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L
 LorinLuo
发布于 2018/06/06 10:13
字数 69346
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一、let、const

1、块级作用域

2、不存在变量提升(变量必须在声明后使用)

3、暂时性死区

(1)只要块级作用域内存在let、const命令,只要一进入当前作用域,所要使用的变量就已经存在了,但是不可获取,只有等到声明变量的那一行代码出现,才可以获取和使用该变量。凡是在声明之前就使用这些变量,就会报错。

(2)“暂时性死区”也意味着typeof不再是一个百分之百安全的操作。

4、不允许重复声明

5、const声明一个只读的常量。一旦声明,常量的值就不能改变

6、let、const声明的全局变量,不属于顶层对象(浏览器windows、node环境global)的属性

二、变量的解构赋值

1、值本质属于‘模式匹配’,只要等号两边的模式相同,左边的变量就会被赋予对应的,如果解构不成功,变量的值就等于undefined;解构赋值的规则是,只要等号右边的值不是对象或数组,就先将其转为对象

2、数组的解构赋值

    let [a, b, c] = [1, 2, 3];// a: 1, b: 2, c: 3

    let [a, [b], c] = [1, [2], 3]; // a: 1, b: 2, c: 3

    let [, , c] = [1, 2, 3]; // c: 3

    let [a, ...tail] = [1, 2, 3, 4]; // a: 1, tail: [2, 3, 4]

    let [a, b, ...tail] = [1]; // a: 1, b: undefined, tail = []

    let [a, b, c] = 1; // 报错 (等号右边本身或者转为对象之后不是可遍历的结构,即不具备Iterator接口)

    let [a = 1] = []; // a: 1

    let [a = 1] = [null]; // a: null (只有一个数组成员严格等于undefined时,默认值才会生效)

    function* fibs() {
      let a = 0;
      let b = 1;
      while (true) {
        yield a;
        [a, b] = [b, a + b];
      }
    }

    let [first, second, third, fourth, fifth, sixth] = fibs();
    // first: 0, second: 1, third: 1, fourth: 2, fifth: 3, sixth: 5

    // 如果默认值时一个表达式,那么这个表达式时惰性求值的,即只在用到时才会执行表达式求值

    const f = () => 1; let [a = f()] = [1]; // a: 1, f不会执行

    // 默认值可以引用解构赋值的其他变量,但该变量必须已经声明

    let [a = 1, b = a] = [] // a: 1, b: 1

3、对象的解构赋值

(1)变量必须与属性同名才能取到正确的值

let {a, b} = {b: 1, a: 2} // a: 2, b:1

(2)如果属性名与变量名不一致,必须写成下面这样

let {a: c, b} = {a: 1, b: 2, c: 3} // c: 1, b: 2
// 对象的解构赋值是下面形式的简写
let {a: c, b: d} = {a: 1, b: 2} // c: 1, d: 2, a、b是匹配模式,c、d才是变量
// 对象解构赋值的内部机制,是先找到同名属性,然后再赋给对应的变量,真正被赋值的是后者,而不是前者

// 解构也可以用于嵌套解构的对象
let obj = {
  p: [
    'Hello',
    { y: 'World' }
  ]
};

let { p: [x, { y }] } = obj;
// x: "Hello", y: "World", p是匹配模式

// 对象的解构也可以指定默认值, 默认值生效的条件是,对象的属性值严格等于undefined
let {x = 3} = {}; // x: 3
let { message: msg = 'Something went wrong' } = {}; // msg: 'Something went wrong'

// 如果解构模式是嵌套的对象,而且子对象所在的父属性不存在,那么将会报错
let {foo: {bar}} = {baz: 'baz'}; // 报错 (let _tmp = {baz: 'baz'};_tmp.foo.bar // 报错)

// 如果要将一个已经声明的变量用于解构赋值,必须非常小心
let x; {x} = {x: 1};
// 报错,因为javascrip引擎会将{x}理解成一个代码块,从而发生语法错误,只有不将大括号写在行首,
// 避免 JavaScript 将其解释为代码块,才能解决这个问题。
let x; ({x} = {x: 1}); // x: 1

// 由于数组本质是特殊的对象,因此可以对数组进行对象属性的解构。
let arr = [1, 2, 3]; let {0 : first, [arr.length - 1] : last} = arr; // first: 1, last: 3

4、字符串的解构赋值

(1)原理:解构赋值时,字符串被转换成了一个类似数组的对象

let [a, b, c] = '12345'; // a: 1, b: 2, c: 3
let {length: a} = '12345'; // a: 5

5、数值和布尔值的解构赋值(先将其转换成对象)

let {toString: toString} = 123 // toString: Number.prototype.toString
let {toString: toString} = true // toString: Boolean.prototype.toString

6、undefinednull的解构赋值

(1)由于undefinednull不能转换成对象,所以对它们进行解构赋值,都会报错

let { prop: x } = undefined; // 报错
let { prop: y } = null; // 报错

7、函数参数的解构赋值

function add([x, y]){ // x: 1, y: 2
  return x + y;
}

add([1, 2]); // 3

function move({x, y} = { x: 0, y: 0 }) {
  return [x, y];
}

move({x: 3, y: 8}); // [3, 8]
move({x: 3}); // [3, undefined]
move({}); // [undefined, undefined]
move(); // [0, 0]

7、圆括号的问题

(1)对于编译器来说,一个式子到底是模式,还是表达式,没有办法从一开始就知道,必须解析到(或解析不到)等号才能知道。ES6 的规则是,只要有可能导致解构的歧义,就不得使用圆括号。

(2)可以使用圆括号的情况只有一种:赋值语句的非模式部分

let b, d;
[(b)] = [3]; // 正确
({ p: (d) } = {}); // 正确
[(parseInt.prop)] = [3]; // 正确

(3)不能使用圆括号的情况

   a、变量声明语句

// 全部报错
let [(a)] = [1];

let {x: (c)} = {};
let ({x: c}) = {};
let {(x: c)} = {};
let {(x): c} = {};

let { o: ({ p: p }) } = { o: { p: 2 } };

b、函数参数,函数参数也属于变量声明,因此不能带有圆括号。

c、赋值语句的模式

// 全部报错
({ p: a }) = { p: 42 };
([a]) = [5];
// 上面代码将整个模式放在圆括号之中,导致报错

// 报错
[({ p: a }), { x: c }] = [{}, {}];
// 上面代码将一部分模式放在圆括号之中,导致报错。

8、用途

(1)交换变量值

let x = 1;
let y = 2;

[x, y] = [y, x];

(2)从函数返回多个值

// 返回一个数组

function example() {
  return [1, 2, 3];
}
let [a, b, c] = example();

// 返回一个对象

function example() {
  return {
    foo: 1,
    bar: 2
  };
}
let { foo, bar } = example();

(3)函数参数的定义

// 参数是一组有次序的值
function f([x, y, z]) { ... }
f([1, 2, 3]);

// 参数是一组无次序的值
function f({x, y, z}) { ... }
f({z: 3, y: 2, x: 1});

(4)提取JSON数据

let jsonData = {
  id: 42,
  status: "OK",
  data: [867, 5309]
};

let { id, status, data: number } = jsonData;

console.log(id, status, number);
// 42, "OK", [867, 5309]

(5)函数参数的默认值

指定参数的默认值,就避免了在函数体内部再写var foo = config.foo || 'default foo';这样的语句。

jQuery.ajax = function (url, {
  async = true,
  beforeSend = function () {},
  cache = true,
  complete = function () {},
  crossDomain = false,
  global = true,
  // ... more config
} = {}) {
  // ... do stuff
};

(6)遍历Map结构

任何部署了 Iterator 接口的对象,都可以用for...of循环遍历。Map 结构原生支持 Iterator 接口,配合变量的解构赋值,获取键名和键值就非常方便

const map = new Map();
map.set('first', 'hello');
map.set('second', 'world');

for (let [key, value] of map) {
  console.log(key + " is " + value);
}
// first is hello
// second is world

(7)输入模块的指定方法

const { SourceMapConsumer, SourceNode } = require("source-map");

三、字符串扩展

1、includes():返回布尔值,表示是否找到了参数字符串。

2、startsWith():返回布尔值,表示参数字符串是否在原字符串的头部

3、endsWith():返回布尔值,表示参数字符串是否在原字符串的尾部。

4、repeat方法返回一个新字符串,表示将原字符串重复n

5、padStart、padEnd,如果某个字符串不够指定长度,会在头部或尾部补全。padStart()用于头部补全,padEnd()用于尾部补全。

'x'.padStart(5, 'ab') // 'ababx'
'x'.padStart(4, 'ab') // 'abax'

'x'.padEnd(5, 'ab') // 'xabab'
'x'.padEnd(4, 'ab') // 'xaba'

如果原字符串的长度,等于或大于指定的最小长度,则返回原字符串。

'xxx'.padStart(2, 'ab') // 'xxx'
'xxx'.padEnd(2, 'ab') // 'xxx'

如果省略第二个参数,默认使用空格补全长度。 

'x'.padStart(4) // '   x'
'x'.padEnd(4) // 'x   

6、模板字符串 `abc${var}`

7、标签模板  alert`123`

四、数字的扩展

1、0b:二进制;0o:八进制;0x:16进制,Number()转换成十进制

2、Number.isFinite,Number.isNaN ,它们与传统的全局方法isFinite()isNaN()的区别在于,传统方法先调用Number()将非数值的值转为数值,再进行判断,而这两个新方法只对数值有效,Number.isNaN('aaa') // false,isNaN('aaa') // true ,Number.isFinite('25') // false,isFinite('25') // true

3、Number.parseInt(), Number.parseFloat(),ES6 将全局方法parseInt()parseFloat(),移植到Number对象上面,行为完全保持不变。这样做的目的,是逐步减少全局性方法,使得语言逐步模块化。

4、Number.isInteger() 用来判断一个数值是否为整数,如果参数不是数值,Number.isInteger返回false

5、Number.EPSILON:2 的 -52 次方,JavaScript 能够表示的最小精度。误差如果小于这个值,就可以认为已经没有意义了,即不存在误差了

6、安全整数和 Number.isSafeInteger(),avaScript 能够准确表示的整数范围在-2^532^53之间(不含两个端点),超过这个范围,无法精确表示这个值。ES6 引入了Number.MAX_SAFE_INTEGERNumber.MIN_SAFE_INTEGER这两个常量,用来表示这个范围的上下限。Number.isSafeInteger()则是用来判断一个整数是否落在这个范围之内。

五、函数的扩展

1、尾调用:是指某个函数的最后一步是调用另一个函数。

2、尾调用优化:函数调用会在内存形成一个“调用记录”,又称“调用帧”(call frame),保存调用位置和内部变量等信息。如果在函数A的内部调用函数B,那么在A的调用帧上方,还会形成一个B的调用帧。等到B运行结束,将结果返回到AB的调用帧才会消失。如果函数B内部还调用函数C,那就还有一个C的调用帧,以此类推。所有的调用帧,就形成一个“调用栈”(call stack)。尾调用由于是函数的最后一步操作,所以不需要保留外层函数的调用帧,因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了,只要直接用内层函数的调用帧,取代外层函数的调用帧就可以了。注意,只有不再用到外层函数的内部变量,内层函数的调用帧才会取代外层函数的调用帧,否则就无法进行“尾调用优化”。

3、尾递归:递归非常耗费内存,因为需要同时保存成千上百个调用帧,很容易发生“栈溢出”错误(stack overflow)。但对于尾递归来说,由于只存在一个调用帧,所以永远不会发生“栈溢出”错误。

// 阶乘函数

// 非尾递归
function factorial(n) {
  if (n === 1) return 1;
  return n * factorial(n - 1);
}

factorial(5) // 120

// 尾递归
function factorial(n, total) {
  if (n === 1) return total;
  return factorial(n - 1, n * total);
}

factorial(5, 1) // 120

4、ES6 的尾调用优化只在严格模式下开启,正常模式是无效的。(ES6 的尾调用优化只在严格模式下开启,正常模式是无效的。)

function tco(f) {
  var value;
  var active = false;
  var accumulated = [];

  return function accumulator() {
    accumulated.push(arguments);
    if (!active) {
      active = true;
      while (accumulated.length) {
        value = f.apply(this, accumulated.shift());
      }
      active = false;
      return value;
    }
  };
}

var sum = tco(function(x, y) {
  if (y > 0) {
    return sum(x + 1, y - 1)
  }
  else {
    return x
  }
});

sum(1, 100000) // 100001

上面代码中,tco函数是尾递归优化的实现,它的奥妙就在于状态变量active。默认情况下,这个变量是不激活的。一旦进入尾递归优化的过程,这个变量就激活了。然后,每一轮递归sum返回的都是undefined,所以就避免了递归执行;而accumulated数组存放每一轮sum执行的参数,总是有值的,这就保证了accumulator函数内部的while循环总是会执行。这样就很巧妙地将“递归”改成了“循环”,而后一轮的参数会取代前一轮的参数,保证了调用栈只有一层。

六、数组的扩展

1、扩展运算符:扩展运算符(spread)是三个点(...),将一个数组转为用逗号分隔的参数序列

2.、Aarray.from:Array.from方法用于将两类对象转为真正的数组:类似数组的对象(array-like object)和可遍历(iterable)的对象(包括 ES6 新增的数据结构 Set 和 Map)。

3、Array.of:将一组值,转换为数组

Array.of(3, 11, 8) // [3,11,8]

4、数组实例的 copyWithin:Array.prototype.copyWith(target, start = 0, end = this.length)

5、数组实例的 find() 和 findIndex():数组实例的find方法,用于找出第一个符合条件的数组成员;数组实例的findIndex方法的用法与find方法非常类似,返回第一个符合条件的数组成员的位置,如果所有成员都不符合条件,则返回-1;这两个方法都可以接受第二个参数,用来绑定回调函数的this对象;另外,这两个方法都可以发现NaN,弥补了数组的indexOf方法的不足

[NaN].indexOf(NaN)
// -1

[NaN].findIndex(y => Object.is(NaN, y))
// 0

6、 数组实例的 fill() :fill方法使用给定值,填充一个数组

['a', 'b', 'c'].fill(7)
// [7, 7, 7]

new Array(3).fill(7)
// [7, 7, 7]

 fill方法还可以接受第二个和第三个参数,用于指定填充的起始位置和结束位置。

['a', 'b', 'c'].fill(7, 1, 2)
// ['a', 7, 'c']

 7、数组实例的 entries(),keys() 和 values():ES6 提供三个新的方法——entries()keys()values()——用于遍历数组。它们都返回一个遍历器对象(Iterator),可以用for...of循环进行遍历,唯一的区别是keys()是对键名的遍历、values()是对键值的遍历,entries()是对键值对的遍历。

8、数组实例的 includes():Array.prototype.includes方法返回一个布尔值,表示某个数组是否包含给定的值;该方法的第二个参数表示搜索的起始位置,默认为0。如果第二个参数为负数,则表示倒数的位置,如果这时它大于数组长度(比如第二个参数为-4,但数组长度为3),则会重置为从0开始。

9、数组的空位

Array(3) // [, , ,]

 

上面代码中,Array(3)返回一个具有 3 个空位的数组。

注意,空位不是undefined,一个位置的值等于undefined,依然是有值的。空位是没有任何值,in运算符可以说明这一点。

0 in [undefined, undefined, undefined] // true
0 in [, , ,] // fals

 ES6 明确将空位转为undefined

Array.from(['a',,'b'])
// [ "a", undefined, "b" ]

六、对象扩展 

1、属性名表达式:ES6 允许字面量定义对象时,用表达式作为对象的属性名,即把表达式放在方括号内。

let propKey = 'foo';

let obj = {
  [propKey]: true,
  ['a' + 'bc']: 123
};

表达式还可以用于定义方法名

let obj = {
  ['h' + 'ello']() {
    return 'hi';
  }
};

obj.hello() // hi

2、Object.is() 比较两个值是否严格相等,与严格比较运算符(===)的行为基本一致。不同之处只有两个:一是+0不等于-0,二是NaN等于自身。

3、属性的可枚举性和遍历

(1)可枚举性:对象的每个属性都有一个描述对象(Descriptor),用来控制该属性的行为。Object.getOwnPropertyDescriptor方法可以获取该属性的描述对象,ES6 规定,所有 Class 的原型的方法都是不可枚举的,目前,有四个操作会忽略enumerablefalse的属性。

  • for...in循环:只遍历对象自身的和继承的可枚举的属性。
  • Object.keys():返回对象自身的所有可枚举的属性的键名。
  • JSON.stringify():只串行化对象自身的可枚举的属性。
  • Object.assign(): 忽略enumerablefalse的属性,只拷贝对象自身的可枚举的属性。 

(2)属性的遍历 :ES6 一共有 5 种方法可以遍历对象的属性。

for...in:for...in循环遍历对象自身的和继承的可枚举属性(不含 Symbol 属性)。

Object.keys(obj):Object.keys返回一个数组,包括对象自身的(不含继承的)所有可枚举属性(不含 Symbol 属性)的键名。

Object.getOwnPropertyNames(obj):bject.getOwnPropertyNames返回一个数组,包含对象自身的所有属性(不含 Symbol 属性,但是包括不可枚举属性)的键名。

Object.getOwnPropertySymbols(obj):Object.getOwnPropertySymbols返回一个数组,包含对象自身的所有 Symbol 属性的键名。

Reflect.ownKeys(obj):Reflect.ownKeys返回一个数组,包含对象自身的所有键名,不管键名是 Symbol 或字符串,也不管是否可枚举。

以上的 5 种方法遍历对象的键名,都遵守同样的属性遍历的次序规则。

  • 首先遍历所有数值键,按照数值升序排列。
  • 其次遍历所有字符串键,按照加入时间升序排列。
  • 最后遍历所有 Symbol 键,按照加入时间升序排列。

4、Object.getOwnPropertyDescriptors() :前面说过,Object.getOwnPropertyDescriptor方法会返回某个对象属性的描述对象(descriptor)。ES2017 引入了Object.getOwnPropertyDescriptors方法,返回指定对象所有自身属性(非继承属性)的描述对象。

5、__proto__属性,Object.setPrototypeOf(),Object.getPrototypeOf()

6、super:指向当前对象的原型对象

const proto = {
  foo: 'hello'
};

const obj = {
  foo: 'world',
  find() {
    return super.foo;
  }
};

Object.setPrototypeOf(obj, proto);
obj.find() // "hello"

