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ECMAScript 6 Symbol
作者:--    发布时间:2019-11-20
  1. 概述
  2. 作为属性名的symbol
  3. 实例:消除魔术字符串
  4. 属性名的遍历
  5. symbol.for(),symbol.keyfor()
  6. 实例:模块的 singleton 模式
  7. 内置的symbol值

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。这就是es6引入symbol的原因。

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、布尔值(boolean)、字符串(string)、数值(number)、对象(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"

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s是symbol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。

var s1 = symbol('foo');
var s2 = symbol('bar');

s1 // symbol(foo)
s2 // symbol(bar)

s1.tostring() // "symbol(foo)"
s2.tostring() // "symbol(bar)"

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。

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
var s1 = symbol();
var s2 = symbol();

s1 === s2 // false

// 有参数的情况
var s1 = symbol("foo");
var s2 = symbol("foo");

s1 === s2 // false

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。

var 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

但是,symbol值可以显式转为字符串。

var sym = symbol('my symbol');

string(sym) // 'symbol(my symbol)'
sym.tostring() // 'symbol(my symbol)'

另外,symbol值也可以转为布尔值,但是不能转为数值。

var sym = symbol();
boolean(sym) // true
!sym  // false

if (sym) {
  // ...
}

number(sym) // typeerror
sym + 2 // typeerror

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。

var mysymbol = symbol();

// 第一种写法
var a = {};
a[mysymbol] = 'hello!';

// 第二种写法
var a = {
  [mysymbol]: 'hello!'
};

// 第三种写法
var a = {};
object.defineproperty(a, mysymbol, { value: 'hello!' });

// 以上写法都得到同样结果
a[mysymbol] // "hello!"

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。

var mysymbol = symbol();
var a = {};

a.mysymbol = 'hello!';
a[mysymbol] // undefined
a['mysymbol'] // "hello!"

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);

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) { ... }
};

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。

log.levels = {
  debug: symbol('debug'),
  info: symbol('info'),
  warn: symbol('warn')
};
log(log.levels.debug, 'debug message');
log(log.levels.info, 'info message');

下面是另外一个例子。

const color_red    = symbol();
const color_green  = symbol();

function getcomplement(color) {
  switch (color) {
    case color_red:
      return color_green;
    case color_green:
      return color_red;
    default:
      throw new error('undefined color');
    }
}

常量使用symbol值最大的好处,就是其他任何值都不可能有相同的值了,因此可以保证上面的switch语句会按设计的方式工作。

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。

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,该由含义清晰的变量代替。

function getarea(shape, options) {
  var 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

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。

var shapetype = {
  triangle: 'triangle'
};

function getarea(shape, options) {
  var area = 0;
  switch (shape) {
    case shapetype.triangle:
      area = .5 * options.width * options.height;
      break;
  }
  return area;
}

getarea(shapetype.triangle, { width: 100, height: 100 });

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()
};

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。

属性名的遍历

symbol作为属性名,该属性不会出现在for...infor...of循环中,也不会被object.keys()object.getownpropertynames()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。

object.getownpropertysymbols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。

var obj = {};
var a = symbol('a');
var b = symbol('b');

obj[a] = 'hello';
obj[b] = 'world';

var objectsymbols = object.getownpropertysymbols(obj);

objectsymbols
// [symbol(a), symbol(b)]

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。

var obj = {};

var foo = symbol("foo");

object.defineproperty(obj, foo, {
  value: "foobar",
});

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

object.getownpropertynames(obj)
// []

object.getownpropertysymbols(obj)
// [symbol(foo)]

上面代码中,使用object.getownpropertynames方法得不到symbol属性名,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)
// [symbol(my_key), 'enum', 'nonenum']

由于以symbol值作为名称的属性,不会被常规方法遍历得到。我们可以利用这个特性,为对象定义一些非私有的、但又希望只用于内部的方法。

var size = symbol('size');

class collection {
  constructor() {
    this[size] = 0;
  }

  add(item) {
    this[this[size]] = item;
    this[size]++;
  }

  static sizeof(instance) {
    return instance[size];
  }
}

var x = new collection();
collection.sizeof(x) // 0

x.add('foo');
collection.sizeof(x) // 1

object.keys(x) // ['0']
object.getownpropertynames(x) // ['0']
object.getownpropertysymbols(x) // [symbol(size)]

上面代码中,对象x的size属性是一个symbol值,所以object.keys(x)object.getownpropertynames(x)都无法获取它。这就造成了一种非私有的内部方法的效果。

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。它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,否则就新建并返回一个以该字符串为名称的symbol值。

var s1 = symbol.for('foo');
var s2 = symbol.for('foo');

s1 === s2 // true

上面代码中,s1和s2都是symbol值,但是它们都是同样参数的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

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。

var s1 = symbol.for("foo");
symbol.keyfor(s1) // "foo"

var s2 = symbol("foo");
symbol.keyfor(s2) // undefined

上面代码中,变量s2属于未登记的symbol值,所以返回undefined

需要注意的是,symbol.for为symbol值登记的名字,是全局环境的,可以在不同的iframe或service 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

上面代码中,iframe窗口生成的symbol值,可以在主页面得到。

实例:模块的 singleton 模式

singleton模式指的是调用一个类,任何时候返回的都是同一个实例。

对于 node 来说,模块文件可以看成是一个类。怎么保证每次执行这个模块文件,返回的都是同一个实例呢?

