ES6 Symbol

DonV
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前言

  此文对ES6中涉及的Symbol类型做了简单说明，也包括部分开放的内置Symbol。

属性方法

  Symbol 为符号类型，属于基本数据类型之一。

基本数据类型 也称为原始数据类型，包括String、Number、Boolean、undefined、null、Symbol、BigInt，其中Symbol和BigInt为ES6新增

  Symbol()可以用来生成唯一值，也是ES6引入Symbol的原因。

Symbol() === Symbol() // false

  创建一个Symbol包装对象。

var sym = Symbol()
var object = Object(sym) // Symbol {Symbol(), description: undefined}

typeof sym // symbol
typeof object // object

Symbol.prototype.description

  Symbol.prototype.description 用于返回Symbol的描述信息，String或toString方法会包含Symbol()字符串。

var sym = Symbol('desc')

sym.description // desc
sym.toString() // Symbol(desc)
String(sym) // Symbol(desc)

Symbol.for

  与Symbol()不同的是，Symbol.for 除了会创建Symbol符号之外，还会把它放入全局的Symbol注册表。

注册表可以想象为一个对象，键key为Symbol的描述信息，键值为Symbol符号

  Symbol.for()并非每次都会创建一个新的Symbol，而是检查指定key是否已经在注册表中，若在则返回已保存的Symbol，否则就新建一个并放入全局注册表。

Symbol.for('desc') === Symbol.for('desc') // true

Symbol.keyFor

  Symbol.keyFor 用于获取指定的Symbol符号，存储在全局注册表里对应的key键。

var s = Symbol(),
  y = Symbol.for(),
  m = Symbol.for('desc')

Symbol.keyFor(s) // undefined
Symbol.keyFor(y) // 'undefined'
Symbol.keyFor(m) // 'desc'

注意s和y符号，分别返回undefined和字符串'undefined'

  可封装工具函数，判断是否位于全局注册表中。

function inGlobalRegistry(sym) {
  return !!Symbol.keyFor(sym)
}

Symbol

  ES6开放了一部分内置的Symbol符号，注意规范中内置符号前缀为@@，例如@@hasInstance表示Symbol.hasInstance。

Symbol.hasInstance

  instanceof 用于检测构造函数的原型是否在实例对象的原型链上。

function F() { }
var f = new F()

f instanceof F // true
f instanceof Object // true

  函数实现。

function instanceOf(object, constructor) {
  // or object.__proto__
  while ((object = Object.getPrototypeOf(object))) {
    if (object === constructor.prototype) {
      return true
    }
  }

  return false
}

instanceOf(String, Object) // true

  instanceof在语言内部将执行 Symbol.hasInstance，例如f instanceof F即执行的是F[Symbol.hasInstance](f)。

function F() { }
var f = new F()

f instanceof F // true
F[Symbol.hasInstance](f) // true

  自定义instanceof。

var F = {
  [Symbol.hasInstance](v) {
    return v % 2 === 0
  },
}

1 instanceof F // false
2 instanceof F // true

Symbol.isConcatSpreadable

  Symbol.isConcatSpreadable 即数组或类数组在被concat拼接时，控制是否能展开。

  数组Symbol.isConcatSpreadable属性默认为undefined，可以展开。

var array = [1, 2]

[0].concat(array, 3) // [0, 1, 2, 3]

array[Symbol.isConcatSpreadable] = false

[0].concat(array, 3) // [0, [1, 2], 3]

  而类数组默认不可展开。

var arrayLike = {
  0: 1,
  1: 2,
  length: 2,
}

[0].concat(arrayLike, 3) // [0, { 0: 1, 1: 2, length: 2 }, 3]

arrayLike[Symbol.isConcatSpreadable] = true

[0].concat(arrayLike, 3) // [0, 1, 2, 3]

Symbol.species

  ES6中extends存在一个有趣的现象，即内置方法返回的对象都将默认成为派生类的实例。

  什么意思呢？

  例如SortedArray继承自Array，而内置方法map返回的数组成为了SortedArray的实例。

class SortedArray extends Array {}

const sortedArray = new SortedArray(3, 1, 2)
const array = sortedArray.map(e => e)

array instanceof SortedArray // true

  如何做到的呢？

  以下为Array类内部的大致结构。

class Array {
  static get [Symbol.species]() {
    return this
  }
  
  ...

  map(callback) {
    const Constructor = this.constructor[Symbol.species]()
    const result = new Constructor(this.length)

    for (var i = 0; index < result.length; i++) {
      result[i] = callback(i, this[i], this)
    }

    return result
  }
}

  运行sortedArray.map()时，map函数内this为sortedArray实例，this.constructor为SortedArray派生类。另外静态取值方法[Symbol.species]()内部返回调用者，则this.constructor[Symbol.species]()为SortedArray类。