 注意,super关键字表示原型对象时,只能用在对象的方法之中,用在其他地方都会报错。目前,只有对象方法的简写法可以让 JavaScript 引擎确认,定义的是对象的方法。

7、Object.keys(),Object.values(),Object.entries()

8、解构赋值:扩展运算符的解构赋值,不能复制继承自原型对象的属性。

七、Symbol:ES6 引入了一种新的原始数据类型Symbol,表示独一无二的值。

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。

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。

// 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

 Symbol 值不能与其他类型的值进行运算,会报错。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)'

 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

 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()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。

1、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。

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.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

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

2、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)

八、Set和Map数据结构

1、ES6 提供了新的数据结构 Set。它类似于数组,但是成员的值都是唯一的,没有重复的值

const s = new Set();

[2, 3, 5, 4, 5, 2, 2].forEach(x => s.add(x));

for (let i of s) {
  console.log(i);
}
// 2 3 5 4

2、Set 函数可以接受一个数组(或者具有 iterable 接口的其他数据结构)作为参数,用来初始化。

3、

// 去除数组的重复成员
[...new Set(array)]

向 Set 加入值的时候,不会发生类型转换,所以5"5"是两个不同的值。Set 内部判断两个值是否不同,使用的算法叫做“Same-value-zero equality”,它类似于精确相等运算符(===),主要的区别是NaN等于自身,而精确相等运算符认为NaN不等于自身。 

4、Set实例的属性和方法

Set 结构的实例有以下属性

  • Set.prototype.constructor:构造函数,默认就是Set函数。
  • Set.prototype.size:返回Set实例的成员总数。

Set 实例的方法分为两大类:操作方法(用于操作数据)和遍历方法(用于遍历成员)。下面先介绍四个操作方法。

  • add(value):添加某个值,返回 Set 结构本身。
  • delete(value):删除某个值,返回一个布尔值,表示删除是否成功。
  • has(value):返回一个布尔值,表示该值是否为Set的成员。
  • clear():清除所有成员,没有返回值。

Set 结构的实例有四个遍历方法,可以用于遍历成员

  • keys():返回键名的遍历器
  • values():返回键值的遍历器
  • entries():返回键值对的遍历器
  • forEach():使用回调函数遍历每个成员
  • keys方法、values方法、entries方法返回的都是遍历器对象(详见《Iterator 对象》一章)。由于 Set 结构没有键名,只有键值(或者说键名和键值是同一个值),所以keys方法和values方法的行为完全一致。
  • let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
    
    for (let item of set.keys()) {
      console.log(item);
    }
    // red
    // green
    // blue
    
    for (let item of set.values()) {
      console.log(item);
    }
    // red
    // green
    // blue
    
    for (let item of set.entries()) {
      console.log(item);
    }
    // ["red", "red"]
    // ["green", "green"]
    // ["blue", "blue"]

        Set 结构的实例默认可遍历,它的默认遍历器生成函数就是它的values方法。

Set.prototype[Symbol.iterator] === Set.prototype.values
// true

这意味着,可以省略values方法,直接用for...of循环遍历 Set。

let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);

for (let x of set) {
  console.log(x);
}
// red
// green
// blue

forEach() Set 结构的实例与数组一样,也拥有forEach方法,用于对每个成员执行某种操作,没有返回值。

set = new Set([1, 4, 9]);
set.forEach((value, key) => console.log(key + ' : ' + value))
// 1 : 1
// 4 : 4
// 9 : 9

上面代码说明,forEach方法的参数就是一个处理函数。该函数的参数与数组的forEach一致,依次为键值、键名、集合本身(上例省略了该参数)。这里需要注意,Set 结构的键名就是键值(两者是同一个值),因此第一个参数与第二个参数的值永远都是一样的。

另外,forEach方法还可以有第二个参数,表示绑定处理函数内部的this对象。

5、Array.from方法可以将 Set 结构转为数组。

const items = new Set([1, 2, 3, 4, 5]);
const array = Array.from(items);

这就提供了去除数组重复成员的另一种方法。

function dedupe(array) {
  return Array.from(new Set(array));
}

dedupe([1, 1, 2, 3]) // [1, 2, 3]

 6、遍历的应用

 

扩展运算符(...)内部使用for...of循环,所以也可以用于 Set 结构。

let set = new Set(['red', 'green', 'blue']);
let arr = [...set];
// ['red', 'green', 'blue']

扩展运算符和 Set 结构相结合,就可以去除数组的重复成员。

let arr = [3, 5, 2, 2, 5, 5];
let unique = [...new Set(arr)];
// [3, 5, 2]

而且,数组的mapfilter方法也可以间接用于 Set 了。

let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set([...set].map(x => x * 2));
// 返回Set结构:{2, 4, 6}

let set = new Set([1, 2, 3, 4, 5]);
set = new Set([...set].filter(x => (x % 2) == 0));
// 返回Set结构:{2, 4}

因此使用 Set 可以很容易地实现并集(Union)、交集(Intersect)和差集(Difference)。

let a = new Set([1, 2, 3]);
let b = new Set([4, 3, 2]);

// 并集
let union = new Set([...a, ...b]);
// Set {1, 2, 3, 4}

// 交集
let intersect = new Set([...a].filter(x => b.has(x)));
// set {2, 3}

// 差集
let difference = new Set([...a].filter(x => !b.has(x)));
// Set {1}

如果想在遍历操作中,同步改变原来的 Set 结构,目前没有直接的方法,但有两种变通方法。一种是利用原 Set 结构映射出一个新的结构,然后赋值给原来的 Set 结构;另一种是利用Array.from方法。

// 方法一
let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set([...set].map(val => val * 2));
// set的值是2, 4, 6

// 方法二
let set = new Set([1, 2, 3]);
set = new Set(Array.from(set, val => val * 2));
// set的值是2, 4, 6

上面代码提供了两种方法,直接在遍历操作中改变原来的 Set 结构。

6、WeakSet

WeakSet 结构与 Set 类似,也是不重复的值的集合。但是,它与 Set 有两个区别。

首先,WeakSet 的成员只能是对象,而不能是其他类型的值。其次,WeakSet 中的对象都是弱引用,即垃圾回收机制不考虑 WeakSet 对该对象的引用,也就是说,如果其他对象都不再引用该对象,那么垃圾回收机制会自动回收该对象所占用的内存,不考虑该对象还存在于 WeakSet 之中。

这是因为垃圾回收机制依赖引用计数,如果一个值的引用次数不为0,垃圾回收机制就不会释放这块内存。结束使用该值之后,有时会忘记取消引用,导致内存无法释放,进而可能会引发内存泄漏。WeakSet 里面的引用,都不计入垃圾回收机制,所以就不存在这个问题。因此,WeakSet 适合临时存放一组对象,以及存放跟对象绑定的信息。只要这些对象在外部消失,它在 WeakSet 里面的引用就会自动消失。

由于上面这个特点,WeakSet 的成员是不适合引用的,因为它会随时消失。另外,由于 WeakSet 内部有多少个成员,取决于垃圾回收机制有没有运行,运行前后很可能成员个数是不一样的,而垃圾回收机制何时运行是不可预测的,因此 ES6 规定 WeakSet 不可遍历。

WeakSet 没有size属性,没有办法遍历它的成员。WeakSet 不能遍历,是因为成员都是弱引用,随时可能消失,遍历机制无法保证成员的存在,很可能刚刚遍历结束,成员就取不到了。WeakSet 的一个用处,是储存 DOM 节点,而不用担心这些节点从文档移除时,会引发内存泄漏。

const foos = new WeakSet()
class Foo {
  constructor() {
    foos.add(this)
  }
  method () {
    if (!foos.has(this)) {
      throw new TypeError('Foo.prototype.method 只能在Foo的实例上调用!');
    }
  }
}

上面代码保证了Foo的实例方法,只能在Foo的实例上调用。这里使用 WeakSet 的好处是,foos对实例的引用,不会被计入内存回收机制,所以删除实例的时候,不用考虑foos,也不会出现内存泄漏。

7、Map

JavaScript 的对象(Object),本质上是键值对的集合(Hash 结构),但是传统上只能用字符串当作键。这给它的使用带来了很大的限制。为了解决这个问题,ES6 提供了 Map 数据结构。它类似于对象,也是键值对的集合,但是“键”的范围不限于字符串,各种类型的值(包括对象)都可以当作键。也就是说,Object 结构提供了“字符串—值”的对应,Map 结构提供了“值—值”的对应,是一种更完善的 Hash 结构实现。如果你需要“键值对”的数据结构,Map 比 Object 更合适。

作为构造函数,Map 也可以接受一个数组作为参数。该数组的成员是一个个表示键值对的数组。

const map = new Map([
  ['name', '张三'],
  ['title', 'Author']
]);

map.size // 2
map.has('name') // true
map.get('name') // "张三"
map.has('title') // true
map.get('title') // "Author"

 Map构造函数接受数组作为参数,实际上执行的是下面的算法。

const items = [
  ['name', '张三'],
  ['title', 'Author']
];

const map = new Map();

items.forEach(
  ([key, value]) => map.set(key, value)
);

 事实上,不仅仅是数组,任何具有 Iterator 接口、且每个成员都是一个双元素的数组的数据结构(详见《Iterator》一章)都可以当作Map构造函数的参数。这就是说,SetMap都可以用来生成新的 Map。Map 的键实际上是跟内存地址绑定的,只要内存地址不一样,就视为两个键。这就解决了同名属性碰撞(clash)的问题,我们扩展别人的库的时候,如果使用对象作为键名,就不用担心自己的属性与原作者的属性同名。

Map 结构的实例有以下属性和操作方法。

size属性返回 Map 结构的成员总数。

set(key, value)set方法设置键名key对应的键值为value,然后返回整个 Map 结构。如果key已经有值,则键值会被更新,否则就新生成该键。

const m = new Map();

m.set('edition', 6)        // 键是字符串
m.set(262, 'standard')     // 键是数值
m.set(undefined, 'nah')    // 键是 undefined

set方法返回的是当前的Map对象,因此可以采用链式写法。

let map = new Map()
  .set(1, 'a')
  .set(2, 'b')
  .set(3, 'c');

get(key) 

get方法读取key对应的键值,如果找不到key,返回undefined

const m = new Map();

const hello = function() {console.log('hello');};
m.set(hello, 'Hello ES6!') // 键是函数

m.get(hello)  // Hello ES6!

has(key) as方法返回一个布尔值,表示某个键是否在当前 Map 对象之中

const m = new Map();

m.set('edition', 6);
m.set(262, 'standard');
m.set(undefined, 'nah');

m.has('edition')     // true
m.has('years')       // false
m.has(262)           // true
m.has(undefined)     // true

delete(key) delete方法删除某个键,返回true。如果删除失败,返回false

const m = new Map();
m.set(undefined, 'nah');
m.has(undefined)     // true

m.delete(undefined)
m.has(undefined)       // false

clear() clear方法清除所有成员,没有返回值。

let map = new Map();
map.set('foo', true);
map.set('bar', false);

map.size // 2
map.clear()
map.size // 0

Map 结构原生提供三个遍历器生成函数和一个遍历方法。

  • keys():返回键名的遍历器。
  • values():返回键值的遍历器。
  • entries():返回所有成员的遍历器。
  • forEach():遍历 Map 的所有成员。

 需要特别注意的是,Map 的遍历顺序就是插入顺序。

const map = new Map([
  ['F', 'no'],
  ['T',  'yes'],
]);

for (let key of map.keys()) {
  console.log(key);
}
// "F"
// "T"

for (let value of map.values()) {
  console.log(value);
}
// "no"
// "yes"

for (let item of map.entries()) {
  console.log(item[0], item[1]);
}
// "F" "no"
// "T" "yes"

// 或者
for (let [key, value] of map.entries()) {
  console.log(key, value);
}
// "F" "no"
// "T" "yes"

// 等同于使用map.entries()
for (let [key, value] of map) {
  console.log(key, value);
}
// "F" "no"
// "T" "yes"

上面代码最后的那个例子,表示 Map 结构的默认遍历器接口(Symbol.iterator属性),就是entries方法。

map[Symbol.iterator] === map.entries
// true

 

Map 结构转为数组结构,比较快速的方法是使用扩展运算符(...)。

const map = new Map([
  [1, 'one'],
  [2, 'two'],
  [3, 'three'],
]);

[...map.keys()]
// [1, 2, 3]

[...map.values()]
// ['one', 'two', 'three']

[...map.entries()]
// [[1,'one'], [2, 'two'], [3, 'three']]

[...map]
// [[1,'one'], [2, 'two'], [3, 'three']]

结合数组的map方法、filter方法,可以实现 Map 的遍历和过滤(Map 本身没有mapfilter方法)。

const map0 = new Map()
  .set(1, 'a')
  .set(2, 'b')
  .set(3, 'c');

const map1 = new Map(
  [...map0].filter(([k, v]) => k < 3)
);
// 产生 Map 结构 {1 => 'a', 2 => 'b'}

const map2 = new Map(
  [...map0].map(([k, v]) => [k * 2, '_' + v])
    );
// 产生 Map 结构 {2 => '_a', 4 => '_b', 6 => '_c'}

此外,Map 还有一个forEach方法,与数组的forEach方法类似,也可以实现遍历。

map.forEach(function(value, key, map) {
  console.log("Key: %s, Value: %s", key, value);
});

forEach方法还可以接受第二个参数,用来绑定this

const reporter = {
  report: function(key, value) {
    console.log("Key: %s, Value: %s", key, value);
  }
};

map.forEach(function(value, key, map) {
  this.report(key, value);
}, reporter);

上面代码中,forEach方法的回调函数的this,就指向reporter

 8、Map与其他数据结构的互相转换

(1)Map 转为数组

前面已经提过,Map 转为数组最方便的方法,就是使用扩展运算符(...)。

const myMap = new Map()
  .set(true, 7)
  .set({foo: 3}, ['abc']);
[...myMap]
// [ [ true, 7 ], [ { foo: 3 }, [ 'abc' ] ] ]

(2)数组 转为 Map

将数组传入 Map 构造函数,就可以转为 Map。

new Map([
  [true, 7],
  [{foo: 3}, ['abc']]
])
// Map {
//   true => 7,
//   Object {foo: 3} => ['abc']
// }

(3)Map 转为对象

如果所有 Map 的键都是字符串,它可以无损地转为对象。

function strMapToObj(strMap) {
  let obj = Object.create(null);
  for (let [k,v] of strMap) {
    obj[k] = v;
  }
  return obj;
}

const myMap = new Map()
  .set('yes', true)
  .set('no', false);
strMapToObj(myMap)
// { yes: true, no: false }

如果有非字符串的键名,那么这个键名会被转成字符串,再作为对象的键名。

(4)对象转为 Map

function objToStrMap(obj) {
  let strMap = new Map();
  for (let k of Object.keys(obj)) {
    strMap.set(k, obj[k]);
  }
  return strMap;
}

objToStrMap({yes: true, no: false})
// Map {"yes" => true, "no" => false}

(5)Map 转为 JSON

Map 转为 JSON 要区分两种情况。一种情况是,Map 的键名都是字符串,这时可以选择转为对象 JSON。

function strMapToJson(strMap) {
  return JSON.stringify(strMapToObj(strMap));
}

let myMap = new Map().set('yes', true).set('no', false);
strMapToJson(myMap)
// '{"yes":true,"no":false}'

另一种情况是,Map 的键名有非字符串,这时可以选择转为数组 JSON。

function mapToArrayJson(map) {
  return JSON.stringify([...map]);
}

let myMap = new Map().set(true, 7).set({foo: 3}, ['abc']);
mapToArrayJson(myMap)
// '[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]'

(6)JSON 转为 Map

JSON 转为 Map,正常情况下,所有键名都是字符串。

function jsonToStrMap(jsonStr) {
  return objToStrMap(JSON.parse(jsonStr));
}

jsonToStrMap('{"yes": true, "no": false}')
// Map {'yes' => true, 'no' => false}

但是,有一种特殊情况,整个 JSON 就是一个数组,且每个数组成员本身,又是一个有两个成员的数组。这时,它可以一一对应地转为 Map。这往往是 Map 转为数组 JSON 的逆操作。

function jsonToMap(jsonStr) {
  return new Map(JSON.parse(jsonStr));
}

jsonToMap('[[true,7],[{"foo":3},["abc"]]]')
// Map {true => 7, Object {foo: 3} => ['abc']}

9、WeakMap :WeakMap结构与Map结构类似,也是用于生成键值对的集合。

// WeakMap 可以使用 set 方法添加成员
const wm1 = new WeakMap();
const key = {foo: 1};
wm1.set(key, 2);
wm1.get(key) // 2

// WeakMap 也可以接受一个数组,
// 作为构造函数的参数
const k1 = [1, 2, 3];
const k2 = [4, 5, 6];
const wm2 = new WeakMap([[k1, 'foo'], [k2, 'bar']]);
wm2.get(k2) // "bar"

 

WeakMapMap的区别有两点。

首先,WeakMap只接受对象作为键名(null除外),不接受其他类型的值作为键名。其次,WeakMap的键名所指向的对象,不计入垃圾回收机制。

WeakMap的设计目的在于,有时我们想在某个对象上面存放一些数据,但是这会形成对于这个对象的引用。请看下面的例子。

const e1 = document.getElementById('foo');
const e2 = document.getElementById('bar');
const arr = [
  [e1, 'foo 元素'],
  [e2, 'bar 元素'],
];

上面代码中,e1e2是两个对象,我们通过arr数组对这两个对象添加一些文字说明。这就形成了arre1e2的引用。

一旦不再需要这两个对象,我们就必须手动删除这个引用,否则垃圾回收机制就不会释放e1e2占用的内存。

// 不需要 e1 和 e2 的时候
// 必须手动删除引用
arr [0] = null;
arr [1] = null;

上面这样的写法显然很不方便。一旦忘了写,就会造成内存泄露。WeakMap 就是为了解决这个问题而诞生的,它的键名所引用的对象都是弱引用,即垃圾回收机制不将该引用考虑在内。因此,只要所引用的对象的其他引用都被清除,垃圾回收机制就会释放该对象所占用的内存。也就是说,一旦不再需要,WeakMap 里面的键名对象和所对应的键值对会自动消失,不用手动删除引用。基本上,如果你要往对象上添加数据,又不想干扰垃圾回收机制,就可以使用 WeakMap。一个典型应用场景是,在网页的 DOM 元素上添加数据,就可以使用WeakMap结构。当该 DOM 元素被清除,其所对应的WeakMap记录就会自动被移除。

const wm = new WeakMap();

const element = document.getElementById('example');

wm.set(element, 'some information');
wm.get(element) // "some information"

