学习underscore整体架构，打造属于自己的函数式编程类库

前言

上一篇文章写了jQuery整体架构，学习 jQuery 源码整体架构，打造属于自己的 js 类库

虽然看过挺多underscore.js分析类的文章，但总感觉少点什么。这也许就是纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行吧。于是决定自己写一篇学习underscore.js整体架构的文章。

本文章学习的版本是v1.9.1。
unpkg.com源码地址：https://unpkg.com/underscore@1.9.1/underscore.js

虽然很多人都没用过underscore.js，但看下官方文档都应该知道如何使用。

从一个官方文档_.chain简单例子看起：

_.chain([1, 2, 3]).reverse().value();
// => [3, 2, 1]

看例子中可以看出，这是支持链式调用。

读者也可以顺着文章思路，自行打开下载源码进行调试，这样印象更加深刻。

链式调用

_.chain 函数源码：

_.chain = function(obj) {
    var instance = _(obj);
    instance._chain = true;
    return instance;
};

这个函数比较简单，就是传递obj调用_()。但返回值变量竟然是instance实例对象。添加属性_chain赋值为true，并返回intance对象。但再看例子，实例对象竟然可以调用reverse方法，再调用value方法。猜测支持OOP（面向对象）调用。

带着问题，笔者看了下定义 _ 函数对象的代码。

_ 函数对象 支持OOP

var _ = function(obj) {
    if (obj instanceof _) return obj;
    if (!(this instanceof _)) return new _(obj);
    this._wrapped = obj;
};

如果参数obj已经是_的实例了，则返回obj。
如果this不是_的实例，则手动 new _(obj);
再次new调用时，把obj对象赋值给_wrapped这个属性。
也就是说最后得到的实例对象是这样的结构
{ _wrapped: '参数obj', }
它的原型_(obj).__proto__ 是 _.prototype;

如果对这块不熟悉的读者，可以看下以下这张图(之前写面试官问：JS的继承画的图)。

构造函数、原型对象和实例关系图

继续分析官方的_.chain例子。这个例子拆开，写成三步。

var part1 = _.chain([1, 2, 3]);
var part2 = part1.reverse();
var part3 = part2.value();

// 没有后续part1.reverse()操作的情况下
console.log(part1); // {__wrapped: [1, 2, 3], _chain: true}

console.log(part2); // {__wrapped: [3, 2, 1], _chain: true}

console.log(part3); // [3, 2, 1]

思考问题：reverse本是Array.prototype上的方法呀。为啥支持链式调用呢。
搜索reverse，可以看到如下这段代码：

并将例子代入这段代码可得（怎么有种高中做数学题的既视感^_）：

_.chain([1,2,3]).reverse().value()s

var ArrayProto = Array.prototype;
// 遍历 数组 Array.prototype 的这些方法，赋值到 _.prototype 上
_.each(['pop', 'push', 'reverse', 'shift', 'sort', 'splice', 'unshift'], function(name) {
    // 这里的`method`是 reverse 函数
    var method = ArrayProto[name];
    _.prototype[name] = function() {
    // 这里的obj 就是数组 [1, 2, 3]
    var obj = this._wrapped;
    // arguments  是参数集合，指定reverse 的this指向为obj，参数为arguments， 并执行这个函数函数。执行后 obj 则是 [3, 2, 1]
    method.apply(obj, arguments);
    if ((name === 'shift' || name === 'splice') && obj.length === 0) delete obj[0];
    // 重点在于这里 chainResult 函数。
    return chainResult(this, obj);
    };
});

// Helper function to continue chaining intermediate results.
var chainResult = function(instance, obj) {
    // 如果实例中有_chain 为 true 这个属性，则返回实例 支持链式调用的实例对象  { _chain: true, this._wrapped: [3, 2, 1] }，否则直接返回这个对象[3, 2, 1]。
    return instance._chain ? _(obj).chain() : obj;
};

if ((name === 'shift' || name === 'splice') && obj.length === 0) delete obj[0];
提一下上面源码中的这一句，看到这句是百思不得其解。于是赶紧在github中搜索这句加上""双引号。表示全部搜索。

搜索到两个在官方库中的ISSUE，大概意思就是兼容IE低版本的写法。有兴趣的可以点击去看看。

I don't understand the meaning of this sentence.

why delete obj[0]

基于流的编程

至此就算是分析完了链式调用_.chain()和_ 函数对象。这种把数据存储在实例对象{_wrapped: '', _chain: true} 中，_chain判断是否支持链式调用，来传递给下一个函数处理。这种做法叫做 基于流的编程。

最后数据处理完，要返回这个数据怎么办呢。underscore提供了一个value的方法。

_.prototype.value = function(){
    return this._wrapped;
}

顺便提供了几个别名。toJSON、valueOf。
_.prototype.valueOf = _.prototype.toJSON = _.prototype.value;