  故sortedArray.map()返回的数组也就是由SortedArray类创建的，array instanceof SortedArray也就必然为true了。

  ES6中将Symbol.species开放，子类可以覆盖父类的[Symbol.species]()静态方法。

class SortedArray extends Array {
  static get [Symbol.species]() {
    return Array
  }
}

const sortedArray = new SortedArray(3, 1, 2)
const array = sortedArray.map(e => e)

array instanceof SortedArray // false
array instanceof Array // true

  根据刚才的分析，结合Array的内部结构，容易知道sortedArray.map()返回的数组是由Array类创建的，因此array instanceof SortedArray为false。

  有何作用呢？

  某些类库可能继承至基类，子类使用基类的方法时，更多的，希望返回的对象是基类的实例，而非子类的实例。例如以上SortedArray继承至基类Array，子类实例sortedArray使用map方法时，希望返回的数组是Array的实例。

  所以 Symbol.species 作用为，子类继承基类，子类方法返回新对象时，指定新对象的类（或者说构造函数）。

Symbol.match

  Symbol.match 即String.prototype.math在语言内部将执行RegExp.prototype[Symbol.match]。

var regexp = /llo/, s = 'hello'

s.match(regexp) // ['llo', index: 2, input: 'hello', groups: undefined]
regexp[Symbol.match](s) // ['llo', index: 2, input: 'hello', groups: undefined]

Symbol.replace

  Symbol.replace 即String.prototype.replace在语言内部将执行RegExp.prototype[Symbol.replace]。

var regexp = /llo/, s = 'hello'

s.replace(regexp, 'he') // hehe
regexp[Symbol.replace](s, 'he') // hehe

Symbol.search

  Symbol.search 即String.prototype.search在语言内部将执行RegExp.prototype[Symbol.search]。

var regexp = /llo/, s = 'hello'

s.search(regexp) // 2
regexp[Symbol.search](s) // 2

Symbol.split

  Symbol.split 即String.prototype.split在语言内部将执行RegExp.prototype[Symbol.split]。

var regexp = new RegExp(''), s = 'hello'

s.split(regexp, 3) // ['h', 'e', 'l']
regexp[Symbol.split](s, 3) // ['h', 'e', 'l']

String.prototype.split()方法中第一个参数为字符串或者正则表达式，第二个参数用于限制分割后的数组长度。

Symbol.iterator

  Symbol.iterator 为对象部署迭代器，可被用于for...of循环、拓展运算符和解构等。

const object = { foo: 1, bar: 2 }

object[Symbol.iterator] = function () {
  const keys = Object.keys(this)
  var index = 0

  return {
    next() {
      return {
        done: index === keys.length,
        value: keys[index++],
      }
    },
  }
}

for (const key of object) {
  console.log(key)
  // foo
  // bar
}

[...object] // ['foo', 'bar']

Symbol.toPrimitive

  对象转换为原始值时，在JavaScript内部会进行 ToPrimitive 抽象运算。

  例如将对象转换为字符串类型。

String({ foo: 1 }) // [object Object]

  ToPrimitive抽象运算可以想象为一个ToPrimitive(input, preferredType)方法，input为被转换对象，preferredType为期望返回的结果类型。

  preferredType包括number、string和default三种，不同场景下preferredType值不同。

  • number：+object正运算、Number(object)等
  • string：${object}模板字符串插值、foo[object]对象用作属性、string.search(object)、String(object)、parseInt(object)等
  • default：object + x加法运算、object == x相等判断等

例如Number(object)运算场景下，preferredType为number

ToPrimitive

  ToPrimitive(input, preferredType)运算过程简述为。

  • 判断input是否为非对象（原始值），是则返回input
  • 否则，判断对象是否有[Symbol.toPrimitive](hint){}方法，若有
    • 将hint参数值初始化为preferredType。注意若preferredType不存在，hint默认为default
    • 若方法的执行结果为非对象（原始值），则返回，否则抛出TypeError错误
  • 否则，执行OrdinaryToPrimitive(input, preferredType)
const foo = {
  [Symbol.toPrimitive](hint) {
    return '1.00'
  },
}
const bar = {
  [Symbol.toPrimitive](hint) {
    return {}
  },
}

Number(foo) // 1
Number(bar) // Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value at Number

OrdinaryToPrimitive

  OrdinaryToPrimitive(input, hint)运算过程简述为。

  • 若hint为string，先调用toString()，如果为非对象（原始值）那么返回它。否则再调用valueOf()，如果为非对象（原始值）那么返回它，否则抛出TypeError错误
  • 若hint为number/default，恰好相反，会先调用valueOf()，再调用toString()
const foo = {
  valueOf() {
    return {}
  },
  toString() {
    return '1.00'
  },
}
const bar = {
  valueOf() {
    return {}
  },
  toString() {
    return {}
  },
}

