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ES6之Symbol

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。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"

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)"

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)

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。
  • Symbol值不能与其他类型的值进行运算,会报错。
  • 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

二、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!"

注意,Symbol值作为对象属性名时,不能用点运算符。

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);

三、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

常用的消除魔术字符串的方法,就是把它写成一个变量

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()
};

四、属性名的遍历

Symbol 作为属性名,该属性不会出现在for…in、for…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

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)]

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)]

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。

五、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,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

Symbol.for()与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

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

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。

六、内置的Symbol值

  • 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
  • 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true或undefined,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。

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]]
  • Symbol.species

对象的Symbol.species属性,指向当前对象的构造函数。创造实例时,默认会调用这个方法,即使用这个属性返回的函数当作构造函数,来创造新的实例对象。

class MyArray extends Array {
  // 覆盖父类 Array 的构造函数
  static get [Symbol.species]() { return Array; }
}

上面代码中,子类MyArray继承了父类Array。创建MyArray的实例对象时,本来会调用它自己的构造函数(本例中被省略了),但是由于定义了Symbol.species属性,所以会使用这个属性返回的的函数,创建MyArray的实例。

这个例子也说明,定义Symbol.species属性要采用get读取器。默认的Symbol.species属性等同于下面的写法。

static get [Symbol.species]() {
  return this;
}
class MyArray extends Array {
  static get [Symbol.species]() { return Array; }
}
var a = new MyArray(1,2,3);
var mapped = a.map(x => x * x);

mapped instanceof MyArray // false
mapped instanceof Array // true

上面代码中,由于构造函数被替换成了Array。所以,mapped对象不是MyArray的实例,而是Array的实例。

  • 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。

  • 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。

  • Symbol.search

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。

  • 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。

  • Symbol.iterator

对象的Symbol.iterator属性,指向该对象的默认遍历器方法

  • 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]或[object Array]中object后面的那个字符串。

// 例一
({[Symbol.toStringTag]: 'Foo'}.toString())
// "[object Foo]"

// 例二
class Collection {
  get [Symbol.toStringTag]() {
    return 'xxx';
  }
}
var x = new Collection();
Object.prototype.toString.call(x) // "[object xxx]"
  • 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。

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