 

上面代码中,先新建一个 Weakmap 实例。然后,将一个 DOM 节点作为键名存入该实例,并将一些附加信息作为键值,一起存放在 WeakMap 里面。这时,WeakMap 里面对element的引用就是弱引用,不会被计入垃圾回收机制。

也就是说,上面的 DOM 节点对象的引用计数是1,而不是2。这时,一旦消除对该节点的引用,它占用的内存就会被垃圾回收机制释放。Weakmap 保存的这个键值对,也会自动消失。

总之,WeakMap的专用场合就是,它的键所对应的对象,可能会在将来消失。WeakMap结构有助于防止内存泄漏。

注意,WeakMap 弱引用的只是键名,而不是键值。键值依然是正常引用。

const wm = new WeakMap();
let key = {};
let obj = {foo: 1};

wm.set(key, obj);
obj = null;
wm.get(key)
// Object {foo: 1}

上面代码中,键值obj是正常引用。所以,即使在 WeakMap 外部消除了obj的引用,WeakMap 内部的引用依然存在。

WeakMap 与 Map 在 API 上的区别主要是两个,一是没有遍历操作(即没有keys()values()entries()方法),也没有size属性。因为没有办法列出所有键名,某个键名是否存在完全不可预测,跟垃圾回收机制是否运行相关。这一刻可以取到键名,下一刻垃圾回收机制突然运行了,这个键名就没了,为了防止出现不确定性,就统一规定不能取到键名。二是无法清空,即不支持clear方法。因此,WeakMap只有四个方法可用:get()set()has()delete()

const wm = new WeakMap();

// size、forEach、clear 方法都不存在
wm.size // undefined
wm.forEach // undefined
wm.clear // undefined

WeakMap 的用途

前文说过,WeakMap 应用的典型场合就是 DOM 节点作为键名。下面是一个例子。

let myElement = document.getElementById('logo');
let myWeakmap = new WeakMap();

myWeakmap.set(myElement, {timesClicked: 0});

myElement.addEventListener('click', function() {
  let logoData = myWeakmap.get(myElement);
  logoData.timesClicked++;
}, false);

上面代码中,myElement是一个 DOM 节点,每当发生click事件,就更新一下状态。我们将这个状态作为键值放在 WeakMap 里,对应的键名就是myElement。一旦这个 DOM 节点删除,该状态就会自动消失,不存在内存泄漏风险。

 

WeakMap 的另一个用处是部署私有属性。

const _counter = new WeakMap();
const _action = new WeakMap();

class Countdown {
  constructor(counter, action) {
    _counter.set(this, counter);
    _action.set(this, action);
  }
  dec() {
    let counter = _counter.get(this);
    if (counter < 1) return;
    counter--;
    _counter.set(this, counter);
    if (counter === 0) {
      _action.get(this)();
    }
  }
}

const c = new Countdown(2, () => console.log('DONE'));

c.dec()
c.dec()
// DONE

上面代码中,Countdown类的两个内部属性_counter_action,是实例的弱引用,所以如果删除实例,它们也就随之消失,不会造成内存泄漏

八、Proxy

Proxy 用于修改某些操作的默认行为,等同于在语言层面做出修改,所以属于一种“元编程”(meta programming),即对编程语言进行编程。

Proxy 可以理解成,在目标对象之前架设一层“拦截”,外界对该对象的访问,都必须先通过这层拦截,因此提供了一种机制,可以对外界的访问进行过滤和改写。Proxy 这个词的原意是代理,用在这里表示由它来“代理”某些操作,可以译为“代理器”。

var obj = new Proxy({}, {
  get: function (target, key, receiver) {
    console.log(`getting ${key}!`);
    return Reflect.get(target, key, receiver);
  },
  set: function (target, key, value, receiver) {
    console.log(`setting ${key}!`);
    return Reflect.set(target, key, value, receiver);
  }
});

上面代码对一个空对象架设了一层拦截,重定义了属性的读取(get)和设置(set)行为。这里暂时先不解释具体的语法,只看运行结果。对设置了拦截行为的对象obj,去读写它的属性,就会得到下面的结果。

obj.count = 1
//  setting count!
++obj.count
//  getting count!
//  setting count!
//  2

上面代码说明,Proxy 实际上重载(overload)了点运算符,即用自己的定义覆盖了语言的原始定义。

ES6 原生提供 Proxy 构造函数,用来生成 Proxy 实例。

var proxy = new Proxy(target, handler);

Proxy 对象的所有用法,都是上面这种形式,不同的只是handler参数的写法。其中,new Proxy()表示生成一个Proxy实例,target参数表示所要拦截的目标对象,handler参数也是一个对象,用来定制拦截行为。

下面是另一个拦截读取属性行为的例子。

var proxy = new Proxy({}, {
  get: function(target, property) {
    return 35;
  }
});

proxy.time // 35
proxy.name // 35
proxy.title // 35

上面代码中,作为构造函数,Proxy接受两个参数。第一个参数是所要代理的目标对象(上例是一个空对象),即如果没有Proxy的介入,操作原来要访问的就是这个对象;第二个参数是一个配置对象,对于每一个被代理的操作,需要提供一个对应的处理函数,该函数将拦截对应的操作。比如,上面代码中,配置对象有一个get方法,用来拦截对目标对象属性的访问请求。get方法的两个参数分别是目标对象和所要访问的属性。可以看到,由于拦截函数总是返回35,所以访问任何属性都得到35

注意,要使得Proxy起作用,必须针对Proxy实例(上例是proxy对象)进行操作,而不是针对目标对象(上例是空对象)进行操作。

如果handler没有设置任何拦截,那就等同于直接通向原对象。

var target = {};
var handler = {};
var proxy = new Proxy(target, handler);
proxy.a = 'b';
target.a // "b"

上面代码中,handler是一个空对象,没有任何拦截效果,访问proxy就等同于访问target

一个技巧是将 Proxy 对象,设置到object.proxy属性,从而可以在object对象上调用。

var object = { proxy: new Proxy(target, handler) };

Proxy 实例也可以作为其他对象的原型对象。

var proxy = new Proxy({}, {
  get: function(target, property) {
    return 35;
  }
});

let obj = Object.create(proxy);
obj.time // 35

上面代码中,proxy对象是obj对象的原型,obj对象本身并没有time属性,所以根据原型链,会在proxy对象上读取该属性,导致被拦截。

同一个拦截器函数,可以设置拦截多个操作。

var handler = {
  get: function(target, name) {
    if (name === 'prototype') {
      return Object.prototype;
    }
    return 'Hello, ' + name;
  },

  apply: function(target, thisBinding, args) {
    return args[0];
  },

  construct: function(target, args) {
    return {value: args[1]};
  }
};

var fproxy = new Proxy(function(x, y) {
  return x + y;
}, handler);

fproxy(1, 2) // 1
new fproxy(1, 2) // {value: 2}
fproxy.prototype === Object.prototype // true
fproxy.foo === "Hello, foo" // true

对于可以设置、但没有设置拦截的操作,则直接落在目标对象上,按照原先的方式产生结果。

下面是 Proxy 支持的拦截操作一览,一共 13 种。

  • get(target, propKey, receiver):拦截对象属性的读取,比如proxy.fooproxy['foo']
  • set(target, propKey, value, receiver):拦截对象属性的设置,比如proxy.foo = vproxy['foo'] = v,返回一个布尔值。
  • has(target, propKey):拦截propKey in proxy的操作,返回一个布尔值。
  • deleteProperty(target, propKey):拦截delete proxy[propKey]的操作,返回一个布尔值。
  • ownKeys(target):拦截Object.getOwnPropertyNames(proxy)Object.getOwnPropertySymbols(proxy)Object.keys(proxy)for...in循环,返回一个数组。该方法返回目标对象所有自身的属性的属性名,而Object.keys()的返回结果仅包括目标对象自身的可遍历属性。
  • getOwnPropertyDescriptor(target, propKey):拦截Object.getOwnPropertyDescriptor(proxy, propKey),返回属性的描述对象。
  • defineProperty(target, propKey, propDesc):拦截Object.defineProperty(proxy, propKey, propDesc)Object.defineProperties(proxy, propDescs),返回一个布尔值。
  • preventExtensions(target):拦截Object.preventExtensions(proxy),返回一个布尔值。
  • getPrototypeOf(target):拦截Object.getPrototypeOf(proxy),返回一个对象。
  • isExtensible(target):拦截Object.isExtensible(proxy),返回一个布尔值。
  • setPrototypeOf(target, proto):拦截Object.setPrototypeOf(proxy, proto),返回一个布尔值。如果目标对象是函数,那么还有两种额外操作可以拦截。
  • apply(target, object, args):拦截 Proxy 实例作为函数调用的操作,比如proxy(...args)proxy.call(object, ...args)proxy.apply(...)
  • construct(target, args):拦截 Proxy 实例作为构造函数调用的操作,比如new proxy(...args)

 九、Reflect

Reflect对象与Proxy对象一样,也是 ES6 为了操作对象而提供的新 API。Reflect对象的设计目的有这样几个。

(1) 将Object对象的一些明显属于语言内部的方法(比如Object.defineProperty),放到Reflect对象上。现阶段,某些方法同时在ObjectReflect对象上部署,未来的新方法将只部署在Reflect对象上。也就是说,从Reflect对象上可以拿到语言内部的方法。

(2) 修改某些Object方法的返回结果,让其变得更合理。比如,Object.defineProperty(obj, name, desc)在无法定义属性时,会抛出一个错误,而Reflect.defineProperty(obj, name, desc)则会返回false

// 老写法
try {
  Object.defineProperty(target, property, attributes);
  // success
} catch (e) {
  // failure
}

// 新写法
if (Reflect.defineProperty(target, property, attributes)) {
  // success
} else {
  // failure
}

(3) 让Object操作都变成函数行为。某些Object操作是命令式,比如name in objdelete obj[name],而Reflect.has(obj, name)Reflect.deleteProperty(obj, name)让它们变成了函数行为。

// 老写法
'assign' in Object // true

// 新写法
Reflect.has(Object, 'assign') // true

(4)Reflect对象的方法与Proxy对象的方法一一对应,只要是Proxy对象的方法,就能在Reflect对象上找到对应的方法。这就让Proxy对象可以方便地调用对应的Reflect方法,完成默认行为,作为修改行为的基础。也就是说,不管Proxy怎么修改默认行为,你总可以在Reflect上获取默认行为。

Proxy(target, {
  set: function(target, name, value, receiver) {
    var success = Reflect.set(target,name, value, receiver);
    if (success) {
      log('property ' + name + ' on ' + target + ' set to ' + value);
    }
    return success;
  }
});

上面代码中,Proxy方法拦截target对象的属性赋值行为。它采用Reflect.set方法将值赋值给对象的属性,确保完成原有的行为,然后再部署额外的功能。

下面是另一个例子。

var loggedObj = new Proxy(obj, {
  get(target, name) {
    console.log('get', target, name);
    return Reflect.get(target, name);
  },
  deleteProperty(target, name) {
    console.log('delete' + name);
    return Reflect.deleteProperty(target, name);
  },
  has(target, name) {
    console.log('has' + name);
    return Reflect.has(target, name);
  }
});

上面代码中,每一个Proxy对象的拦截操作(getdeletehas),内部都调用对应的Reflect方法,保证原生行为能够正常执行。添加的工作,就是将每一个操作输出一行日志。

有了Reflect对象以后,很多操作会更易读。

// 老写法
Function.prototype.apply.call(Math.floor, undefined, [1.75]) // 1

// 新写法
Reflect.apply(Math.floor, undefined, [1.75]) // 1

实例:使用 Proxy 实现观察者模式 

观察者模式(Observer mode)指的是函数自动观察数据对象,一旦对象有变化,函数就会自动执行。

const person = observable({
  name: '张三',
  age: 20
});

function print() {
  console.log(`${person.name}, ${person.age}`)
}

observe(print);
person.name = '李四';
// 输出
// 李四, 20

上面代码中,数据对象person是观察目标,函数print是观察者。一旦数据对象发生变化,print就会自动执行。

下面,使用 Proxy 写一个观察者模式的最简单实现,即实现observableobserve这两个函数。思路是observable函数返回一个原始对象的 Proxy 代理,拦截赋值操作,触发充当观察者的各个函数。

const queuedObservers = new Set();

const observe = fn => queuedObservers.add(fn);
const observable = obj => new Proxy(obj, {set});

function set(target, key, value, receiver) {
  const result = Reflect.set(target, key, value, receiver);
  queuedObservers.forEach(observer => observer());
  return result;
}

上面代码中,先定义了一个Set集合,所有观察者函数都放进这个集合。然后,observable函数返回原始对象的代理,拦截赋值操作。拦截函数set之中,会自动执行所有观察者。

十、Promise

1、Promise 的含义

Promise 是异步编程的一种解决方案,比传统的解决方案——回调函数和事件——更合理和更强大。它由社区最早提出和实现,ES6 将其写进了语言标准,统一了用法,原生提供了Promise对象。

所谓Promise,简单说就是一个容器,里面保存着某个未来才会结束的事件(通常是一个异步操作)的结果。从语法上说,Promise 是一个对象,从它可以获取异步操作的消息。Promise 提供统一的 API,各种异步操作都可以用同样的方法进行处理。

Promise对象有以下两个特点。

(1)对象的状态不受外界影响。Promise对象代表一个异步操作,有三种状态:pending(进行中)、fulfilled(已成功)和rejected(已失败)。只有异步操作的结果,可以决定当前是哪一种状态,任何其他操作都无法改变这个状态。这也是Promise这个名字的由来,它的英语意思就是“承诺”,表示其他手段无法改变。

(2)一旦状态改变,就不会再变,任何时候都可以得到这个结果。Promise对象的状态改变,只有两种可能:从pending变为fulfilled和从pending变为rejected。只要这两种情况发生,状态就凝固了,不会再变了,会一直保持这个结果,这时就称为 resolved(已定型)。如果改变已经发生了,你再对Promise对象添加回调函数,也会立即得到这个结果。这与事件(Event)完全不同,事件的特点是,如果你错过了它,再去监听,是得不到结果的。

注意,为了行文方便,本章后面的resolved统一只指fulfilled状态,不包含rejected状态。

2、基本用法

ES6 规定,Promise对象是一个构造函数,用来生成Promise实例。

下面代码创造了一个Promise实例。

const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  // ... some code

  if (/* 异步操作成功 */){
    resolve(value);
  } else {
    reject(error);
  }
});

Promise构造函数接受一个函数作为参数,该函数的两个参数分别是resolvereject。它们是两个函数,由 JavaScript 引擎提供,不用自己部署。

resolve函数的作用是,将Promise对象的状态从“未完成”变为“成功”(即从 pending 变为 resolved),在异步操作成功时调用,并将异步操作的结果,作为参数传递出去;reject函数的作用是,将Promise对象的状态从“未完成”变为“失败”(即从 pending 变为 rejected),在异步操作失败时调用,并将异步操作报出的错误,作为参数传递出去。

Promise实例生成以后,可以用then方法分别指定resolved状态和rejected状态的回调函数。

promise.then(function(value) {
  // success
}, function(error) {
  // failure
});

then方法可以接受两个回调函数作为参数。第一个回调函数是Promise对象的状态变为resolved时调用,第二个回调函数是Promise对象的状态变为rejected时调用。其中,第二个函数是可选的,不一定要提供。这两个函数都接受Promise对象传出的值作为参数。

下面是一个Promise对象的简单例子。

function timeout(ms) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(resolve, ms, 'done');
  });
}

timeout(100).then((value) => {
  console.log(value);
});

上面代码中,timeout方法返回一个Promise实例,表示一段时间以后才会发生的结果。过了指定的时间(ms参数)以后,Promise实例的状态变为resolved,就会触发then方法绑定的回调函数。

Promise 新建后就会立即执行。

let promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  console.log('Promise');
  resolve();
});

promise.then(function() {
  console.log('resolved.');
});

console.log('Hi!');

// Promise
// Hi!
// resolved

上面代码中,Promise 新建后立即执行,所以首先输出的是Promise。然后,then方法指定的回调函数,将在当前脚本所有同步任务执行完才会执行,所以resolved最后输出。

下面是异步加载图片的例子。

function loadImageAsync(url) {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    const image = new Image();

    image.onload = function() {
      resolve(image);
    };

    image.onerror = function() {
      reject(new Error('Could not load image at ' + url));
    };

    image.src = url;
  });
}

上面代码中,使用Promise包装了一个图片加载的异步操作。如果加载成功,就调用resolve方法,否则就调用reject方法。

下面是一个用Promise对象实现的 Ajax 操作的例子。

const getJSON = function(url) {
  const promise = new Promise(function(resolve, reject){
    const handler = function() {
      if (this.readyState !== 4) {
        return;
      }
      if (this.status === 200) {
        resolve(this.response);
      } else {
        reject(new Error(this.statusText));
      }
    };
    const client = new XMLHttpRequest();
    client.open("GET", url);
    client.onreadystatechange = handler;
    client.responseType = "json";
    client.setRequestHeader("Accept", "application/json");
    client.send();

  });

  return promise;
};

getJSON("/posts.json").then(function(json) {
  console.log('Contents: ' + json);
}, function(error) {
  console.error('出错了', error);
});

上面代码中,getJSON是对 XMLHttpRequest 对象的封装,用于发出一个针对 JSON 数据的 HTTP 请求,并且返回一个Promise对象。需要注意的是,在getJSON内部,resolve函数和reject函数调用时,都带有参数。

如果调用resolve函数和reject函数时带有参数,那么它们的参数会被传递给回调函数。reject函数的参数通常是Error对象的实例,表示抛出的错误;resolve函数的参数除了正常的值以外,还可能是另一个 Promise 实例,比如像下面这样。

const p1 = new Promise(function (resolve, reject) {
  // ...
});

const p2 = new Promise(function (resolve, reject) {
  // ...
  resolve(p1);
})