还提供了 toString的方法。

_.prototype.toString = function() {
    return String(this._wrapped);
};

这里的String() 和new String() 效果是一样的。
可以猜测内部实现和 _函数对象类似。

var String = function(){
    if(!(this instanceOf String)) return new String(obj);
}

var chainResult = function(instance, obj) {
    return instance._chain ? _(obj).chain() : obj;
};

细心的读者会发现chainResult函数中的_(obj).chain()，是怎么实现实现链式调用的呢。

而_(obj)是返回的实例对象{_wrapped: obj}呀。怎么会有chain()方法，肯定有地方挂载了这个方法到_.prototype上或者其他操作，这就是_.mixin()。

_.mixin 挂载所有的静态方法到 _.prototype， 也可以挂载自定义的方法

_.mixin 混入。但侵入性太强，经常容易出现覆盖之类的问题。记得之前React有mixin功能，Vue也有mixin功能。但版本迭代更新后基本都是慢慢的都不推荐或者不支持mixin。

_.mixin = function(obj) {
    // 遍历对象上的所有方法
    _.each(_.functions(obj), function(name) {
        // 比如 chain, obj['chain'] 函数，自定义的，则赋值到_[name] 上，func 就是该函数。也就是说自定义的方法，不仅_函数对象上有，而且`_.prototype`上也有
    var func = _[name] = obj[name];
    _.prototype[name] = function() {
        // 处理的数据对象
        var args = [this._wrapped];
        // 处理的数据对象 和 arguments 结合
        push.apply(args, arguments);
        // 链式调用  chain.apply(_, args) 参数又被加上了 _chain属性，支持链式调用。
        // _.chain = function(obj) {
        //  var instance = _(obj);
        //  instance._chain = true;
        //  return instance;
        };
        return chainResult(this, func.apply(_, args));
    };
    });
    // 最终返回 _ 函数对象。
    return _;
};

_.mixin(_);

_mixin(_) 把静态方法挂载到了_.prototype上，也就是_.prototype.chain方法 也就是 _.chain方法。

所以_.chain(obj)和_(obj).chain()效果一样，都能实现链式调用。

关于上述的链式调用，笔者画了一张图，所谓一图胜千言。

underscore.js 链式调用图解

_.mixin 挂载自定义方法

挂载自定义方法：
举个例子：

_.mixin({
    log: function(){
        console.log('哎呀，我被调用了');
    }
})
_.log() // 哎呀，我被调用了
_().log() // 哎呀，我被调用了

_.functions(obj)

_.functions = _.methods = function(obj) {
    var names = [];
    for (var key in obj) {
    if (_.isFunction(obj[key])) names.push(key);
    }
    return names.sort();
};

_.functions 和 _.methods 两个方法，遍历对象上的方法，放入一个数组，并且排序。返回排序后的数组。

underscore.js 究竟在_和_.prototype挂载了多少方法和属性

再来看下underscore.js究竟挂载在_函数对象上有多少静态方法和属性，和挂载_.prototype上有多少方法和属性。

使用for in循环一试遍知。看如下代码：

var staticMethods = [];
var staticProperty = [];
for(var name in _){
    if(typeof _[name] === 'function'){
        staticMethods.push(name);
    }
    else{
        staticProperty.push(name);
    }
}
console.log(staticProperty); // ["VERSION", "templateSettings"] 两个
console.log(staticMethods); // ["after", "all", "allKeys", "any", "assign", ...] 138个

var prototypeMethods = [];
var prototypeProperty = [];
for(var name in _.prototype){
    if(typeof _.prototype[name] === 'function'){
        prototypeMethods.push(name);
    }
    else{
        prototypeProperty.push(name);
    }
}
console.log(prototypeProperty); // []
console.log(prototypeMethods); // ["after", "all", "allKeys", "any", "assign", ...] 152个

根据这些，笔者又画了一张图underscore.js 原型关系图，毕竟一图胜千言。

`underscore.js` 原型关系图

整体架构概览

匿名函数自执行

(function(){

}());

这样保证不污染外界环境，同时隔离外界环境，不是外界影响内部环境。

外界访问不到里面的变量和函数，里面可以访问到外界的变量，但里面定义了自己的变量，则不会访问外界的变量。
匿名函数将代码包裹在里面，防止与其他代码冲突和污染全局环境。
关于自执行函数不是很了解的读者可以参看这篇文章。
[译] JavaScript：立即执行函数表达式（IIFE）

root 处理

var root = typeof self == 'object' && self.self === self && self ||
    typeof global == 'object' && global.global === global && global ||
    this ||
    {};

支持浏览器环境、node、Web Worker、node vm、微信小程序。

导出

if (typeof exports != 'undefined' && !exports.nodeType) {
    if (typeof module != 'undefined' && !module.nodeType && module.exports) {
    exports = module.exports = _;
    }
    exports._ = _;
} else {
    root._ = _;
}