很容易想到,可以把实例放到顶层对象global

// mod.js
function a() {
  this.foo = 'hello';
}

if (!global._foo) {
  global._foo = new a();
}

module.exports = global._foo;

然后,加载上面的mod.js

var a = require('./mod.js');
console.log(a.foo);

上面代码中,变量a任何时候加载的都是a的同一个实例。

但是,这里有一个问题,全局变量global._foo是可写的,任何文件都可以修改。

var a = require('./mod.js');
global._foo = 123;

上面的代码,会使得别的脚本加载mod.js都失真。

为了防止这种情况出现,我们就可以使用symbol。

// mod.js
const foo_key = symbol.for('foo');

function a() {
  this.foo = 'hello';
}

if (!global[foo_key]) {
  global[foo_key] = new a();
}

module.exports = global[foo_key];

上面代码中,可以保证global[foo_key]不会被其他脚本改写。

内置的symbol值

除了定义自己使用的symbol值以外,es6还提供了11个内置的symbol值,指向语言内部使用的方法。

symbol.hasinstance

对象的symbol.hasinstance属性,指向一个内部方法。当其他对象使用instanceof运算符,判断是否为该对象的实例时,会调用这个方法。比如,foo instanceof foo在语言内部,实际调用的是foo[symbol.hasinstance](foo)

class myclass {
  [symbol.hasinstance](foo) {
    return foo instanceof array;
  }
}

[1, 2, 3] instanceof new myclass() // true

上面代码中,myclass是一个类,new myclass()会返回一个实例。该实例的symbol.hasinstance方法,会在进行instanceof运算时自动调用,判断左侧的运算子是否为array的实例。

下面是另一个例子。

class even {
  static [symbol.hasinstance](obj) {
    return number(obj) % 2 === 0;
  }
}

1 instanceof even // false
2 instanceof even // true
12345 instanceof even // false

symbol.isconcatspreadable

对象的symbol.isconcatspreadable属性等于一个布尔值,表示该对象使用array.prototype.concat()时,是否可以展开。

let arr1 = ['c', 'd'];
['a', 'b'].concat(arr1, 'e') // ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
arr1[symbol.isconcatspreadable] // undefined

let arr2 = ['c', 'd'];
arr2[symbol.isconcatspreadable] = false;
['a', 'b'].concat(arr2, 'e') // ['a', 'b', ['c','d'], 'e']

上面代码说明,数组的默认行为是可以展开。symbol.isconcatspreadable属性等于trueundefined,都有这个效果。

类似数组的对象也可以展开,但它的symbol.isconcatspreadable属性默认为false,必须手动打开。

let obj = {length: 2, 0: 'c', 1: 'd'};
['a', 'b'].concat(obj, 'e') // ['a', 'b', obj, 'e']

obj[symbol.isconcatspreadable] = true;
['a', 'b'].concat(obj, 'e') // ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']

对于一个类来说,symbol.isconcatspreadable属性必须写成实例的属性。

class a1 extends array {
  constructor(args) {
    super(args);
    this[symbol.isconcatspreadable] = true;
  }
}
class a2 extends array {
  constructor(args) {
    super(args);
    this[symbol.isconcatspreadable] = false;
  }
}
let a1 = new a1();
a1[0] = 3;
a1[1] = 4;
let a2 = new a2();
a2[0] = 5;
a2[1] = 6;
[1, 2].concat(a1).concat(a2)
// [1, 2, 3, 4, [5, 6]]

上面代码中,类a1是可展开的,类a2是不可展开的,所以使用concat时有不一样的结果。

symbol.species

对象的symbol.species属性,指向一个方法。该对象作为构造函数创造实例时,会调用这个方法。即如果this.constructor[symbol.species]存在,就会使用这个属性作为构造函数,来创造新的实例对象。

symbol.species属性默认的读取器如下。

static get [symbol.species]() {
  return this;
}

symbol.match

对象的symbol.match属性,指向一个函数。当执行str.match(myobject)时,如果该属性存在,会调用它,返回该方法的返回值。

string.prototype.match(regexp)
// 等同于
regexp[symbol.match](this)

class mymatcher {
  [symbol.match](string) {
    return 'hello world'.indexof(string);
  }
}

'e'.match(new mymatcher()) // 1

symbol.replace

对象的symbol.replace属性,指向一个方法,当该对象被string.prototype.replace方法调用时,会返回该方法的返回值。

string.prototype.replace(searchvalue, replacevalue)
// 等同于
searchvalue[symbol.replace](this, replacevalue)