上面代码中,p1p2都是 Promise 的实例,但是p2resolve方法将p1作为参数,即一个异步操作的结果是返回另一个异步操作。

注意,这时p1的状态就会传递给p2,也就是说,p1的状态决定了p2的状态。如果p1的状态是pending,那么p2的回调函数就会等待p1的状态改变;如果p1的状态已经是resolved或者rejected,那么p2的回调函数将会立刻执行。

const p1 = new Promise(function (resolve, reject) {
  setTimeout(() => reject(new Error('fail')), 3000)
})

const p2 = new Promise(function (resolve, reject) {
  setTimeout(() => resolve(p1), 1000)
})

p2
  .then(result => console.log(result))
  .catch(error => console.log(error))
// Error: fail

上面代码中,p1是一个 Promise,3 秒之后变为rejectedp2的状态在 1 秒之后改变,resolve方法返回的是p1。由于p2返回的是另一个 Promise,导致p2自己的状态无效了,由p1的状态决定p2的状态。所以,后面的then语句都变成针对后者(p1)。又过了 2 秒,p1变为rejected,导致触发catch方法指定的回调函数。

注意,调用resolvereject并不会终结 Promise 的参数函数的执行。

new Promise((resolve, reject) => {
  resolve(1);
  console.log(2);
}).then(r => {
  console.log(r);
});
// 2
// 1

上面代码中,调用resolve(1)以后,后面的console.log(2)还是会执行,并且会首先打印出来。这是因为立即 resolved 的 Promise 是在本轮事件循环的末尾执行,总是晚于本轮循环的同步任务。

一般来说,调用resolvereject以后,Promise 的使命就完成了,后继操作应该放到then方法里面,而不应该直接写在resolvereject的后面。所以,最好在它们前面加上return语句,这样就不会有意外。

new Promise((resolve, reject) => {
  return resolve(1);
  // 后面的语句不会执行
  console.log(2);
})

有了Promise对象,就可以将异步操作以同步操作的流程表达出来,避免了层层嵌套的回调函数。此外,Promise对象提供统一的接口,使得控制异步操作更加容易。

Promise也有一些缺点。首先,无法取消Promise,一旦新建它就会立即执行,无法中途取消。其次,如果不设置回调函数,Promise内部抛出的错误,不会反应到外部。第三,当处于pending状态时,无法得知目前进展到哪一个阶段(刚刚开始还是即将完成)。

如果某些事件不断地反复发生,一般来说,使用 Stream 模式是比部署Promise更好的选择。

4、Promise.prototype.catch()

Promise.prototype.catch方法是.then(null, rejection)的别名,用于指定发生错误时的回调函数。

getJSON('/posts.json').then(function(posts) {
  // ...
}).catch(function(error) {
  // 处理 getJSON 和 前一个回调函数运行时发生的错误
  console.log('发生错误!', error);
});

上面代码中,getJSON方法返回一个 Promise 对象,如果该对象状态变为resolved,则会调用then方法指定的回调函数;如果异步操作抛出错误,状态就会变为rejected,就会调用catch方法指定的回调函数,处理这个错误。另外,then方法指定的回调函数,如果运行中抛出错误,也会被catch方法捕获。

p.then((val) => console.log('fulfilled:', val))
  .catch((err) => console.log('rejected', err));

// 等同于
p.then((val) => console.log('fulfilled:', val))
  .then(null, (err) => console.log("rejected:", err));

下面是一个例子。

const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  throw new Error('test');
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});
// Error: test

上面代码中,promise抛出一个错误,就被catch方法指定的回调函数捕获。注意,上面的写法与下面两种写法是等价的。

// 写法一
const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  try {
    throw new Error('test');
  } catch(e) {
    reject(e);
  }
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});

// 写法二
const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  reject(new Error('test'));
});
promise.catch(function(error) {
  console.log(error);
});

比较上面两种写法,可以发现reject方法的作用,等同于抛出错误。

如果 Promise 状态已经变成resolved,再抛出错误是无效的。

const promise = new Promise(function(resolve, reject) {
  resolve('ok');
  throw new Error('test');
});
promise
  .then(function(value) { console.log(value) })
  .catch(function(error) { console.log(error) });
// ok

上面代码中,Promise 在resolve语句后面,再抛出错误,不会被捕获,等于没有抛出。因为 Promise 的状态一旦改变,就永久保持该状态,不会再变了。

Promise 对象的错误具有“冒泡”性质,会一直向后传递,直到被捕获为止。也就是说,错误总是会被下一个catch语句捕获。

getJSON('/post/1.json').then(function(post) {
  return getJSON(post.commentURL);
}).then(function(comments) {
  // some code
}).catch(function(error) {
  // 处理前面三个Promise产生的错误
});

上面代码中,一共有三个 Promise 对象:一个由getJSON产生,两个由then产生。它们之中任何一个抛出的错误,都会被最后一个catch捕获。

一般来说,不要在then方法里面定义 Reject 状态的回调函数(即then的第二个参数),总是使用catch方法。

// bad
promise
  .then(function(data) {
    // success
  }, function(err) {
    // error
  });

// good
promise
  .then(function(data) { //cb
    // success
  })
  .catch(function(err) {
    // error
  });

上面代码中,第二种写法要好于第一种写法,理由是第二种写法可以捕获前面then方法执行中的错误,也更接近同步的写法(try/catch)。因此,建议总是使用catch方法,而不使用then方法的第二个参数。

跟传统的try/catch代码块不同的是,如果没有使用catch方法指定错误处理的回调函数,Promise 对象抛出的错误不会传递到外层代码,即不会有任何反应。

const someAsyncThing = function() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    // 下面一行会报错,因为x没有声明
    resolve(x + 2);
  });
};

someAsyncThing().then(function() {
  console.log('everything is great');
});

setTimeout(() => { console.log(123) }, 2000);
// Uncaught (in promise) ReferenceError: x is not defined
// 123

上面代码中,someAsyncThing函数产生的 Promise 对象,内部有语法错误。浏览器运行到这一行,会打印出错误提示ReferenceError: x is not defined,但是不会退出进程、终止脚本执行,2 秒之后还是会输出123。这就是说,Promise 内部的错误不会影响到 Promise 外部的代码,通俗的说法就是“Promise 会吃掉错误”。

这个脚本放在服务器执行,退出码就是0(即表示执行成功)。不过,Node 有一个unhandledRejection事件,专门监听未捕获的reject错误,上面的脚本会触发这个事件的监听函数,可以在监听函数里面抛出错误。

process.on('unhandledRejection', function (err, p) {
  throw err;
});

上面代码中,unhandledRejection事件的监听函数有两个参数,第一个是错误对象,第二个是报错的 Promise 实例,它可以用来了解发生错误的环境信息。

注意,Node 有计划在未来废除unhandledRejection事件。如果 Promise 内部有未捕获的错误,会直接终止进程,并且进程的退出码不为 0。

再看下面的例子。

const promise = new Promise(function (resolve, reject) {
  resolve('ok');
  setTimeout(function () { throw new Error('test') }, 0)
});
promise.then(function (value) { console.log(value) });
// ok
// Uncaught Error: test

上面代码中,Promise 指定在下一轮“事件循环”再抛出错误。到了那个时候,Promise 的运行已经结束了,所以这个错误是在 Promise 函数体外抛出的,会冒泡到最外层,成了未捕获的错误。

一般总是建议,Promise 对象后面要跟catch方法,这样可以处理 Promise 内部发生的错误。catch方法返回的还是一个 Promise 对象,因此后面还可以接着调用then方法。

const someAsyncThing = function() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    // 下面一行会报错,因为x没有声明
    resolve(x + 2);
  });
};

someAsyncThing()
.catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
})
.then(function() {
  console.log('carry on');
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]
// carry on

上面代码运行完catch方法指定的回调函数,会接着运行后面那个then方法指定的回调函数。如果没有报错,则会跳过catch方法。

Promise.resolve()
.catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
})
.then(function() {
  console.log('carry on');
});
// carry on

上面的代码因为没有报错,跳过了catch方法,直接执行后面的then方法。此时,要是then方法里面报错,就与前面的catch无关了。

catch方法之中,还能再抛出错误。

const someAsyncThing = function() {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    // 下面一行会报错,因为x没有声明
    resolve(x + 2);
  });
};

someAsyncThing().then(function() {
  return someOtherAsyncThing();
}).catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
  // 下面一行会报错,因为 y 没有声明
  y + 2;
}).then(function() {
  console.log('carry on');
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]

上面代码中,catch方法抛出一个错误,因为后面没有别的catch方法了,导致这个错误不会被捕获,也不会传递到外层。如果改写一下,结果就不一样了。

someAsyncThing().then(function() {
  return someOtherAsyncThing();
}).catch(function(error) {
  console.log('oh no', error);
  // 下面一行会报错,因为y没有声明
  y + 2;
}).catch(function(error) {
  console.log('carry on', error);
});
// oh no [ReferenceError: x is not defined]
// carry on [ReferenceError: y is not defined]

上面代码中,第二个catch方法用来捕获前一个catch方法抛出的错误。

5、Promise.prototype.finally()

finally方法用于指定不管 Promise 对象最后状态如何,都会执行的操作。该方法是 ES2018 引入标准的。

promise
.then(result => {···})
.catch(error => {···})
.finally(() => {···});

上面代码中,不管promise最后的状态,在执行完thencatch指定的回调函数以后,都会执行finally方法指定的回调函数。

下面是一个例子,服务器使用 Promise 处理请求,然后使用finally方法关掉服务器。

server.listen(port)
  .then(function () {
    // ...
  })
  .finally(server.stop);

finally方法的回调函数不接受任何参数,这意味着没有办法知道,前面的 Promise 状态到底是fulfilled还是rejected。这表明,finally方法里面的操作,应该是与状态无关的,不依赖于 Promise 的执行结果。

finally本质上是then方法的特例。

promise
.finally(() => {
  // 语句
});

// 等同于
promise
.then(
  result => {
    // 语句
    return result;
  },
  error => {
    // 语句
    throw error;
  }
);

上面代码中,如果不使用finally方法,同样的语句需要为成功和失败两种情况各写一次。有了finally方法,则只需要写一次。

它的实现也很简单。

Promise.prototype.finally = function (callback) {
  let P = this.constructor;
  return this.then(
    value  => P.resolve(callback()).then(() => value),
    reason => P.resolve(callback()).then(() => { throw reason })
  );
};

上面代码中,不管前面的 Promise 是fulfilled还是rejected,都会执行回调函数callback

从上面的实现还可以看到,finally方法总是会返回原来的值。

// resolve 的值是 undefined
Promise.resolve(2).then(() => {}, () => {})

// resolve 的值是 2
Promise.resolve(2).finally(() => {})

// reject 的值是 undefined
Promise.reject(3).then(() => {}, () => {})

// reject 的值是 3
Promise.reject(3).finally(() => {})

 6、Promise.all()

Promise.all方法用于将多个 Promise 实例,包装成一个新的 Promise 实例。

const p = Promise.all([p1, p2, p3]);

上面代码中,Promise.all方法接受一个数组作为参数,p1p2p3都是 Promise 实例,如果不是,就会先调用下面讲到的Promise.resolve方法,将参数转为 Promise 实例,再进一步处理。(Promise.all方法的参数可以不是数组,但必须具有 Iterator 接口,且返回的每个成员都是 Promise 实例。)

p的状态由p1p2p3决定,分成两种情况。

(1)只有p1p2p3的状态都变成fulfilledp的状态才会变成fulfilled,此时p1p2p3的返回值组成一个数组,传递给p的回调函数。

(2)只要p1p2p3之中有一个被rejectedp的状态就变成rejected,此时第一个被reject的实例的返回值,会传递给p的回调函数。

下面是一个具体的例子。

// 生成一个Promise对象的数组
const promises = [2, 3, 5, 7, 11, 13].map(function (id) {
  return getJSON('/post/' + id + ".json");
});

Promise.all(promises).then(function (posts) {
  // ...
}).catch(function(reason){
  // ...
});

上面代码中,promises是包含 6 个 Promise 实例的数组,只有这 6 个实例的状态都变成fulfilled,或者其中有一个变为rejected,才会调用Promise.all方法后面的回调函数。

下面是另一个例子。

const databasePromise = connectDatabase();

const booksPromise = databasePromise
  .then(findAllBooks);

const userPromise = databasePromise
  .then(getCurrentUser);

Promise.all([
  booksPromise,
  userPromise
])
.then(([books, user]) => pickTopRecommentations(books, user));

上面代码中,booksPromiseuserPromise是两个异步操作,只有等到它们的结果都返回了,才会触发pickTopRecommentations这个回调函数。

注意,如果作为参数的 Promise 实例,自己定义了catch方法,那么它一旦被rejected,并不会触发Promise.all()catch方法。

const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('hello');
})
.then(result => result)
.catch(e => e);

const p2 = new Promise((resolve, reject) => {
  throw new Error('报错了');
})
.then(result => result)
.catch(e => e);

Promise.all([p1, p2])
.then(result => console.log(result))
.catch(e => console.log(e));
// ["hello", Error: 报错了]

上面代码中,p1resolvedp2首先会rejected,但是p2有自己的catch方法,该方法返回的是一个新的 Promise 实例,p2指向的实际上是这个实例。该实例执行完catch方法后,也会变成resolved,导致Promise.all()方法参数里面的两个实例都会resolved,因此会调用then方法指定的回调函数,而不会调用catch方法指定的回调函数。

如果p2没有自己的catch方法,就会调用Promise.all()catch方法。

const p1 = new Promise((resolve, reject) => {
  resolve('hello');
})
.then(result => result);

const p2 = new Promise((resolve, reject) => {
  throw new Error('报错了');
})
.then(result => result);

Promise.all([p1, p2])
.then(result => console.log(result))
.catch(e => console.log(e));
// Error: 报错了

 7、Promise.race()

Promise.race方法同样是将多个 Promise 实例,包装成一个新的 Promise 实例。

const p = Promise.race([p1, p2, p3]);

上面代码中,只要p1p2p3之中有一个实例率先改变状态,p的状态就跟着改变。那个率先改变的 Promise 实例的返回值,就传递给p的回调函数。

Promise.race方法的参数与Promise.all方法一样,如果不是 Promise 实例,就会先调用下面讲到的Promise.resolve方法,将参数转为 Promise 实例,再进一步处理。

下面是一个例子,如果指定时间内没有获得结果,就将 Promise 的状态变为reject,否则变为resolve

const p = Promise.race([
  fetch('/resource-that-may-take-a-while'),
  new Promise(function (resolve, reject) {
    setTimeout(() => reject(new Error('request timeout')), 5000)
  })
]);

p
.then(console.log)
.catch(console.error);

上面代码中,如果 5 秒之内fetch方法无法返回结果,变量p的状态就会变为rejected,从而触发catch方法指定的回调函数。

8、Promise.resolve()

有时需要将现有对象转为 Promise 对象,Promise.resolve方法就起到这个作用。

const jsPromise = Promise.resolve($.ajax('/whatever.json'));

上面代码将 jQuery 生成的deferred对象,转为一个新的 Promise 对象。

Promise.resolve等价于下面的写法。

Promise.resolve('foo')
// 等价于
new Promise(resolve => resolve('foo'))

Promise.resolve方法的参数分成四种情况。

(1)参数是一个 Promise 实例

如果参数是 Promise 实例,那么Promise.resolve将不做任何修改、原封不动地返回这个实例。

(2)参数是一个thenable对象

thenable对象指的是具有then方法的对象,比如下面这个对象。

let thenable = {
  then: function(resolve, reject) {
    resolve(42);
  }
};

Promise.resolve方法会将这个对象转为 Promise 对象,然后就立即执行thenable对象的then方法。

let thenable = {
  then: function(resolve, reject) {
    resolve(42);
  }
};

let p1 = Promise.resolve(thenable);
p1.then(function(value) {
  console.log(value);  // 42
});

上面代码中,thenable对象的then方法执行后,对象p1的状态就变为resolved,从而立即执行最后那个then方法指定的回调函数,输出 42。

(3)参数不是具有then方法的对象,或根本就不是对象

如果参数是一个原始值,或者是一个不具有then方法的对象,则Promise.resolve方法返回一个新的 Promise 对象,状态为resolved

const p = Promise.resolve('Hello');

p.then(function (s){
  console.log(s)
});
// Hello

上面代码生成一个新的 Promise 对象的实例p。由于字符串Hello不属于异步操作(判断方法是字符串对象不具有 then 方法),返回 Promise 实例的状态从一生成就是resolved,所以回调函数会立即执行。Promise.resolve方法的参数,会同时传给回调函数。

(4)不带有任何参数

Promise.resolve方法允许调用时不带参数,直接返回一个resolved状态的 Promise 对象。

所以,如果希望得到一个 Promise 对象,比较方便的方法就是直接调用Promise.resolve方法。

const p = Promise.resolve();

p.then(function () {
  // ...
});

上面代码的变量p就是一个 Promise 对象。

需要注意的是,立即resolve的 Promise 对象,是在本轮“事件循环”(event loop)的结束时,而不是在下一轮“事件循环”的开始时。

setTimeout(function () {
  console.log('three');
}, 0);

Promise.resolve().then(function () {
  console.log('two');
});

console.log('one');

// one
// two
// three

上面代码中,setTimeout(fn, 0)在下一轮“事件循环”开始时执行,Promise.resolve()在本轮“事件循环”结束时执行,console.log('one')则是立即执行,因此最先输出。

9、Promise.reject()

Promise.reject(reason)方法也会返回一个新的 Promise 实例,该实例的状态为rejected

const p = Promise.reject('出错了');
// 等同于
const p = new Promise((resolve, reject) => reject('出错了'))

p.then(null, function (s) {
  console.log(s)
});
// 出错了

上面代码生成一个 Promise 对象的实例p,状态为rejected,回调函数会立即执行。

注意,Promise.reject()方法的参数,会原封不动地作为reject的理由,变成后续方法的参数。这一点与Promise.resolve方法不一致。

const thenable = {
  then(resolve, reject) {
    reject('出错了');
  }
};

Promise.reject(thenable)
.catch(e => {
  console.log(e === thenable)
})
// true

上面代码中,Promise.reject方法的参数是一个thenable对象,执行以后,后面catch方法的参数不是reject抛出的“出错了”这个字符串,而是thenable对象。

10、应用

加载图片

我们可以将图片的加载写成一个Promise,一旦加载完成,Promise的状态就发生变化。

const preloadImage = function (path) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    const image = new Image();
    image.onload  = resolve;
    image.onerror = reject;
    image.src = path;
  });
};

Generator 函数与 Promise 的结合

使用 Generator 函数管理流程,遇到异步操作的时候,通常返回一个Promise对象。

function getFoo () {
  return new Promise(function (resolve, reject){
    resolve('foo');
  });
}

const g = function* () {
  try {
    const foo = yield getFoo();
    console.log(foo);
  } catch (e) {
    console.log(e);
  }
};

function run (generator) {
  const it = generator();

  function go(result) {
    if (result.done) return result.value;

    return result.value.then(function (value) {
      return go(it.next(value));
    }, function (error) {
      return go(it.throw(error));
    });
  }

  go(it.next());
}

run(g);

上面代码的 Generator 函数g之中,有一个异步操作getFoo,它返回的就是一个Promise对象。函数run用来处理这个Promise对象,并调用下一个next方法。

11、Promise.try()

实际开发中,经常遇到一种情况:不知道或者不想区分,函数f是同步函数还是异步操作,但是想用 Promise 来处理它。因为这样就可以不管f是否包含异步操作,都用then方法指定下一步流程,用catch方法处理f抛出的错误。一般就会采用下面的写法。

Promise.resolve().then(f)

上面的写法有一个缺点,就是如果f是同步函数,那么它会在本轮事件循环的末尾执行。

const f = () => console.log('now');
Promise.resolve().then(f);
console.log('next');
// next
// now

上面代码中,函数f是同步的,但是用 Promise 包装了以后,就变成异步执行了。

那么有没有一种方法,让同步函数同步执行,异步函数异步执行,并且让它们具有统一的 API 呢?回答是可以的,并且还有两种写法。第一种写法是用async函数来写。

const f = () => console.log('now');
(async () => f())();
console.log('next');
// now
// next

上面代码中,第二行是一个立即执行的匿名函数,会立即执行里面的async函数,因此如果f是同步的,就会得到同步的结果;如果f是异步的,就可以用then指定下一步,就像下面的写法。

(async () => f())()
.then(...)