Number(foo) // 1
Number(bar) // Uncaught TypeError: Cannot convert object to primitive value at Number

用例

  可能你会问，抽象方法很少用到吧。

  并非哦，我们以计算[1, 2] + {}结果为例。

  实际形如 x + y 的表达式，将分别对x和y执行ToPrimitive(input, preferredType)抽象运算，转化为原始值。

  参考刚才的场景，容易知道preferredType为default，即调用valueOf()和toString()。

var x = [1, 2],  y = {}

x.valueOf() // [1, 2]
x.toString() // '1, 2'
y.valueOf() // {}
y.toString() // '[object Object]'

  所以x + y结果为1, 2[object Object]。

Symbol.toStringTag

  Symbol.toStringTag 用于向Object.prototype.toString提供标签。

var object = {
  [Symbol.toStringTag]: 'Hello',
}

object.toString() // [object Hello]
Object.prototype.toString.call(object) // [object Hello]

object.toString()与Object.prototype.toString.call(object)两者是等价的

Symbol.unscopables

with

  以下代码中，console.log将沿着fn函数作用域、全局作用域依次寻找foo。

var foo = 1

function fn() {
  console.log(foo) // 1
}

fn()

  函数fn引入with，console.log将沿着object对象、fn函数作用域、全局作用域寻找foo。

var foo = 1

function fn() {
  var object = { foo: 2 }

  with (object) {
    console.log(foo) // 2
  }
}

fn()

  因此 with 作用非常简单，即扩展了语句的作用域。

  注意若对象上没有某个属性，则将会沿着作用域向上寻找对应变量，若都没有则将抛出错误。

var foo = 1, bar = 3

function fn() {
  var object = { foo: 2 }

  with (object) {
    console.log(bar) // 3
    console.log(baz) // Uncaught ReferenceError: baz is not defined
  }
}

fn()

  with优势即可以使内部表达式更加简洁，但是语义会不明显，且属性的寻找实际上更加耗时，得不偿失。

function fn() {
  var object = { foo: 1, bar: 2, baz: 3 }

  with (object) {
    // 等价于 object.foo + object.bar + object.baz
    console.log(foo + bar + baz) // 6
  }
}

fn()

  缺点也很明显，严重时将造成代码歧义。例如以下y可能是x的属性值，也可能是函数的第二个参数y。

function fn(x, y) {
  with (x) {
    console.log(y)
  }
}

fn({ y: 1 }) // 1
fn({}, 2) // 2

兼容性

  在框架 extjs 中存在类似如下的代码。

function fn(values) {
  with (values) {
    console.log(values)
  }
}

fn([])

  在ES5浏览器中（例如IE10），可能为values.values属性值或者为函数参数values。而values.values属性并不存在，则将沿着作用域寻找到values变量，输出[]。

  实际上并没有什么问题，对吧？

  但是在ES6中，数组原型上部署了values方法，values.values将会获取为数组原型的values方法，输出values(){ }。

  呐，问题就严重咯~

  代码在行为上与以前不一致了，规范的兼容性被破坏了。

  思考下怎么解决呢？

  能不能在with (object) { }上定义一个规则，让内部不会在对象object上寻找属性呢。

  也就有了 Symbol.unscopables，用于排除with环境中的属性。

var foo = 1

function fn() {
  var object = {
    foo: 2,
    [Symbol.unscopables]: {
      foo: true,
    },
  }

  with (object) {
    console.log(foo) // 1
  }
}

fn()

  数组原型上的Symbol.unscopables属性。

Array.prototype[Symbol.unscopables]
// {
//   ...
//   keys: true,
//   values: true,
// }

  也就表示数组默认包含Symbol.unscopables属性，因此以下代码在with环境中就排除了values属性。在ES6浏览器中，将输出[]，与ES5的结果一致。

function fn(values) {
  with (values) {
    console.log(values)
  }
}

fn([])

  所以引入Symbol.unscopables，仅仅是为了解决with执行环境下的历史兼容性问题。

严格模式

  可能你会问，ES5中严格模式不是已经禁用了with，为何还要在ES6中解决禁用语句的遗留问题？

  个人认为目前浏览器还处在支持严格和非严格两种模式的阶段，非严格模式下还是能正常运行with语句，所以始终都存在着潜在的问题。

  即由于规范的差异，导致代码的行为不一致。所以终究还是要解决掉，保证向下兼容，即使解决方式不是太友好。

参考

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