对象的symbol.search属性,指向一个方法,当该对象被string.prototype.search方法调用时,会返回该方法的返回值。

string.prototype.search(regexp)
// 等同于
regexp[symbol.search](this)

class mysearch {
  constructor(value) {
    this.value = value;
  }
  [symbol.search](string) {
    return string.indexof(this.value);
  }
}
'foobar'.search(new mysearch('foo')) // 0

symbol.split

对象的symbol.split属性,指向一个方法,当该对象被string.prototype.split方法调用时,会返回该方法的返回值。

string.prototype.split(separator, limit)
// 等同于
separator[symbol.split](this, limit)

symbol.iterator

对象的symbol.iterator属性,指向该对象的默认遍历器方法。

var myiterable = {};
myiterable[symbol.iterator] = function* () {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
};

[...myiterable] // [1, 2, 3]

对象进行for...of循环时,会调用symbol.iterator方法,返回该对象的默认遍历器,详细介绍参见《iterator和for...of循环》一章。

class collection {
  *[symbol.iterator]() {
    let i = 0;
    while(this[i] !== undefined) {
      yield this[i];
      ++i;
    }
  }
}

let mycollection = new collection();
mycollection[0] = 1;
mycollection[1] = 2;

for(let value of mycollection) {
  console.log(value);
}
// 1
// 2

symbol.toprimitive

对象的symbol.toprimitive属性,指向一个方法。该对象被转为原始类型的值时,会调用这个方法,返回该对象对应的原始类型值。

symbol.toprimitive被调用时,会接受一个字符串参数,表示当前运算的模式,一共有三种模式。

  • number:该场合需要转成数值
  • string:该场合需要转成字符串
  • default:该场合可以转成数值,也可以转成字符串
let obj = {
  [symbol.toprimitive](hint) {
    switch (hint) {
      case 'number':
        return 123;
      case 'string':
        return 'str';
      case 'default':
        return 'default';
      default:
        throw new error();
     }
   }
};

2 * obj // 246
3 + obj // '3default'
obj == 'default' // true
string(obj) // 'str'

symbol.tostringtag

对象的symbol.tostringtag属性,指向一个方法。在该对象上面调用object.prototype.tostring方法时,如果这个属性存在,它的返回值会出现在tostring方法返回的字符串之中,表示对象的类型。也就是说,这个属性可以用来定制[object object][object array]中object后面的那个字符串。

({[symbol.tostringtag]: 'foo'}.tostring())
// "[object foo]"

class collection {
  get [symbol.tostringtag]() {
    return 'xxx';
  }
}
var x = new collection();
object.prototype.tostring.call(x) // "[object xxx]"

es6新增内置对象的symbol.tostringtag属性值如下。

  • json[symbol.tostringtag]:'json'
  • math[symbol.tostringtag]:'math'
  • module对象m[symbol.tostringtag]:'module'
  • arraybuffer.prototype[symbol.tostringtag]:'arraybuffer'
  • dataview.prototype[symbol.tostringtag]:'dataview'
  • map.prototype[symbol.tostringtag]:'map'
  • promise.prototype[symbol.tostringtag]:'promise'
  • set.prototype[symbol.tostringtag]:'set'
  • %typedarray%.prototype[symbol.tostringtag]:'uint8array'等
  • weakmap.prototype[symbol.tostringtag]:'weakmap'
  • weakset.prototype[symbol.tostringtag]:'weakset'
  • %mapiteratorprototype%[symbol.tostringtag]:'map iterator'
  • %setiteratorprototype%[symbol.tostringtag]:'set iterator'
  • %stringiteratorprototype%[symbol.tostringtag]:'string iterator'
  • symbol.prototype[symbol.tostringtag]:'symbol'
  • generator.prototype[symbol.tostringtag]:'generator'
  • generatorfunction.prototype[symbol.tostringtag]:'generatorfunction'

symbol.unscopables

对象的symbol.unscopables属性,指向一个对象。该对象指定了使用with关键字时,哪些属性会被with环境排除。

array.prototype[symbol.unscopables]
// {
//   copywithin: true,
//   entries: true,
//   fill: true,
//   find: true,
//   findindex: true,
//   keys: true
// }

object.keys(array.prototype[symbol.unscopables])
// ['copywithin', 'entries', 'fill', 'find', 'findindex', 'keys']

上面代码说明,数组有6个属性,会被with命令排除。

// 没有unscopables时
class myclass {
  foo() { return 1; }
}

var foo = function () { return 2; };

with (myclass.prototype) {
  foo(); // 1
}

// 有unscopables时
class myclass {
  foo() { return 1; }
  get [symbol.unscopables]() {
    return { foo: true };
  }
}

var foo = function () { return 2; };

with (myclass.prototype) {
  foo(); // 2
}
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