需要注意的是,async () => f()会吃掉f()抛出的错误。所以,如果想捕获错误,要使用promise.catch方法。

(async () => f())()
.then(...)
.catch(...)

第二种写法是使用new Promise()

const f = () => console.log('now');
(
  () => new Promise(
    resolve => resolve(f())
  )
)();
console.log('next');
// now
// next

上面代码也是使用立即执行的匿名函数,执行new Promise()。这种情况下,同步函数也是同步执行的。

鉴于这是一个很常见的需求,所以现在有一个提案,提供Promise.try方法替代上面的写法。

const f = () => console.log('now');
Promise.try(f);
console.log('next');
// now
// next

事实上,Promise.try存在已久,Promise 库BluebirdQwhen,早就提供了这个方法。

由于Promise.try为所有操作提供了统一的处理机制,所以如果想用then方法管理流程,最好都用Promise.try包装一下。这样有许多好处,其中一点就是可以更好地管理异常。

function getUsername(userId) {
  return database.users.get({id: userId})
  .then(function(user) {
    return user.name;
  });
}

上面代码中,database.users.get()返回一个 Promise 对象,如果抛出异步错误,可以用catch方法捕获,就像下面这样写。

database.users.get({id: userId})
.then(...)
.catch(...)

但是database.users.get()可能还会抛出同步错误(比如数据库连接错误,具体要看实现方法),这时你就不得不用try...catch去捕获。

try {
  database.users.get({id: userId})
  .then(...)
  .catch(...)
} catch (e) {
  // ...
}

上面这样的写法就很笨拙了,这时就可以统一用promise.catch()捕获所有同步和异步的错误。

Promise.try(database.users.get({id: userId}))
  .then(...)
  .catch(...)

事实上,Promise.try就是模拟try代码块,就像promise.catch模拟的是catch代码块。

十一、Iterator 和 for...of 循环

1、Iterator(遍历器)的概念

JavaScript 原有的表示“集合”的数据结构,主要是数组(Array)和对象(Object),ES6 又添加了MapSet。这样就有了四种数据集合,用户还可以组合使用它们,定义自己的数据结构,比如数组的成员是MapMap的成员是对象。这样就需要一种统一的接口机制,来处理所有不同的数据结构。

遍历器(Iterator)就是这样一种机制。它是一种接口,为各种不同的数据结构提供统一的访问机制。任何数据结构只要部署 Iterator 接口,就可以完成遍历操作(即依次处理该数据结构的所有成员)。

Iterator 的作用有三个:一是为各种数据结构,提供一个统一的、简便的访问接口;二是使得数据结构的成员能够按某种次序排列;三是 ES6 创造了一种新的遍历命令for...of循环,Iterator 接口主要供for...of消费。

Iterator 的遍历过程是这样的。

(1)创建一个指针对象,指向当前数据结构的起始位置。也就是说,遍历器对象本质上,就是一个指针对象。

(2)第一次调用指针对象的next方法,可以将指针指向数据结构的第一个成员。

(3)第二次调用指针对象的next方法,指针就指向数据结构的第二个成员。

(4)不断调用指针对象的next方法,直到它指向数据结构的结束位置。

每一次调用next方法,都会返回数据结构的当前成员的信息。具体来说,就是返回一个包含valuedone两个属性的对象。其中,value属性是当前成员的值,done属性是一个布尔值,表示遍历是否结束。

下面是一个模拟next方法返回值的例子。

var it = makeIterator(['a', 'b']);

it.next() // { value: "a", done: false }
it.next() // { value: "b", done: false }
it.next() // { value: undefined, done: true }

function makeIterator(array) {
  var nextIndex = 0;
  return {
    next: function() {
      return nextIndex < array.length ?
        {value: array[nextIndex++], done: false} :
        {value: undefined, done: true};
    }
  };
}

上面代码定义了一个makeIterator函数,它是一个遍历器生成函数,作用就是返回一个遍历器对象。对数组['a', 'b']执行这个函数,就会返回该数组的遍历器对象(即指针对象)it

指针对象的next方法,用来移动指针。开始时,指针指向数组的开始位置。然后,每次调用next方法,指针就会指向数组的下一个成员。第一次调用,指向a;第二次调用,指向b

next方法返回一个对象,表示当前数据成员的信息。这个对象具有valuedone两个属性,value属性返回当前位置的成员,done属性是一个布尔值,表示遍历是否结束,即是否还有必要再一次调用next方法。

总之,调用指针对象的next方法,就可以遍历事先给定的数据结构。

对于遍历器对象来说,done: falsevalue: undefined属性都是可以省略的,因此上面的makeIterator函数可以简写成下面的形式。

function makeIterator(array) {
  var nextIndex = 0;
  return {
    next: function() {
      return nextIndex < array.length ?
        {value: array[nextIndex++]} :
        {done: true};
    }
  };
}

由于 Iterator 只是把接口规格加到数据结构之上,所以,遍历器与它所遍历的那个数据结构,实际上是分开的,完全可以写出没有对应数据结构的遍历器对象,或者说用遍历器对象模拟出数据结构。下面是一个无限运行的遍历器对象的例子。

var it = idMaker();

it.next().value // 0
it.next().value // 1
it.next().value // 2
// ...

function idMaker() {
  var index = 0;

  return {
    next: function() {
      return {value: index++, done: false};
    }
  };
}

上面的例子中,遍历器生成函数idMaker,返回一个遍历器对象(即指针对象)。但是并没有对应的数据结构,或者说,遍历器对象自己描述了一个数据结构出来。

如果使用 TypeScript 的写法,遍历器接口(Iterable)、指针对象(Iterator)和next方法返回值的规格可以描述如下。

interface Iterable {
  [Symbol.iterator]() : Iterator,
}

interface Iterator {
  next(value?: any) : IterationResult,
}

interface IterationResult {
  value: any,
  done: boolean,
}

2、默认 Iterator 接口 § 

Iterator 接口的目的,就是为所有数据结构,提供了一种统一的访问机制,即for...of循环(详见下文)。当使用for...of循环遍历某种数据结构时,该循环会自动去寻找 Iterator 接口。

一种数据结构只要部署了 Iterator 接口,我们就称这种数据结构是“可遍历的”(iterable)。

ES6 规定,默认的 Iterator 接口部署在数据结构的Symbol.iterator属性,或者说,一个数据结构只要具有Symbol.iterator属性,就可以认为是“可遍历的”(iterable)。Symbol.iterator属性本身是一个函数,就是当前数据结构默认的遍历器生成函数。执行这个函数,就会返回一个遍历器。至于属性名Symbol.iterator,它是一个表达式,返回Symbol对象的iterator属性,这是一个预定义好的、类型为 Symbol 的特殊值,所以要放在方括号内(参见《Symbol》一章)。

const obj = {
  [Symbol.iterator] : function () {
    return {
      next: function () {
        return {
          value: 1,
          done: true
        };
      }
    };
  }
};

上面代码中,对象obj是可遍历的(iterable),因为具有Symbol.iterator属性。执行这个属性,会返回一个遍历器对象。该对象的根本特征就是具有next方法。每次调用next方法,都会返回一个代表当前成员的信息对象,具有valuedone两个属性。

ES6 的有些数据结构原生具备 Iterator 接口(比如数组),即不用任何处理,就可以被for...of循环遍历。原因在于,这些数据结构原生部署了Symbol.iterator属性(详见下文),另外一些数据结构没有(比如对象)。凡是部署了Symbol.iterator属性的数据结构,就称为部署了遍历器接口。调用这个接口,就会返回一个遍历器对象。

原生具备 Iterator 接口的数据结构如下。

  • Array
  • Map
  • Set
  • String
  • TypedArray
  • 函数的 arguments 对象
  • NodeList 对象

下面的例子是数组的Symbol.iterator属性。

let arr = ['a', 'b', 'c'];
let iter = arr[Symbol.iterator]();

iter.next() // { value: 'a', done: false }
iter.next() // { value: 'b', done: false }
iter.next() // { value: 'c', done: false }
iter.next() // { value: undefined, done: true }

上面代码中,变量arr是一个数组,原生就具有遍历器接口,部署在arrSymbol.iterator属性上面。所以,调用这个属性,就得到遍历器对象。

对于原生部署 Iterator 接口的数据结构,不用自己写遍历器生成函数,for...of循环会自动遍历它们。除此之外,其他数据结构(主要是对象)的 Iterator 接口,都需要自己在Symbol.iterator属性上面部署,这样才会被for...of循环遍历。

对象(Object)之所以没有默认部署 Iterator 接口,是因为对象的哪个属性先遍历,哪个属性后遍历是不确定的,需要开发者手动指定。本质上,遍历器是一种线性处理,对于任何非线性的数据结构,部署遍历器接口,就等于部署一种线性转换。不过,严格地说,对象部署遍历器接口并不是很必要,因为这时对象实际上被当作 Map 结构使用,ES5 没有 Map 结构,而 ES6 原生提供了。

一个对象如果要具备可被for...of循环调用的 Iterator 接口,就必须在Symbol.iterator的属性上部署遍历器生成方法(原型链上的对象具有该方法也可)。

class RangeIterator {
  constructor(start, stop) {
    this.value = start;
    this.stop = stop;
  }

  [Symbol.iterator]() { return this; }

  next() {
    var value = this.value;
    if (value < this.stop) {
      this.value++;
      return {done: false, value: value};
    }
    return {done: true, value: undefined};
  }
}

function range(start, stop) {
  return new RangeIterator(start, stop);
}

for (var value of range(0, 3)) {
  console.log(value); // 0, 1, 2
}

上面代码是一个类部署 Iterator 接口的写法。Symbol.iterator属性对应一个函数,执行后返回当前对象的遍历器对象。

下面是通过遍历器实现指针结构的例子。

function Obj(value) {
  this.value = value;
  this.next = null;
}

Obj.prototype[Symbol.iterator] = function() {
  var iterator = { next: next };

  var current = this;

  function next() {
    if (current) {
      var value = current.value;
      current = current.next;
      return { done: false, value: value };
    } else {
      return { done: true };
    }
  }
  return iterator;
}

var one = new Obj(1);
var two = new Obj(2);
var three = new Obj(3);

one.next = two;
two.next = three;

for (var i of one){
  console.log(i); // 1, 2, 3
}

上面代码首先在构造函数的原型链上部署Symbol.iterator方法,调用该方法会返回遍历器对象iterator,调用该对象的next方法,在返回一个值的同时,自动将内部指针移到下一个实例。

下面是另一个为对象添加 Iterator 接口的例子。

let obj = {
  data: [ 'hello', 'world' ],
  [Symbol.iterator]() {
    const self = this;
    let index = 0;
    return {
      next() {
        if (index < self.data.length) {
          return {
            value: self.data[index++],
            done: false
          };
        } else {
          return { value: undefined, done: true };
        }
      }
    };
  }
};

对于类似数组的对象(存在数值键名和length属性),部署 Iterator 接口,有一个简便方法,就是Symbol.iterator方法直接引用数组的 Iterator 接口。

NodeList.prototype[Symbol.iterator] = Array.prototype[Symbol.iterator];
// 或者
NodeList.prototype[Symbol.iterator] = [][Symbol.iterator];

[...document.querySelectorAll('div')] // 可以执行了

NodeList 对象是类似数组的对象,本来就具有遍历接口,可以直接遍历。上面代码中,我们将它的遍历接口改成数组的Symbol.iterator属性,可以看到没有任何影响。

下面是另一个类似数组的对象调用数组的Symbol.iterator方法的例子。

let iterable = {
  0: 'a',
  1: 'b',
  2: 'c',
  length: 3,
  [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator]
};
for (let item of iterable) {
  console.log(item); // 'a', 'b', 'c'
}

注意,普通对象部署数组的Symbol.iterator方法,并无效果。

let iterable = {
  a: 'a',
  b: 'b',
  c: 'c',
  length: 3,
  [Symbol.iterator]: Array.prototype[Symbol.iterator]
};
for (let item of iterable) {
  console.log(item); // undefined, undefined, undefined
}

如果Symbol.iterator方法对应的不是遍历器生成函数(即会返回一个遍历器对象),解释引擎将会报错。

var obj = {};

obj[Symbol.iterator] = () => 1;

[...obj] // TypeError: [] is not a function

上面代码中,变量objSymbol.iterator方法对应的不是遍历器生成函数,因此报错。

有了遍历器接口,数据结构就可以用for...of循环遍历(详见下文),也可以使用while循环遍历。

var $iterator = ITERABLE[Symbol.iterator]();
var $result = $iterator.next();
while (!$result.done) {
  var x = $result.value;
  // ...
  $result = $iterator.next();
}

上面代码中,ITERABLE代表某种可遍历的数据结构,$iterator是它的遍历器对象。遍历器对象每次移动指针(next方法),都检查一下返回值的done属性,如果遍历还没结束,就移动遍历器对象的指针到下一步(next方法),不断循环。

3、调用 Iterator 接口的场合

有一些场合会默认调用 Iterator 接口(即Symbol.iterator方法),除了下文会介绍的for...of循环,还有几个别的场合。

(1)解构赋值

对数组和 Set 结构进行解构赋值时,会默认调用Symbol.iterator方法。

let set = new Set().add('a').add('b').add('c');

let [x,y] = set;
// x='a'; y='b'

let [first, ...rest] = set;
// first='a'; rest=['b','c'];

(2)扩展运算符

扩展运算符(...)也会调用默认的 Iterator 接口。

// 例一
var str = 'hello';
[...str] //  ['h','e','l','l','o']

// 例二
let arr = ['b', 'c'];
['a', ...arr, 'd']
// ['a', 'b', 'c', 'd']

上面代码的扩展运算符内部就调用 Iterator 接口。

实际上,这提供了一种简便机制,可以将任何部署了 Iterator 接口的数据结构,转为数组。也就是说,只要某个数据结构部署了 Iterator 接口,就可以对它使用扩展运算符,将其转为数组。

let arr = [...iterable];

(3)yield*

yield*后面跟的是一个可遍历的结构,它会调用该结构的遍历器接口。

let generator = function* () {
  yield 1;
  yield* [2,3,4];
  yield 5;
};

var iterator = generator();

iterator.next() // { value: 1, done: false }
iterator.next() // { value: 2, done: false }
iterator.next() // { value: 3, done: false }
iterator.next() // { value: 4, done: false }
iterator.next() // { value: 5, done: false }
iterator.next() // { value: undefined, done: true }

(4)其他场合

由于数组的遍历会调用遍历器接口,所以任何接受数组作为参数的场合,其实都调用了遍历器接口。下面是一些例子。

  • for...of
  • Array.from()
  • Map(), Set(), WeakMap(), WeakSet()(比如new Map([['a',1],['b',2]])
  • Promise.all()
  • Promise.race()

 4、字符串的 Iterator 接口

字符串是一个类似数组的对象,也原生具有 Iterator 接口。

var someString = "hi";
typeof someString[Symbol.iterator]
// "function"

var iterator = someString[Symbol.iterator]();

iterator.next()  // { value: "h", done: false }
iterator.next()  // { value: "i", done: false }
iterator.next()  // { value: undefined, done: true }

上面代码中,调用Symbol.iterator方法返回一个遍历器对象,在这个遍历器上可以调用 next 方法,实现对于字符串的遍历。

可以覆盖原生的Symbol.iterator方法,达到修改遍历器行为的目的。

var str = new String("hi");

[...str] // ["h", "i"]

str[Symbol.iterator] = function() {
  return {
    next: function() {
      if (this._first) {
        this._first = false;
        return { value: "bye", done: false };
      } else {
        return { done: true };
      }
    },
    _first: true
  };
};

[...str] // ["bye"]
str // "hi"

上面代码中,字符串 str 的Symbol.iterator方法被修改了,所以扩展运算符(...)返回的值变成了bye,而字符串本身还是hi

5、Iterator 接口与 Generator 函数 § 

Symbol.iterator方法的最简单实现,还是使用下一章要介绍的 Generator 函数。

let myIterable = {
  [Symbol.iterator]: function* () {
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
  }
}
[...myIterable] // [1, 2, 3]

// 或者采用下面的简洁写法

let obj = {
  * [Symbol.iterator]() {
    yield 'hello';
    yield 'world';
  }
};

for (let x of obj) {
  console.log(x);
}
// "hello"
// "world"

上面代码中,Symbol.iterator方法几乎不用部署任何代码,只要用 yield 命令给出每一步的返回值即可。

6、遍历器对象的 return(),throw()