关于root处理和导出的这两段代码的解释，推荐看这篇文章冴羽：underscore 系列之如何写自己的 underscore，讲得真的太好了。笔者在此就不赘述了。
总之，underscore.js作者对这些处理也不是一蹴而就的，也是慢慢积累，和其他人提ISSUE之后不断改进的。

支持 amd 模块化规范

if (typeof define == 'function' && define.amd) {
    define('underscore', [], function() {
        return _;
    });
}

_.noConflict 防冲突函数

源码：

// 暂存在 root 上， 执行noConflict时再赋值回来
var previousUnderscore = root._;
_.noConflict = function() {
    root._ = previousUnderscore;
    return this;
};

使用：

<script>
var _ = '我就是我，不一样的烟火，其他可不要覆盖我呀';
</script>
<script src="https://unpkg.com/underscore@1.9.1/underscore.js">
</script>
<script>
var underscore = _.noConflict();
console.log(_); // '我就是我，不一样的烟火，其他可不要覆盖我呀'
underscore.isArray([]) // true
</script>

总结

全文根据官网提供的链式调用的例子， _.chain([1, 2, 3]).reverse().value();较为深入的调试和追踪代码，分析链式调用（_.chain() 和 _(obj).chain()）、OOP、基于流式编程、和_.mixin(_)在_.prototype挂载方法，最后整体架构分析。学习underscore.js整体架构，利于打造属于自己的函数式编程类库。

文章分析的源码整体结构。

(function() {
    var root = typeof self == 'object' && self.self === self && self ||
        typeof global == 'object' && global.global === global && global ||
        this ||
        {};
    var previousUnderscore = root._;

    var _ = function(obj) {
      if (obj instanceof _) return obj;
      if (!(this instanceof _)) return new _(obj);
      this._wrapped = obj;
    };

    if (typeof exports != 'undefined' && !exports.nodeType) {
      if (typeof module != 'undefined' && !module.nodeType && module.exports) {
        exports = module.exports = _;
      }
      exports._ = _;
    } else {
      root._ = _;
    }
    _.VERSION = '1.9.1';

    _.chain = function(obj) {
      var instance = _(obj);
      instance._chain = true;
      return instance;
    };

    var chainResult = function(instance, obj) {
      return instance._chain ? _(obj).chain() : obj;
    };

    _.mixin = function(obj) {
      _.each(_.functions(obj), function(name) {
        var func = _[name] = obj[name];
        _.prototype[name] = function() {
          var args = [this._wrapped];
          push.apply(args, arguments);
          return chainResult(this, func.apply(_, args));
        };
      });
      return _;
    };

    _.mixin(_);

    _.each(['pop', 'push', 'reverse', 'shift', 'sort', 'splice', 'unshift'], function(name) {
      var method = ArrayProto[name];
      _.prototype[name] = function() {
        var obj = this._wrapped;
        method.apply(obj, arguments);
        if ((name === 'shift' || name === 'splice') && obj.length === 0) delete obj[0];
        return chainResult(this, obj);
      };
    });

    _.each(['concat', 'join', 'slice'], function(name) {
      var method = ArrayProto[name];
      _.prototype[name] = function() {
        return chainResult(this, method.apply(this._wrapped, arguments));
      };
    });

    _.prototype.value = function() {
      return this._wrapped;
    };

    _.prototype.valueOf = _.prototype.toJSON = _.prototype.value;

    _.prototype.toString = function() {
      return String(this._wrapped);
    };

    if (typeof define == 'function' && define.amd) {
      define('underscore', [], function() {
        return _;
      });
    }
}());

下一篇文章可能是学习lodash的源码整体架构。

读者发现有不妥或可改善之处，欢迎评论指出。另外觉得写得不错，可以点赞、评论、转发，也是对笔者的一种支持。

推荐阅读

underscorejs.org 官网

undersercore-analysis

underscore 系列之如何写自己的 underscore

笔者往期文章

学习 jQuery 源码整体架构，打造属于自己的 js 类库

面试官问：JS的继承

面试官问：JS的this指向

面试官问：能否模拟实现JS的call和apply方法

面试官问：能否模拟实现JS的bind方法

面试官问：能否模拟实现JS的new操作符

前端使用puppeteer 爬虫生成《React.js 小书》PDF并合并

关于

作者：常以若川为名混迹于江湖。前端路上 | PPT爱好者 | 所知甚少，唯善学。

个人博客

掘金专栏，欢迎关注~

segmentfault前端视野专栏，开通了前端视野专栏，欢迎关注~

知乎前端视野专栏，开通了前端视野专栏，欢迎关注~

github blog，相关源码和资源都放在这里，求个star^_~

微信公众号 若川视野

可能比较有趣的微信公众号，长按扫码关注。也可以加微信 lxchuan12，注明来源，拉您进【前端视野交流群】。

若川视野