ES6 系列之私有变量的实现

作者: 阿里云云栖号 | 来源:发表于2018-11-28 10:32 被阅读54次

    前言

    在阅读 《ECMAScript 6 入门》的时候,零散的看到有私有变量的实现,所以在此总结一篇。

    1. 约定

    实现

    class Example {
        constructor() {
            this._private = 'private';
        }
        getName() {
            return this._private
        }
    }
    
    var ex = new Example();
    
    console.log(ex.getName()); // private
    console.log(ex._private); // private
    

    优点

    1. 写法简单
    2. 调试方便
    3. 兼容性好

    缺点

    1. 外部可以访问和修改
    2. 语言没有配合的机制,如 for in 语句会将所有属性枚举出来
    3. 命名冲突

    2. 闭包

    实现一

    /**
     * 实现一
     */
    class Example {
      constructor() {
        var _private = '';
        _private = 'private';
        this.getName = function() {return _private}
      }
    }
    
    var ex = new Example();
    
    console.log(ex.getName()); // private
    console.log(ex._private); // undefined
    

    优点

    1. 无命名冲突
    2. 外部无法访问和修改

    缺点

    1. constructor 的逻辑变得复杂。构造函数应该只做对象初始化的事情,现在为了实现私有变量,必须包含部分方法的实现,代码组织上略不清晰。
    2. 方法存在于实例,而非原型上,子类也无法使用 super 调用
    3. 构建增加一点点开销

    实现二

    /**
     * 实现二
     */
    const Example = (function() {
      var _private = '';
    
      class Example {
        constructor() {
          _private = 'private';
        }
        getName() {
          return _private;
        }
      }
    
      return Example;
    
    })();
    
    var ex = new Example();
    
    console.log(ex.getName()); // private
    console.log(ex._private); // undefined
    

    优点

    1. 无命名冲突
    2. 外部无法访问和修改

    缺点

    1. 写法有一点复杂
    2. 构建增加一点点开销

    3. Symbol

    实现

    const Example = (function() {
        var _private = Symbol('private');
    
        class Example {
            constructor() {
              this[_private] = 'private';
            }
            getName() {
              return this[_private];
            }
        }
    
        return Example;
    })();
    
    var ex = new Example();
    
    console.log(ex.getName()); // private
    console.log(ex.name); // undefined
    

    优点

    1. 无命名冲突
    2. 外部无法访问和修改
    3. 无性能损失

    缺点

    1. 写法稍微复杂
    2. 兼容性也还好

    4. WeakMap

    实现

    /**
     * 实现一
     */
    const _private = new WeakMap();
    
    class Example {
      constructor() {
        _private.set(this, 'private');
      }
      getName() {
          return _private.get(this);
      }
    }
    
    var ex = new Example();
    
    console.log(ex.getName()); // private
    console.log(ex.name); // undefined
    

    如果这样写,你可能觉得封装性不够,你也可以这样写:

    /**
     * 实现二
     */
    const Example = (function() {
      var _private = new WeakMap(); // 私有成员存储容器
    
      class Example {
        constructor() {
          _private.set(this, 'private');
        }
        getName() {
            return _private.get(this);
        }
      }
    
      return Example;
    })();
    
    var ex = new Example();
    
    console.log(ex.getName()); // private
    console.log(ex.name); // undefined
    

    优点

    1. 无命名冲突
    2. 外部无法访问和修改

    缺点

    1. 写法比较麻烦
    2. 兼容性有点问题
    3. 有一定性能代价

    5. 最新提案

    class Point {
      #x;
      #y;
    
      constructor(x, y) {
        this.#x = x;
        this.#y = y;
      }
    
      equals(point) {
        return this.#x === point.#x && this.#y === point.#y;
      }
    }
    

    那么为什么不直接使用 private 字段呢?比如说这样:

    class Foo {
      private value;
    
      equals(foo) {
        return this.value === foo.value;
      }
    }
    

    简单点来说,就是嫌麻烦,当然也有性能上的考虑……

    举个例子,如果我们不使用 #,而是使用 private 关键字:

    class Foo {
      private value = '1';
    
      equals(foo) {
        return this.value === foo.value;
      }
    }
    
    var foo1 = new Foo();
    var foo2 = new Foo();
    
    console.log(foo1.equals(foo2));
    

    在这里我们新建了两个实例,然后将 foo2 作为参数传入了 foo1 的实例方法中。

    那么我们可以获取 foo2.value 的值吗?如果我们直接 foo2.value 肯定是获取不到值的,毕竟是私有变量,可是 equals 是 Foo 的一个类方法,那么可以获取到的吗?

    答案是可以的。

    其实这点在其他语言,比如说 Java 和 C++ 中也是一样的,类的成员函数中可以访问同类型实例的私有变量,这是因为私有是为了实现“对外”的信息隐藏,在类自己内部,没有必要禁止私有变量的访问,你也可以理解为私有变量的限制是以类为单位,而不是以对象为单位,此外这样做也可以为使用者带来便利。

    既然获取值是可以的,那么打印的结果应该为 true,但是如果我们传入的值不是 Foo 的实例,而是一个其他对象呢?

    var foo1 = new Foo();
    
    console.log(foo1.equals({
      value: 2
    }));
    

    当然这里代码也是可以正常运行的,但是对于编译器来说,就有一点麻烦了,因为编译器不知道 value 到底是 foo 的正常属性还是私有属性,所以编译器需要做判断,先判断 foo 是不是 Foo 的实例,然后再接着获取值。

    这也意味着每次属性访问都需要做这样一个判断,而引擎已经围绕属性访问做了高度优化,懒得改,而且还降低速度。

    不过除了这个工作之外,还会有一些其他的内容需要考虑,比如说:

    1. 你必须将私有的 key 编码进每个词法环境
    2. for in 可以遍历这些属性吗?
    3. 私有属性和正常属性同名的时候,谁会屏蔽谁?
    4. 怎么防止私有属性的名称不被探测出来。

    关于使用 # 而不使用 private 更多的讨论可以参考这个 Issue

    当然这些问题都可以被解决啦,就是麻烦了点。

    而如果你选择 #,实现的方式将跟 JavaScript 对象属性完全没有关系,将会使用 private slots 的方式以及使用一个新的 slot 查找语法,总之就是会比 private 的实现方式简单很多。

    参考

    1. 《编程语言如何演化——以JS的private为例》贺师俊
    2. Exploring ES6
    3. 译 JS 新语法:私有属性

    ES6 系列

    ES6 系列目录地址:https://github.com/mqyqingfeng/Blog

    ES6 系列预计写二十篇左右,旨在加深 ES6 部分知识点的理解,重点讲解块级作用域、标签模板、箭头函数、Symbol、Set、Map 以及 Promise 的模拟实现、模块加载方案、异步处理等内容。



    本文作者:冴羽

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