遍历器对象除了具有next方法,还可以具有return方法和throw方法。如果你自己写遍历器对象生成函数,那么next方法是必须部署的,return方法和throw方法是否部署是可选的。

return方法的使用场合是,如果for...of循环提前退出(通常是因为出错,或者有break语句),就会调用return方法。如果一个对象在完成遍历前,需要清理或释放资源,就可以部署return方法。

function readLinesSync(file) {
  return {
    [Symbol.iterator]() {
      return {
        next() {
          return { done: false };
        },
        return() {
          file.close();
          return { done: true };
        }
      };
    },
  };
}

上面代码中,函数readLinesSync接受一个文件对象作为参数,返回一个遍历器对象,其中除了next方法,还部署了return方法。下面的两种情况,都会触发执行return方法。

// 情况一
for (let line of readLinesSync(fileName)) {
  console.log(line);
  break;
}

// 情况二
for (let line of readLinesSync(fileName)) {
  console.log(line);
  throw new Error();
}

上面代码中,情况一输出文件的第一行以后,就会执行return方法,关闭这个文件;情况二会在执行return方法关闭文件之后,再抛出错误。

注意,return方法必须返回一个对象,这是 Generator 规格决定的。

throw方法主要是配合 Generator 函数使用,一般的遍历器对象用不到这个方法。请参阅《Generator 函数》一章。

7、for...of 循环

ES6 借鉴 C++、Java、C# 和 Python 语言,引入了for...of循环,作为遍历所有数据结构的统一的方法。

一个数据结构只要部署了Symbol.iterator属性,就被视为具有 iterator 接口,就可以用for...of循环遍历它的成员。也就是说,for...of循环内部调用的是数据结构的Symbol.iterator方法。

for...of循环可以使用的范围包括数组、Set 和 Map 结构、某些类似数组的对象(比如arguments对象、DOM NodeList 对象)、后文的 Generator 对象,以及字符串。

数组

数组原生具备iterator接口(即默认部署了Symbol.iterator属性),for...of循环本质上就是调用这个接口产生的遍历器,可以用下面的代码证明。

const arr = ['red', 'green', 'blue'];

for(let v of arr) {
  console.log(v); // red green blue
}

const obj = {};
obj[Symbol.iterator] = arr[Symbol.iterator].bind(arr);

for(let v of obj) {
  console.log(v); // red green blue
}

上面代码中,空对象obj部署了数组arrSymbol.iterator属性,结果objfor...of循环,产生了与arr完全一样的结果。

for...of循环可以代替数组实例的forEach方法。

const arr = ['red', 'green', 'blue'];

arr.forEach(function (element, index) {
  console.log(element); // red green blue
  console.log(index);   // 0 1 2
});

JavaScript 原有的for...in循环,只能获得对象的键名,不能直接获取键值。ES6 提供for...of循环,允许遍历获得键值。

var arr = ['a', 'b', 'c', 'd'];

for (let a in arr) {
  console.log(a); // 0 1 2 3
}

for (let a of arr) {
  console.log(a); // a b c d
}

上面代码表明,for...in循环读取键名,for...of循环读取键值。如果要通过for...of循环,获取数组的索引,可以借助数组实例的entries方法和keys方法(参见《数组的扩展》一章)。

for...of循环调用遍历器接口,数组的遍历器接口只返回具有数字索引的属性。这一点跟for...in循环也不一样。

let arr = [3, 5, 7];
arr.foo = 'hello';

for (let i in arr) {
  console.log(i); // "0", "1", "2", "foo"
}

for (let i of arr) {
  console.log(i); //  "3", "5", "7"
}

上面代码中,for...of循环不会返回数组arrfoo属性。

Set 和 Map 结构

Set 和 Map 结构也原生具有 Iterator 接口,可以直接使用for...of循环。

var engines = new Set(["Gecko", "Trident", "Webkit", "Webkit"]);
for (var e of engines) {
  console.log(e);
}
// Gecko
// Trident
// Webkit

var es6 = new Map();
es6.set("edition", 6);
es6.set("committee", "TC39");
es6.set("standard", "ECMA-262");
for (var [name, value] of es6) {
  console.log(name + ": " + value);
}
// edition: 6
// committee: TC39
// standard: ECMA-262

上面代码演示了如何遍历 Set 结构和 Map 结构。值得注意的地方有两个,首先,遍历的顺序是按照各个成员被添加进数据结构的顺序。其次,Set 结构遍历时,返回的是一个值,而 Map 结构遍历时,返回的是一个数组,该数组的两个成员分别为当前 Map 成员的键名和键值。

let map = new Map().set('a', 1).set('b', 2);
for (let pair of map) {
  console.log(pair);
}
// ['a', 1]
// ['b', 2]

for (let [key, value] of map) {
  console.log(key + ' : ' + value);
}
// a : 1
// b : 2

计算生成的数据结构

有些数据结构是在现有数据结构的基础上,计算生成的。比如,ES6 的数组、Set、Map 都部署了以下三个方法,调用后都返回遍历器对象。

  • entries() 返回一个遍历器对象,用来遍历[键名, 键值]组成的数组。对于数组,键名就是索引值;对于 Set,键名与键值相同。Map 结构的 Iterator 接口,默认就是调用entries方法。
  • keys() 返回一个遍历器对象,用来遍历所有的键名。
  • values() 返回一个遍历器对象,用来遍历所有的键值。

这三个方法调用后生成的遍历器对象,所遍历的都是计算生成的数据结构。

let arr = ['a', 'b', 'c'];
for (let pair of arr.entries()) {
  console.log(pair);
}
// [0, 'a']
// [1, 'b']
// [2, 'c']

类似数组的对象

类似数组的对象包括好几类。下面是for...of循环用于字符串、DOM NodeList 对象、arguments对象的例子。

// 字符串
let str = "hello";

for (let s of str) {
  console.log(s); // h e l l o
}

// DOM NodeList对象
let paras = document.querySelectorAll("p");

for (let p of paras) {
  p.classList.add("test");
}

// arguments对象
function printArgs() {
  for (let x of arguments) {
    console.log(x);
  }
}
printArgs('a', 'b');
// 'a'
// 'b'

对于字符串来说,for...of循环还有一个特点,就是会正确识别 32 位 UTF-16 字符。

for (let x of 'a\uD83D\uDC0A') {
  console.log(x);
}
// 'a'
// '\uD83D\uDC0A'

并不是所有类似数组的对象都具有 Iterator 接口,一个简便的解决方法,就是使用Array.from方法将其转为数组。

let arrayLike = { length: 2, 0: 'a', 1: 'b' };

// 报错
for (let x of arrayLike) {
  console.log(x);
}

// 正确
for (let x of Array.from(arrayLike)) {
  console.log(x);
}

对象

对于普通的对象,for...of结构不能直接使用,会报错,必须部署了 Iterator 接口后才能使用。但是,这样情况下,for...in循环依然可以用来遍历键名。

let es6 = {
  edition: 6,
  committee: "TC39",
  standard: "ECMA-262"
};

for (let e in es6) {
  console.log(e);
}
// edition
// committee
// standard

for (let e of es6) {
  console.log(e);
}
// TypeError: es6[Symbol.iterator] is not a function

上面代码表示,对于普通的对象,for...in循环可以遍历键名,for...of循环会报错。

一种解决方法是,使用Object.keys方法将对象的键名生成一个数组,然后遍历这个数组。

for (var key of Object.keys(someObject)) {
  console.log(key + ': ' + someObject[key]);
}

另一个方法是使用 Generator 函数将对象重新包装一下。

function* entries(obj) {
  for (let key of Object.keys(obj)) {
    yield [key, obj[key]];
  }
}

for (let [key, value] of entries(obj)) {
  console.log(key, '->', value);
}
// a -> 1
// b -> 2
// c -> 3

与其他遍历语法的比较

以数组为例,JavaScript 提供多种遍历语法。最原始的写法就是for循环。

for (var index = 0; index < myArray.length; index++) {
  console.log(myArray[index]);
}

这种写法比较麻烦,因此数组提供内置的forEach方法。

myArray.forEach(function (value) {
  console.log(value);
});

这种写法的问题在于,无法中途跳出forEach循环,break命令或return命令都不能奏效。

for...in循环可以遍历数组的键名。

for (var index in myArray) {
  console.log(myArray[index]);
}

for...in循环有几个缺点。

  • 数组的键名是数字,但是for...in循环是以字符串作为键名“0”、“1”、“2”等等。
  • for...in循环不仅遍历数字键名,还会遍历手动添加的其他键,甚至包括原型链上的键。
  • 某些情况下,for...in循环会以任意顺序遍历键名。

总之,for...in循环主要是为遍历对象而设计的,不适用于遍历数组。

for...of循环相比上面几种做法,有一些显著的优点。

for (let value of myArray) {
  console.log(value);
}
  • 有着同for...in一样的简洁语法,但是没有for...in那些缺点。
  • 不同于forEach方法,它可以与breakcontinuereturn配合使用。
  • 提供了遍历所有数据结构的统一操作接口。

下面是一个使用 break 语句,跳出for...of循环的例子。

for (var n of fibonacci) {
  if (n > 1000)
    break;
  console.log(n);
}

上面的例子,会输出斐波纳契数列小于等于 1000 的项。如果当前项大于 1000,就会使用break语句跳出for...of循环。

十二、Generator 函数的语法

1、

简介

基本概念

Generator 函数是 ES6 提供的一种异步编程解决方案,语法行为与传统函数完全不同。本章详细介绍 Generator 函数的语法和 API,它的异步编程应用请看《Generator 函数的异步应用》一章。

Generator 函数有多种理解角度。语法上,首先可以把它理解成,Generator 函数是一个状态机,封装了多个内部状态。

执行 Generator 函数会返回一个遍历器对象,也就是说,Generator 函数除了状态机,还是一个遍历器对象生成函数。返回的遍历器对象,可以依次遍历 Generator 函数内部的每一个状态。

形式上,Generator 函数是一个普通函数,但是有两个特征。一是,function关键字与函数名之间有一个星号;二是,函数体内部使用yield表达式,定义不同的内部状态(yield在英语里的意思就是“产出”)。

function* helloWorldGenerator() {
  yield 'hello';
  yield 'world';
  return 'ending';
}

var hw = helloWorldGenerator();

上面代码定义了一个 Generator 函数helloWorldGenerator,它内部有两个yield表达式(helloworld),即该函数有三个状态:hello,world 和 return 语句(结束执行)。

然后,Generator 函数的调用方法与普通函数一样,也是在函数名后面加上一对圆括号。不同的是,调用 Generator 函数后,该函数并不执行,返回的也不是函数运行结果,而是一个指向内部状态的指针对象,也就是上一章介绍的遍历器对象(Iterator Object)。

下一步,必须调用遍历器对象的next方法,使得指针移向下一个状态。也就是说,每次调用next方法,内部指针就从函数头部或上一次停下来的地方开始执行,直到遇到下一个yield表达式(或return语句)为止。换言之,Generator 函数是分段执行的,yield表达式是暂停执行的标记,而next方法可以恢复执行。

hw.next()
// { value: 'hello', done: false }

hw.next()
// { value: 'world', done: false }

hw.next()
// { value: 'ending', done: true }

hw.next()
// { value: undefined, done: true }

上面代码一共调用了四次next方法。

第一次调用,Generator 函数开始执行,直到遇到第一个yield表达式为止。next方法返回一个对象,它的value属性就是当前yield表达式的值hellodone属性的值false,表示遍历还没有结束。

第二次调用,Generator 函数从上次yield表达式停下的地方,一直执行到下一个yield表达式。next方法返回的对象的value属性就是当前yield表达式的值worlddone属性的值false,表示遍历还没有结束。

第三次调用,Generator 函数从上次yield表达式停下的地方,一直执行到return语句(如果没有return语句,就执行到函数结束)。next方法返回的对象的value属性,就是紧跟在return语句后面的表达式的值(如果没有return语句,则value属性的值为undefined),done属性的值true,表示遍历已经结束。

第四次调用,此时 Generator 函数已经运行完毕,next方法返回对象的value属性为undefineddone属性为true。以后再调用next方法,返回的都是这个值。

总结一下,调用 Generator 函数,返回一个遍历器对象,代表 Generator 函数的内部指针。以后,每次调用遍历器对象的next方法,就会返回一个有着valuedone两个属性的对象。value属性表示当前的内部状态的值,是yield表达式后面那个表达式的值;done属性是一个布尔值,表示是否遍历结束。

ES6 没有规定,function关键字与函数名之间的星号,写在哪个位置。这导致下面的写法都能通过。

function * foo(x, y) { ··· }
function *foo(x, y) { ··· }
function* foo(x, y) { ··· }
function*foo(x, y) { ··· }

由于 Generator 函数仍然是普通函数,所以一般的写法是上面的第三种,即星号紧跟在function关键字后面。本书也采用这种写法。

yield 表达式

由于 Generator 函数返回的遍历器对象,只有调用next方法才会遍历下一个内部状态,所以其实提供了一种可以暂停执行的函数。yield表达式就是暂停标志。

遍历器对象的next方法的运行逻辑如下。

(1)遇到yield表达式,就暂停执行后面的操作,并将紧跟在yield后面的那个表达式的值,作为返回的对象的value属性值。

(2)下一次调用next方法时,再继续往下执行,直到遇到下一个yield表达式。

(3)如果没有再遇到新的yield表达式,就一直运行到函数结束,直到return语句为止,并将return语句后面的表达式的值,作为返回的对象的value属性值。

(4)如果该函数没有return语句,则返回的对象的value属性值为undefined

需要注意的是,yield表达式后面的表达式,只有当调用next方法、内部指针指向该语句时才会执行,因此等于为 JavaScript 提供了手动的“惰性求值”(Lazy Evaluation)的语法功能。

function* gen() {
  yield  123 + 456;
}

上面代码中,yield后面的表达式123 + 456,不会立即求值,只会在next方法将指针移到这一句时,才会求值。

yield表达式与return语句既有相似之处,也有区别。相似之处在于,都能返回紧跟在语句后面的那个表达式的值。区别在于每次遇到yield,函数暂停执行,下一次再从该位置继续向后执行,而return语句不具备位置记忆的功能。一个函数里面,只能执行一次(或者说一个)return语句,但是可以执行多次(或者说多个)yield表达式。正常函数只能返回一个值,因为只能执行一次return;Generator 函数可以返回一系列的值,因为可以有任意多个yield。从另一个角度看,也可以说 Generator 生成了一系列的值,这也就是它的名称的来历(英语中,generator 这个词是“生成器”的意思)。

Generator 函数可以不用yield表达式,这时就变成了一个单纯的暂缓执行函数。

function* f() {
  console.log('执行了!')
}

var generator = f();

setTimeout(function () {
  generator.next()
}, 2000);

上面代码中,函数f如果是普通函数,在为变量generator赋值时就会执行。但是,函数f是一个 Generator 函数,就变成只有调用next方法时,函数f才会执行。

另外需要注意,yield表达式只能用在 Generator 函数里面,用在其他地方都会报错。

(function (){
  yield 1;
})()
// SyntaxError: Unexpected number

上面代码在一个普通函数中使用yield表达式,结果产生一个句法错误。

下面是另外一个例子。

var arr = [1, [[2, 3], 4], [5, 6]];

var flat = function* (a) {
  a.forEach(function (item) {
    if (typeof item !== 'number') {
      yield* flat(item);
    } else {
      yield item;
    }
  });
};

for (var f of flat(arr)){
  console.log(f);
}

上面代码也会产生句法错误,因为forEach方法的参数是一个普通函数,但是在里面使用了yield表达式(这个函数里面还使用了yield*表达式,详细介绍见后文)。一种修改方法是改用for循环。

var arr = [1, [[2, 3], 4], [5, 6]];

var flat = function* (a) {
  var length = a.length;
  for (var i = 0; i < length; i++) {
    var item = a[i];
    if (typeof item !== 'number') {
      yield* flat(item);
    } else {
      yield item;
    }
  }
};

for (var f of flat(arr)) {
  console.log(f);
}
// 1, 2, 3, 4, 5, 6

另外,yield表达式如果用在另一个表达式之中,必须放在圆括号里面。

function* demo() {
  console.log('Hello' + yield); // SyntaxError
  console.log('Hello' + yield 123); // SyntaxError

  console.log('Hello' + (yield)); // OK
  console.log('Hello' + (yield 123)); // OK
}

yield表达式用作函数参数或放在赋值表达式的右边,可以不加括号。

function* demo() {
  foo(yield 'a', yield 'b'); // OK
  let input = yield; // OK
}

与 Iterator 接口的关系

上一章说过,任意一个对象的Symbol.iterator方法,等于该对象的遍历器生成函数,调用该函数会返回该对象的一个遍历器对象。

由于 Generator 函数就是遍历器生成函数,因此可以把 Generator 赋值给对象的Symbol.iterator属性,从而使得该对象具有 Iterator 接口。

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

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

上面代码中,Generator 函数赋值给Symbol.iterator属性,从而使得myIterable对象具有了 Iterator 接口,可以被...运算符遍历了。

Generator 函数执行后,返回一个遍历器对象。该对象本身也具有Symbol.iterator属性,执行后返回自身。

function* gen(){
  // some code
}

var g = gen();

g[Symbol.iterator]() === g
// true

上面代码中,gen是一个 Generator 函数,调用它会生成一个遍历器对象g。它的Symbol.iterator属性,也是一个遍历器对象生成函数,执行后返回它自己。

next 方法的参数

yield表达式本身没有返回值,或者说总是返回undefinednext方法可以带一个参数,该参数就会被当作上一个yield表达式的返回值。

function* f() {
  for(var i = 0; true; i++) {
    var reset = yield i;
    if(reset) { i = -1; }
  }
}

var g = f();

g.next() // { value: 0, done: false }
g.next() // { value: 1, done: false }
g.next(true) // { value: 0, done: false }

上面代码先定义了一个可以无限运行的 Generator 函数f,如果next方法没有参数,每次运行到yield表达式,变量reset的值总是undefined。当next方法带一个参数true时,变量reset就被重置为这个参数(即true),因此i会等于-1,下一轮循环就会从-1开始递增。

这个功能有很重要的语法意义。Generator 函数从暂停状态到恢复运行,它的上下文状态(context)是不变的。通过next方法的参数,就有办法在 Generator 函数开始运行之后,继续向函数体内部注入值。也就是说,可以在 Generator 函数运行的不同阶段,从外部向内部注入不同的值,从而调整函数行为。

再看一个例子。

function* foo(x) {
  var y = 2 * (yield (x + 1));
  var z = yield (y / 3);
  return (x + y + z);
}

var a = foo(5);
a.next() // Object{value:6, done:false}
a.next() // Object{value:NaN, done:false}
a.next() // Object{value:NaN, done:true}

var b = foo(5);
b.next() // { value:6, done:false }
b.next(12) // { value:8, done:false }
b.next(13) // { value:42, done:true }

上面代码中,第二次运行next方法的时候不带参数,导致 y 的值等于2 * undefined(即NaN),除以 3 以后还是NaN,因此返回对象的value属性也等于NaN。第三次运行Next方法的时候不带参数,所以z等于undefined,返回对象的value属性等于5 + NaN + undefined,即NaN

如果向next方法提供参数,返回结果就完全不一样了。上面代码第一次调用bnext方法时,返回x+1的值6;第二次调用next方法,将上一次yield表达式的值设为12,因此y等于24,返回y / 3的值8;第三次调用next方法,将上一次yield表达式的值设为13,因此z等于13,这时x等于5y等于24,所以return语句的值等于42

注意,由于next方法的参数表示上一个yield表达式的返回值,所以在第一次使用next方法时,传递参数是无效的。V8 引擎直接忽略第一次使用next方法时的参数,只有从第二次使用next方法开始,参数才是有效的。从语义上讲,第一个next方法用来启动遍历器对象,所以不用带有参数。

再看一个通过next方法的参数,向 Generator 函数内部输入值的例子。

function* dataConsumer() {
  console.log('Started');
  console.log(`1. ${yield}`);
  console.log(`2. ${yield}`);
  return 'result';
}

let genObj = dataConsumer();
genObj.next();
// Started
genObj.next('a')
// 1. a
genObj.next('b')
// 2. b

上面代码是一个很直观的例子,每次通过next方法向 Generator 函数输入值,然后打印出来。

如果想要第一次调用next方法时,就能够输入值,可以在 Generator 函数外面再包一层。

function wrapper(generatorFunction) {
  return function (...args) {
    let generatorObject = generatorFunction(...args);
    generatorObject.next();
    return generatorObject;
  };
}

const wrapped = wrapper(function* () {
  console.log(`First input: ${yield}`);
  return 'DONE';
});

wrapped().next('hello!')
// First input: hello!

