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ES6 总结(10):Symbol

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一、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。

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
  • Boolean
  • String
  • Number
  • 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"
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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 sSymbol 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。

let s1 = Symbol('foo');
let s2 = Symbol('bar');

s1 // Symbol(foo)
s2 // Symbol(bar)

s1.toString() // "Symbol(foo)"
s2.toString() // "Symbol(bar)"
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上面代码中,s1s2 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)
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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
let s1 = Symbol();
let s2 = Symbol();

s1 === s2 // false

// 有参数的情况
let s1 = Symbol('foo');
let s2 = Symbol('foo');

s1 === s2 // false
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上面代码中,s1s2 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。

let 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
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但是,Symbol 值可以显式转为字符串。

let sym = Symbol('My symbol');

String(sym) // 'Symbol(My symbol)'
sym.toString() // 'Symbol(My symbol)'
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另外,Symbol 值也可以转为布尔值,但是不能转为数值。

let sym = Symbol();
Boolean(sym) // true
!sym  // false

if (sym) {
  // ...
}

Number(sym) // TypeError
sym + 2 // TypeError
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二、Symbol.prototype.description

创建 Symbol 的时候,可以添加一个描述。

const sym = Symbol('foo');
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上面代码中,sym 的描述就是字符串 foo

但是,读取这个描述需要将 Symbol 显式转为字符串,即下面的写法。

const sym = Symbol('foo');

String(sym) // "Symbol(foo)"
sym.toString() // "Symbol(foo)"
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上面的用法不是很方便。ES2019 提供了一个实例属性 description,直接返回 Symbol 的描述。

const sym = Symbol('foo');

sym.description // "foo"
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三、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。

let mySymbol = Symbol();

// 第一种写法
let a = {};
a[mySymbol] = 'Hello!';

// 第二种写法
let a = {
  [mySymbol]: 'Hello!'
};

// 第三种写法
let a = {};
Object.defineProperty(a, mySymbol, { value: 'Hello!' });

// 以上写法都得到同样结果
a[mySymbol] // "Hello!"
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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。

const mySymbol = Symbol();
const a = {};

a.mySymbol = 'Hello!';
a[mySymbol] // undefined
a['mySymbol'] // "Hello!"
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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);
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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) { ... }
};
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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。

const log = {};

log.levels = {
  DEBUG: Symbol('debug'),
  INFO: Symbol('info'),
  WARN: Symbol('warn')
};
console.log(log.levels.DEBUG, 'debug message');
console.log(log.levels.INFO, 'info message');
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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。

四、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) {
  let 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
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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。

const shapeType = {
  triangle: 'Triangle'
};

function getArea(shape, options) {
  let area = 0;
  switch (shape) {
    case shapeType.triangle:
      area = .5 * options.width * options.height;
      break;
  }
  return area;
}

getArea(shapeType.triangle, { width: 100, height: 100 });
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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()
};
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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。

五、属性名的遍历

Symbol 作为属性名,遍历对象的时候,该属性不会出现在 for...infor...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。该方法返回一个数组,成员是当前对象的所有用作属性名的 Symbol 值。

const obj = {};
let a = Symbol('a');
let b = Symbol('b');

obj[a] = 'Hello';
obj[b] = 'World';

const objectSymbols = Object.getOwnPropertySymbols(obj);

objectSymbols
// [Symbol(a), Symbol(b)]
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上面代码是 Object.getOwnPropertySymbols() 方法的示例,可以获取所有 Symbol 属性名。

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。

const obj = {};
const foo = Symbol('foo');

obj[foo] = 'bar';

for (let i in obj) {
  console.log(i); // 无输出
}

Object.getOwnPropertyNames(obj) // []
Object.getOwnPropertySymbols(obj) // [Symbol(foo)]
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上面代码中,使用 for...in 循环和 Object.getOwnPropertyNames() 方法都得不到 Symbol 键名,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)]
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六、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。

Symbol.for() 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,否则就新建一个以该字符串为名称的 Symbol 值,并将其注册到全局。

let s1 = Symbol.for('foo');
let s2 = Symbol.for('foo');

s1 === s2 // true
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上面代码中,s1s2 都是 Symbol 值,但是它们都是由同样参数的 Symbol.for 方法生成的,所以实际上是同一个值。

Symbol.for()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
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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

let s1 = Symbol.for("foo");
Symbol.keyFor(s1) // "foo"

let s2 = Symbol("foo");
Symbol.keyFor(s2) // undefined
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上面代码中,变量 s2 属于未登记的 Symbol 值,所以返回 undefined

注意,Symbol.for()Symbol 值登记的名字,是全局环境的,不管有没有在全局环境运行。

function foo() {
  return Symbol.for('bar');
}

const x = foo();
const y = Symbol.for('bar');
console.log(x === y); // true
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上面代码中,Symbol.for('bar') 是函数内部运行的,但是生成的 Symbol 值是登记在全局环境的。所以,第二次运行 Symbol.for('bar') 可以取到这个 Symbol 值。

Symbol.for() 的这个全局登记特性,可以用在不同的 iframeservice 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
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上面代码中,iframe 窗口生成的 Symbol 值,可以在主页面得到。

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