValue]]
  • RegExp: [[RegExpMatcher]]
  • Symbol: [[SymbolData]]
  • Map: [[MapData]]

这些字段使得原型继承方法无法正常工作,所以,我们可以认为,所有这些原生对象都是为了特定能力或者性能,而设计出来的“特权对象”。

2.4 用对象来模拟函数与构造器:函数对象与构造器对象

我在前面介绍了对象的一般分类,在 JavaScript 中,还有一个看待对象的不同视角,这就是用对象来模拟函数和构造器。

事实上,JavaScript 为这一类对象预留了私有字段机制,并规定了抽象的函数对象与构造器对象的概念。

  • 函数对象的定义是:具有 [[call]] 私有字段的对象

  • 构造器对象的定义是:具有私有字段 [[construct]] 的对象。

JavaScript 用对象模拟函数的设计代替了一般编程语言中的函数,它们可以像其它语言的函数一样被调用、传参。任何宿主只要提供了“具有 [[call]] 私有字段的对象”,就可以被 JavaScript 函数调用语法支持。

我们可以这样说,任何对象只需要实现 [[call]],它就是一个函数对象,可以去作为函数被调用。而如果它能实现 [[construct]],它就是一个构造器对象,可以作为构造器被调用。一个对象可以同时是函数和构造器,不过,它们表现出来的行为效果却并不相同。

  • 对于宿主和内置对象来说,它们实现 [[call]](作为函数被调用)和 [[construct]](作为构造器被调用)不总是一致的。

    • 比如浏览器宿主环境中,提供的 Image 构造器,则根本不允许被作为函数调用。
    console.log(new Image());
    console.log(Image()); // 抛出错误
    
    
    • 再比如基本类型(String、Number、Boolean),它们的构造器被当作函数调用,则产生类型转换的效果。

    • 值得一提的是,在 ES6 之后 => 语法创建的函数仅仅是函数,它们无法被当作构造器使用,见以下代码:

    new ((a) => 0)(); // error
    
    
  • 对于用户使用 function 语法或者 Function 构造器创建的对象来说,[[call]] 和 [[construct]] 行为总是相似的,它们执行同一段代码。

  function f() {
    return 1;
  }
  var v = f(); // 把 f 作为函数调用
  var o = new f(); // 把 f 作为构造器调用

我们大致可以认为,它们 [[construct]] 的执行过程如下:

  • 以 Object.protoype 为原型创建一个新对象;
  • 以新对象为 this,执行函数的 [[call]];
  • 如果 [[call]] 的返回值是对象,那么,返回这个对象,否则返回第一步创建的新对象。

这样的规则造成了个有趣的现象,如果我们的构造器返回了一个新的对象,那么 new 创建的新对象就变成了一个构造函数之外完全无法访问的对象,这一定程度上可以实现“私有”。

  function cls() {
    this.a = 100;
    return {
      getValue: () => this.a
    };
  }
  var o = new cls();
  o.getValue(); //100
  //a 在外面永远无法访问到

2.5 特殊行为的对象

除了上面介绍的对象之外,在固有对象和原生对象中,有一些对象的行为跟正常对象有很大区别。

它们常见的下标运算(就是使用中括号或者点来做属性访问)或者设置原型跟普通对象不同,这里我简单总结一下。

  • Array:Array 的 length 属性根据最大的下标自动发生变化。
  • Object.prototype:作为所有正常对象的默认原型,不能再给它设置原型了。
  • String:为了支持下标运算,String 的正整数属性访问会去字符串里查找。
  • Arguments:arguments 的非负整数型下标属性跟对应的变量联动。
  • 模块的 namespace 对象:特殊的地方非常多,跟一般对象完全不一样,尽量只用于 import 吧。
  • 类型数组和数组缓冲区:跟内存块相关联,下标运算比较特殊。
  • bind 后的 function:跟原来的函数相关联。

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