上面代码中,Generator 函数如果不用wrapper先包一层,是无法第一次调用next方法,就输入参数的。

3、for...of 循环 § 

for...of循环可以自动遍历 Generator 函数时生成的Iterator对象,且此时不再需要调用next方法。

function* foo() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
  yield 4;
  yield 5;
  return 6;
}

for (let v of foo()) {
  console.log(v);
}
// 1 2 3 4 5

上面代码使用for...of循环,依次显示 5 个yield表达式的值。这里需要注意,一旦next方法的返回对象的done属性为truefor...of循环就会中止,且不包含该返回对象,所以上面代码的return语句返回的6,不包括在for...of循环之中。

下面是一个利用 Generator 函数和for...of循环,实现斐波那契数列的例子。

function* fibonacci() {
  let [prev, curr] = [0, 1];
  for (;;) {
    yield curr;
    [prev, curr] = [curr, prev + curr];
  }
}

for (let n of fibonacci()) {
  if (n > 1000) break;
  console.log(n);
}

从上面代码可见,使用for...of语句时不需要使用next方法。

利用for...of循环,可以写出遍历任意对象(object)的方法。原生的 JavaScript 对象没有遍历接口,无法使用for...of循环,通过 Generator 函数为它加上这个接口,就可以用了。

function* objectEntries(obj) {
  let propKeys = Reflect.ownKeys(obj);

  for (let propKey of propKeys) {
    yield [propKey, obj[propKey]];
  }
}

let jane = { first: 'Jane', last: 'Doe' };

for (let [key, value] of objectEntries(jane)) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe

上面代码中,对象jane原生不具备 Iterator 接口,无法用for...of遍历。这时,我们通过 Generator 函数objectEntries为它加上遍历器接口,就可以用for...of遍历了。加上遍历器接口的另一种写法是,将 Generator 函数加到对象的Symbol.iterator属性上面。

function* objectEntries() {
  let propKeys = Object.keys(this);

  for (let propKey of propKeys) {
    yield [propKey, this[propKey]];
  }
}

let jane = { first: 'Jane', last: 'Doe' };

jane[Symbol.iterator] = objectEntries;

for (let [key, value] of jane) {
  console.log(`${key}: ${value}`);
}
// first: Jane
// last: Doe

除了for...of循环以外,扩展运算符(...)、解构赋值和Array.from方法内部调用的,都是遍历器接口。这意味着,它们都可以将 Generator 函数返回的 Iterator 对象,作为参数。

function* numbers () {
  yield 1
  yield 2
  return 3
  yield 4
}

// 扩展运算符
[...numbers()] // [1, 2]

// Array.from 方法
Array.from(numbers()) // [1, 2]

// 解构赋值
let [x, y] = numbers();
x // 1
y // 2

// for...of 循环
for (let n of numbers()) {
  console.log(n)
}
// 1

4、Generator.prototype.throw() § 

Generator 函数返回的遍历器对象,都有一个throw方法,可以在函数体外抛出错误,然后在 Generator 函数体内捕获。

var g = function* () {
  try {
    yield;
  } catch (e) {
    console.log('内部捕获', e);
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  i.throw('a');
  i.throw('b');
} catch (e) {
  console.log('外部捕获', e);
}
// 内部捕获 a
// 外部捕获 b

上面代码中,遍历器对象i连续抛出两个错误。第一个错误被 Generator 函数体内的catch语句捕获。i第二次抛出错误,由于 Generator 函数内部的catch语句已经执行过了,不会再捕捉到这个错误了,所以这个错误就被抛出了 Generator 函数体,被函数体外的catch语句捕获。

throw方法可以接受一个参数,该参数会被catch语句接收,建议抛出Error对象的实例。

var g = function* () {
  try {
    yield;
  } catch (e) {
    console.log(e);
  }
};

var i = g();
i.next();
i.throw(new Error('出错了!'));
// Error: 出错了!(…)

注意,不要混淆遍历器对象的throw方法和全局的throw命令。上面代码的错误,是用遍历器对象的throw方法抛出的,而不是用throw命令抛出的。后者只能被函数体外的catch语句捕获。

var g = function* () {
  while (true) {
    try {
      yield;
    } catch (e) {
      if (e != 'a') throw e;
      console.log('内部捕获', e);
    }
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  throw new Error('a');
  throw new Error('b');
} catch (e) {
  console.log('外部捕获', e);
}
// 外部捕获 [Error: a]

上面代码之所以只捕获了a,是因为函数体外的catch语句块,捕获了抛出的a错误以后,就不会再继续try代码块里面剩余的语句了。

如果 Generator 函数内部没有部署try...catch代码块,那么throw方法抛出的错误,将被外部try...catch代码块捕获。

var g = function* () {
  while (true) {
    yield;
    console.log('内部捕获', e);
  }
};

var i = g();
i.next();

try {
  i.throw('a');
  i.throw('b');
} catch (e) {
  console.log('外部捕获', e);
}
// 外部捕获 a

上面代码中,Generator 函数g内部没有部署try...catch代码块,所以抛出的错误直接被外部catch代码块捕获。

如果 Generator 函数内部和外部,都没有部署try...catch代码块,那么程序将报错,直接中断执行。

var gen = function* gen(){
  yield console.log('hello');
  yield console.log('world');
}

var g = gen();
g.next();
g.throw();
// hello
// Uncaught undefined

上面代码中,g.throw抛出错误以后,没有任何try...catch代码块可以捕获这个错误,导致程序报错,中断执行。

throw方法抛出的错误要被内部捕获,前提是必须至少执行过一次next方法。

function* gen() {
  try {
    yield 1;
  } catch (e) {
    console.log('内部捕获');
  }
}

var g = gen();
g.throw(1);
// Uncaught 1

上面代码中,g.throw(1)执行时,next方法一次都没有执行过。这时,抛出的错误不会被内部捕获,而是直接在外部抛出,导致程序出错。这种行为其实很好理解,因为第一次执行next方法,等同于启动执行 Generator 函数的内部代码,否则 Generator 函数还没有开始执行,这时throw方法抛错只可能抛出在函数外部。

throw方法被捕获以后,会附带执行下一条yield表达式。也就是说,会附带执行一次next方法。

var gen = function* gen(){
  try {
    yield console.log('a');
  } catch (e) {
    // ...
  }
  yield console.log('b');
  yield console.log('c');
}

var g = gen();
g.next() // a
g.throw() // b
g.next() // c

上面代码中,g.throw方法被捕获以后,自动执行了一次next方法,所以会打印b。另外,也可以看到,只要 Generator 函数内部部署了try...catch代码块,那么遍历器的throw方法抛出的错误,不影响下一次遍历。

另外,throw命令与g.throw方法是无关的,两者互不影响。

var gen = function* gen(){
  yield console.log('hello');
  yield console.log('world');
}

var g = gen();
g.next();

try {
  throw new Error();
} catch (e) {
  g.next();
}
// hello
// world

上面代码中,throw命令抛出的错误不会影响到遍历器的状态,所以两次执行next方法,都进行了正确的操作。

这种函数体内捕获错误的机制,大大方便了对错误的处理。多个yield表达式,可以只用一个try...catch代码块来捕获错误。如果使用回调函数的写法,想要捕获多个错误,就不得不为每个函数内部写一个错误处理语句,现在只在 Generator 函数内部写一次catch语句就可以了。

Generator 函数体外抛出的错误,可以在函数体内捕获;反过来,Generator 函数体内抛出的错误,也可以被函数体外的catch捕获。

function* foo() {
  var x = yield 3;
  var y = x.toUpperCase();
  yield y;
}

var it = foo();

it.next(); // { value:3, done:false }

try {
  it.next(42);
} catch (err) {
  console.log(err);
}

上面代码中,第二个next方法向函数体内传入一个参数 42,数值是没有toUpperCase方法的,所以会抛出一个 TypeError 错误,被函数体外的catch捕获。

一旦 Generator 执行过程中抛出错误,且没有被内部捕获,就不会再执行下去了。如果此后还调用next方法,将返回一个value属性等于undefineddone属性等于true的对象,即 JavaScript 引擎认为这个 Generator 已经运行结束了。

function* g() {
  yield 1;
  console.log('throwing an exception');
  throw new Error('generator broke!');
  yield 2;
  yield 3;
}

function log(generator) {
  var v;
  console.log('starting generator');
  try {
    v = generator.next();
    console.log('第一次运行next方法', v);
  } catch (err) {
    console.log('捕捉错误', v);
  }
  try {
    v = generator.next();
    console.log('第二次运行next方法', v);
  } catch (err) {
    console.log('捕捉错误', v);
  }
  try {
    v = generator.next();
    console.log('第三次运行next方法', v);
  } catch (err) {
    console.log('捕捉错误', v);
  }
  console.log('caller done');
}

log(g());
// starting generator
// 第一次运行next方法 { value: 1, done: false }
// throwing an exception
// 捕捉错误 { value: 1, done: false }
// 第三次运行next方法 { value: undefined, done: true }
// caller done

上面代码一共三次运行next方法,第二次运行的时候会抛出错误,然后第三次运行的时候,Generator 函数就已经结束了,不再执行下去了。

 5、Generator.prototype.return() § 

Generator 函数返回的遍历器对象,还有一个return方法,可以返回给定的值,并且终结遍历 Generator 函数。

function* gen() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

var g = gen();

g.next()        // { value: 1, done: false }
g.return('foo') // { value: "foo", done: true }
g.next()        // { value: undefined, done: true }

上面代码中,遍历器对象g调用return方法后,返回值的value属性就是return方法的参数foo。并且,Generator 函数的遍历就终止了,返回值的done属性为true,以后再调用next方法,done属性总是返回true

如果return方法调用时,不提供参数,则返回值的value属性为undefined

function* gen() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

var g = gen();

g.next()        // { value: 1, done: false }
g.return() // { value: undefined, done: true }

如果 Generator 函数内部有try...finally代码块,那么return方法会推迟到finally代码块执行完再执行。

function* numbers () {
  yield 1;
  try {
    yield 2;
    yield 3;
  } finally {
    yield 4;
    yield 5;
  }
  yield 6;
}
var g = numbers();
g.next() // { value: 1, done: false }
g.next() // { value: 2, done: false }
g.return(7) // { value: 4, done: false }
g.next() // { value: 5, done: false }
g.next() // { value: 7, done: true }

上面代码中,调用return方法后,就开始执行finally代码块,然后等到finally代码块执行完,再执行return方法。

6、next()、throw()、return() 的共同点 § 

next()throw()return()这三个方法本质上是同一件事,可以放在一起理解。它们的作用都是让 Generator 函数恢复执行,并且使用不同的语句替换yield表达式。

next()是将yield表达式替换成一个值。

const g = function* (x, y) {
  let result = yield x + y;
  return result;
};

const gen = g(1, 2);
gen.next(); // Object {value: 3, done: false}

gen.next(1); // Object {value: 1, done: true}
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = 1;

上面代码中,第二个next(1)方法就相当于将yield表达式替换成一个值1。如果next方法没有参数,就相当于替换成undefined

throw()是将yield表达式替换成一个throw语句。

gen.throw(new Error('出错了')); // Uncaught Error: 出错了
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = throw(new Error('出错了'));

return()是将yield表达式替换成一个return语句。

gen.return(2); // Object {value: 2, done: true}
// 相当于将 let result = yield x + y
// 替换成 let result = return 2;

7、yield* 表达式

如果在 Generator 函数内部,调用另一个 Generator 函数,默认情况下是没有效果的。

function* foo() {
  yield 'a';
  yield 'b';
}

function* bar() {
  yield 'x';
  foo();
  yield 'y';
}

for (let v of bar()){
  console.log(v);
}
// "x"
// "y"

上面代码中,foobar都是 Generator 函数,在bar里面调用foo,是不会有效果的。

这个就需要用到yield*表达式,用来在一个 Generator 函数里面执行另一个 Generator 函数。

function* bar() {
  yield 'x';
  yield* foo();
  yield 'y';
}

// 等同于
function* bar() {
  yield 'x';
  yield 'a';
  yield 'b';
  yield 'y';
}

// 等同于
function* bar() {
  yield 'x';
  for (let v of foo()) {
    yield v;
  }
  yield 'y';
}

for (let v of bar()){
  console.log(v);
}
// "x"
// "a"
// "b"
// "y"

再来看一个对比的例子。

function* inner() {
  yield 'hello!';
}

function* outer1() {
  yield 'open';
  yield inner();
  yield 'close';
}

var gen = outer1()
gen.next().value // "open"
gen.next().value // 返回一个遍历器对象
gen.next().value // "close"

function* outer2() {
  yield 'open'
  yield* inner()
  yield 'close'
}

var gen = outer2()
gen.next().value // "open"
gen.next().value // "hello!"
gen.next().value // "close"

上面例子中,outer2使用了yield*outer1没使用。结果就是,outer1返回一个遍历器对象,outer2返回该遍历器对象的内部值。

从语法角度看,如果yield表达式后面跟的是一个遍历器对象,需要在yield表达式后面加上星号,表明它返回的是一个遍历器对象。这被称为yield*表达式。

let delegatedIterator = (function* () {
  yield 'Hello!';
  yield 'Bye!';
}());

let delegatingIterator = (function* () {
  yield 'Greetings!';
  yield* delegatedIterator;
  yield 'Ok, bye.';
}());

for(let value of delegatingIterator) {
  console.log(value);
}
// "Greetings!
// "Hello!"
// "Bye!"
// "Ok, bye."

上面代码中,delegatingIterator是代理者,delegatedIterator是被代理者。由于yield* delegatedIterator语句得到的值,是一个遍历器,所以要用星号表示。运行结果就是使用一个遍历器,遍历了多个 Generator 函数,有递归的效果。

yield*后面的 Generator 函数(没有return语句时),等同于在 Generator 函数内部,部署一个for...of循环。

function* concat(iter1, iter2) {
  yield* iter1;
  yield* iter2;
}

// 等同于

function* concat(iter1, iter2) {
  for (var value of iter1) {
    yield value;
  }
  for (var value of iter2) {
    yield value;
  }
}

上面代码说明,yield*后面的 Generator 函数(没有return语句时),不过是for...of的一种简写形式,完全可以用后者替代前者。反之,在有return语句时,则需要用var value = yield* iterator的形式获取return语句的值。

如果yield*后面跟着一个数组,由于数组原生支持遍历器,因此就会遍历数组成员。

function* gen(){
  yield* ["a", "b", "c"];
}

gen().next() // { value:"a", done:false }

上面代码中,yield命令后面如果不加星号,返回的是整个数组,加了星号就表示返回的是数组的遍历器对象。

实际上,任何数据结构只要有 Iterator 接口,就可以被yield*遍历。

let read = (function* () {
  yield 'hello';
  yield* 'hello';
})();

read.next().value // "hello"
read.next().value // "h"

上面代码中,yield表达式返回整个字符串,yield*语句返回单个字符。因为字符串具有 Iterator 接口,所以被yield*遍历。

如果被代理的 Generator 函数有return语句,那么就可以向代理它的 Generator 函数返回数据。

function* foo() {
  yield 2;
  yield 3;
  return "foo";
}

function* bar() {
  yield 1;
  var v = yield* foo();
  console.log("v: " + v);
  yield 4;
}

var it = bar();

it.next()
// {value: 1, done: false}
it.next()
// {value: 2, done: false}
it.next()
// {value: 3, done: false}
it.next();
// "v: foo"
// {value: 4, done: false}
it.next()
// {value: undefined, done: true}

上面代码在第四次调用next方法的时候,屏幕上会有输出,这是因为函数fooreturn语句,向函数bar提供了返回值。

再看一个例子。

function* genFuncWithReturn() {
  yield 'a';
  yield 'b';
  return 'The result';
}
function* logReturned(genObj) {
  let result = yield* genObj;
  console.log(result);
}

[...logReturned(genFuncWithReturn())]
// The result
// 值为 [ 'a', 'b' ]

上面代码中,存在两次遍历。第一次是扩展运算符遍历函数logReturned返回的遍历器对象,第二次是yield*语句遍历函数genFuncWithReturn返回的遍历器对象。这两次遍历的效果是叠加的,最终表现为扩展运算符遍历函数genFuncWithReturn返回的遍历器对象。所以,最后的数据表达式得到的值等于[ 'a', 'b' ]。但是,函数genFuncWithReturnreturn语句的返回值The result,会返回给函数logReturned内部的result变量,因此会有终端输出。

yield*命令可以很方便地取出嵌套数组的所有成员。

function* iterTree(tree) {
  if (Array.isArray(tree)) {
    for(let i=0; i < tree.length; i++) {
      yield* iterTree(tree[i]);
    }
  } else {
    yield tree;
  }
}

const tree = [ 'a', ['b', 'c'], ['d', 'e'] ];

for(let x of iterTree(tree)) {
  console.log(x);
}
// a
// b
// c
// d
// e

下面是一个稍微复杂的例子,使用yield*语句遍历完全二叉树。

// 下面是二叉树的构造函数,
// 三个参数分别是左树、当前节点和右树
function Tree(left, label, right) {
  this.left = left;
  this.label = label;
  this.right = right;
}

// 下面是中序(inorder)遍历函数。
// 由于返回的是一个遍历器,所以要用generator函数。
// 函数体内采用递归算法,所以左树和右树要用yield*遍历
function* inorder(t) {
  if (t) {
    yield* inorder(t.left);
    yield t.label;
    yield* inorder(t.right);
  }
}

// 下面生成二叉树
function make(array) {
  // 判断是否为叶节点
  if (array.length == 1) return new Tree(null, array[0], null);
  return new Tree(make(array[0]), array[1], make(array[2]));
}
let tree = make([[['a'], 'b', ['c']], 'd', [['e'], 'f', ['g']]]);

// 遍历二叉树
var result = [];
for (let node of inorder(tree)) {
  result.push(node);
}

result
// ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']

 8、作为对象属性的 Generator 函数

如果一个对象的属性是 Generator 函数,可以简写成下面的形式。

let obj = {
  * myGeneratorMethod() {
    ···
  }
};

上面代码中,myGeneratorMethod属性前面有一个星号,表示这个属性是一个 Generator 函数。

它的完整形式如下,与上面的写法是等价的。

let obj = {
  myGeneratorMethod: function* () {
    // ···
  }
};

 9、Generator 函数的this

Generator 函数总是返回一个遍历器,ES6 规定这个遍历器是 Generator 函数的实例,也继承了 Generator 函数的prototype对象上的方法。

function* g() {}

g.prototype.hello = function () {
  return 'hi!';
};

let obj = g();

obj instanceof g // true
obj.hello() // 'hi!'

上面代码表明,Generator 函数g返回的遍历器obj,是g的实例,而且继承了g.prototype。但是,如果把g当作普通的构造函数,并不会生效,因为g返回的总是遍历器对象,而不是this对象。

function* g() {
  this.a = 11;
}

let obj = g();
obj.next();
obj.a // undefined

上面代码中,Generator 函数gthis对象上面添加了一个属性a,但是obj对象拿不到这个属性。

Generator 函数也不能跟new命令一起用,会报错。

function* F() {
  yield this.x = 2;
  yield this.y = 3;
}

new F()
// TypeError: F is not a constructor

上面代码中,new命令跟构造函数F一起使用,结果报错,因为F不是构造函数。

那么,有没有办法让 Generator 函数返回一个正常的对象实例,既可以用next方法,又可以获得正常的this

下面是一个变通方法。首先,生成一个空对象,使用call方法绑定 Generator 函数内部的this。这样,构造函数调用以后,这个空对象就是 Generator 函数的实例对象了。

function* F() {
  this.a = 1;
  yield this.b = 2;
  yield this.c = 3;
}
var obj = {};
var f = F.call(obj);

f.next();  // Object {value: 2, done: false}
f.next();  // Object {value: 3, done: false}
f.next();  // Object {value: undefined, done: true}

obj.a // 1
obj.b // 2
obj.c // 3

上面代码中,首先是F内部的this对象绑定obj对象,然后调用它,返回一个 Iterator 对象。这个对象执行三次next方法(因为F内部有两个yield表达式),完成 F 内部所有代码的运行。这时,所有内部属性都绑定在obj对象上了,因此obj对象也就成了F的实例。

上面代码中,执行的是遍历器对象f,但是生成的对象实例是obj,有没有办法将这两个对象统一呢?

一个办法就是将obj换成F.prototype

function* F() {
  this.a = 1;
  yield this.b = 2;
  yield this.c = 3;
}
var f = F.call(F.prototype);

f.next();  // Object {value: 2, done: false}
f.next();  // Object {value: 3, done: false}
f.next();  // Object {value: undefined, done: true}

f.a // 1
f.b // 2
f.c // 3

再将F改成构造函数,就可以对它执行new命令了。

function* gen() {
  this.a = 1;
  yield this.b = 2;
  yield this.c = 3;
}

function F() {
  return gen.call(gen.prototype);
}

var f = new F();

f.next();  // Object {value: 2, done: false}
f.next();  // Object {value: 3, done: false}
f.next();  // Object {value: undefined, done: true}

f.a // 1
f.b // 2
f.c // 3

10、含义 

Generator 与状态机

Generator 是实现状态机的最佳结构。比如,下面的clock函数就是一个状态机。

var ticking = true;
var clock = function() {
  if (ticking)
    console.log('Tick!');
  else
    console.log('Tock!');
  ticking = !ticking;
}

上面代码的clock函数一共有两种状态(TickTock),每运行一次,就改变一次状态。这个函数如果用 Generator 实现,就是下面这样。

var clock = function* () {
  while (true) {
    console.log('Tick!');
    yield;
    console.log('Tock!');
    yield;
  }
};

上面的 Generator 实现与 ES5 实现对比,可以看到少了用来保存状态的外部变量ticking,这样就更简洁,更安全(状态不会被非法篡改)、更符合函数式编程的思想,在写法上也更优雅。Generator 之所以可以不用外部变量保存状态,是因为它本身就包含了一个状态信息,即目前是否处于暂停态。

Generator 与协程

协程(coroutine)是一种程序运行的方式,可以理解成“协作的线程”或“协作的函数”。协程既可以用单线程实现,也可以用多线程实现。前者是一种特殊的子例程,后者是一种特殊的线程。

(1)协程与子例程的差异

传统的“子例程”(subroutine)采用堆栈式“后进先出”的执行方式,只有当调用的子函数完全执行完毕,才会结束执行父函数。协程与其不同,多个线程(单线程情况下,即多个函数)可以并行执行,但是只有一个线程(或函数)处于正在运行的状态,其他线程(或函数)都处于暂停态(suspended),线程(或函数)之间可以交换执行权。也就是说,一个线程(或函数)执行到一半,可以暂停执行,将执行权交给另一个线程(或函数),等到稍后收回执行权的时候,再恢复执行。这种可以并行执行、交换执行权的线程(或函数),就称为协程。

从实现上看,在内存中,子例程只使用一个栈(stack),而协程是同时存在多个栈,但只有一个栈是在运行状态,也就是说,协程是以多占用内存为代价,实现多任务的并行。

(2)协程与普通线程的差异

不难看出,协程适合用于多任务运行的环境。在这个意义上,它与普通的线程很相似,都有自己的执行上下文、可以分享全局变量。它们的不同之处在于,同一时间可以有多个线程处于运行状态,但是运行的协程只能有一个,其他协程都处于暂停状态。此外,普通的线程是抢先式的,到底哪个线程优先得到资源,必须由运行环境决定,但是协程是合作式的,执行权由协程自己分配。

由于 JavaScript 是单线程语言,只能保持一个调用栈。引入协程以后,每个任务可以保持自己的调用栈。这样做的最大好处,就是抛出错误的时候,可以找到原始的调用栈。不至于像异步操作的回调函数那样,一旦出错,原始的调用栈早就结束。

Generator 函数是 ES6 对协程的实现,但属于不完全实现。Generator 函数被称为“半协程”(semi-coroutine),意思是只有 Generator 函数的调用者,才能将程序的执行权还给 Generator 函数。如果是完全执行的协程,任何函数都可以让暂停的协程继续执行。

如果将 Generator 函数当作协程,完全可以将多个需要互相协作的任务写成 Generator 函数,它们之间使用yield表达式交换控制权。

Generator 与上下文 § 

JavaScript 代码运行时,会产生一个全局的上下文环境(context,又称运行环境),包含了当前所有的变量和对象。然后,执行函数(或块级代码)的时候,又会在当前上下文环境的上层,产生一个函数运行的上下文,变成当前(active)的上下文,由此形成一个上下文环境的堆栈(context stack)。

这个堆栈是“后进先出”的数据结构,最后产生的上下文环境首先执行完成,退出堆栈,然后再执行完成它下层的上下文,直至所有代码执行完成,堆栈清空。

Generator 函数不是这样,它执行产生的上下文环境,一旦遇到yield命令,就会暂时退出堆栈,但是并不消失,里面的所有变量和对象会冻结在当前状态。等到对它执行next命令时,这个上下文环境又会重新加入调用栈,冻结的变量和对象恢复执行。

function* gen() {
  yield 1;
  return 2;
}

let g = gen();

console.log(
  g.next().value,
  g.next().value,
);

上面代码中,第一次执行g.next()时,Generator 函数gen的上下文会加入堆栈,即开始运行gen内部的代码。等遇到yield 1时,gen上下文退出堆栈,内部状态冻结。第二次执行g.next()时,gen上下文重新加入堆栈,变成当前的上下文,重新恢复执行。

11、应用

Generator 可以暂停函数执行,返回任意表达式的值。这种特点使得 Generator 有多种应用场景。

(1)异步操作的同步化表达

Generator 函数的暂停执行的效果,意味着可以把异步操作写在yield表达式里面,等到调用next方法时再往后执行。这实际上等同于不需要写回调函数了,因为异步操作的后续操作可以放在yield表达式下面,反正要等到调用next方法时再执行。所以,Generator 函数的一个重要实际意义就是用来处理异步操作,改写回调函数。

function* loadUI() {
  showLoadingScreen();
  yield loadUIDataAsynchronously();
  hideLoadingScreen();
}
var loader = loadUI();
// 加载UI
loader.next()

// 卸载UI
loader.next()

上面代码中,第一次调用loadUI函数时,该函数不会执行,仅返回一个遍历器。下一次对该遍历器调用next方法,则会显示Loading界面(showLoadingScreen),并且异步加载数据(loadUIDataAsynchronously)。等到数据加载完成,再一次使用next方法,则会隐藏Loading界面。可以看到,这种写法的好处是所有Loading界面的逻辑,都被封装在一个函数,按部就班非常清晰。

Ajax 是典型的异步操作,通过 Generator 函数部署 Ajax 操作,可以用同步的方式表达。

function* main() {
  var result = yield request("http://some.url");
  var resp = JSON.parse(result);
    console.log(resp.value);
}

function request(url) {
  makeAjaxCall(url, function(response){
    it.next(response);
  });
}

var it = main();
it.next();

上面代码的main函数,就是通过 Ajax 操作获取数据。可以看到,除了多了一个yield,它几乎与同步操作的写法完全一样。注意,makeAjaxCall函数中的next方法,必须加上response参数,因为yield表达式,本身是没有值的,总是等于undefined

下面是另一个例子,通过 Generator 函数逐行读取文本文件。

function* numbers() {
  let file = new FileReader("numbers.txt");
  try {
    while(!file.eof) {
      yield parseInt(file.readLine(), 10);
    }
  } finally {
    file.close();
  }
}

上面代码打开文本文件,使用yield表达式可以手动逐行读取文件。

(2)控制流管理

如果有一个多步操作非常耗时,采用回调函数,可能会写成下面这样。

step1(function (value1) {
  step2(value1, function(value2) {
    step3(value2, function(value3) {
      step4(value3, function(value4) {
        // Do something with value4
      });
    });
  });
});

采用 Promise 改写上面的代码。

Promise.resolve(step1)
  .then(step2)
  .then(step3)
  .then(step4)
  .then(function (value4) {
    // Do something with value4
  }, function (error) {
    // Handle any error from step1 through step4
  })
  .done();

上面代码已经把回调函数,改成了直线执行的形式,但是加入了大量 Promise 的语法。Generator 函数可以进一步改善代码运行流程。

function* longRunningTask(value1) {
  try {
    var value2 = yield step1(value1);
    var value3 = yield step2(value2);
    var value4 = yield step3(value3);
    var value5 = yield step4(value4);
    // Do something with value4
  } catch (e) {
    // Handle any error from step1 through step4
  }
}

然后,使用一个函数,按次序自动执行所有步骤。

scheduler(longRunningTask(initialValue));

function scheduler(task) {
  var taskObj = task.next(task.value);
  // 如果Generator函数未结束,就继续调用
  if (!taskObj.done) {
    task.value = taskObj.value
    scheduler(task);
  }
}

注意,上面这种做法,只适合同步操作,即所有的task都必须是同步的,不能有异步操作。因为这里的代码一得到返回值,就继续往下执行,没有判断异步操作何时完成。如果要控制异步的操作流程,详见后面的《异步操作》一章。

下面,利用for...of循环会自动依次执行yield命令的特性,提供一种更一般的控制流管理的方法。

let steps = [step1Func, step2Func, step3Func];

function* iterateSteps(steps){
  for (var i=0; i< steps.length; i++){
    var step = steps[i];
    yield step();
  }
}

上面代码中,数组steps封装了一个任务的多个步骤,Generator 函数iterateSteps则是依次为这些步骤加上yield命令。

将任务分解成步骤之后,还可以将项目分解成多个依次执行的任务。

let jobs = [job1, job2, job3];

function* iterateJobs(jobs){
  for (var i=0; i< jobs.length; i++){
    var job = jobs[i];
    yield* iterateSteps(job.steps);
  }
}

上面代码中,数组jobs封装了一个项目的多个任务,Generator 函数iterateJobs则是依次为这些任务加上yield*命令。

最后,就可以用for...of循环一次性依次执行所有任务的所有步骤。

for (var step of iterateJobs(jobs)){
  console.log(step.id);
}

再次提醒,上面的做法只能用于所有步骤都是同步操作的情况,不能有异步操作的步骤。如果想要依次执行异步的步骤,必须使用后面的《异步操作》一章介绍的方法。

for...of的本质是一个while循环,所以上面的代码实质上执行的是下面的逻辑。

var it = iterateJobs(jobs);
var res = it.next();

while (!res.done){
  var result = res.value;
  // ...
  res = it.next();
}

(3)部署 Iterator 接口

利用 Generator 函数,可以在任意对象上部署 Iterator 接口。

function* iterEntries(obj) {
  let keys = Object.keys(obj);
  for (let i=0; i < keys.length; i++) {
    let key = keys[i];
    yield [key, obj[key]];
  }
}

let myObj = { foo: 3, bar: 7 };

for (let [key, value] of iterEntries(myObj)) {
  console.log(key, value);
}

// foo 3
// bar 7

上述代码中,myObj是一个普通对象,通过iterEntries函数,就有了 Iterator 接口。也就是说,可以在任意对象上部署next方法。

下面是一个对数组部署 Iterator 接口的例子,尽管数组原生具有这个接口。

function* makeSimpleGenerator(array){
  var nextIndex = 0;

  while(nextIndex < array.length){
    yield array[nextIndex++];
  }
}

var gen = makeSimpleGenerator(['yo', 'ya']);

gen.next().value // 'yo'
gen.next().value // 'ya'
gen.next().done  // true

 

(4)作为数据结构

Generator 可以看作是数据结构,更确切地说,可以看作是一个数组结构,因为 Generator 函数可以返回一系列的值,这意味着它可以对任意表达式,提供类似数组的接口。

function* doStuff() {
  yield fs.readFile.bind(null, 'hello.txt');
  yield fs.readFile.bind(null, 'world.txt');
  yield fs.readFile.bind(null, 'and-such.txt');
}

上面代码就是依次返回三个函数,但是由于使用了 Generator 函数,导致可以像处理数组那样,处理这三个返回的函数。

for (task of doStuff()) {
  // task是一个函数,可以像回调函数那样使用它
}

实际上,如果用 ES5 表达,完全可以用数组模拟 Generator 的这种用法。

function doStuff() {
  return [
    fs.readFile.bind(null, 'hello.txt'),
    fs.readFile.bind(null, 'world.txt'),
    fs.readFile.bind(null, 'and-such.txt')
  ];
}

上面的函数,可以用一模一样的for...of循环处理!两相一比较,就不难看出 Generator 使得数据或者操作,具备了类似数组的接口。

十二、Generator函数的异步应用

异步编程对 JavaScript 语言太重要。Javascript 语言的执行环境是“单线程”的,如果没有异步编程,根本没法用,非卡死不可。本章主要介绍 Generator 函数如何完成异步操作。

1、传统方法

ES6 诞生以前,异步编程的方法,大概有下面四种。

  • 回调函数
  • 事件监听
  • 发布/订阅
  • Promise 对象

Generator 函数将 JavaScript 异步编程带入了一个全新的阶段。

2、基本概念

异步

所谓"异步",简单说就是一个任务不是连续完成的,可以理解成该任务被人为分成两段,先执行第一段,然后转而执行其他任务,等做好了准备,再回过头执行第二段。

比如,有一个任务是读取文件进行处理,任务的第一段是向操作系统发出请求,要求读取文件。然后,程序执行其他任务,等到操作系统返回文件,再接着执行任务的第二段(处理文件)。这种不连续的执行,就叫做异步。

相应地,连续的执行就叫做同步。由于是连续执行,不能插入其他任务,所以操作系统从硬盘读取文件的这段时间,程序只能干等着。

回调函数

JavaScript 语言对异步编程的实现,就是回调函数。所谓回调函数,就是把任务的第二段单独写在一个函数里面,等到重新执行这个任务的时候,就直接调用这个函数。回调函数的英语名字callback,直译过来就是"重新调用"。

读取文件进行处理,是这样写的。

fs.readFile('/etc/passwd', 'utf-8', function (err, data) {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});

上面代码中,readFile函数的第三个参数,就是回调函数,也就是任务的第二段。等到操作系统返回了/etc/passwd这个文件以后,回调函数才会执行。

一个有趣的问题是,为什么 Node 约定,回调函数的第一个参数,必须是错误对象err(如果没有错误,该参数就是null)?

原因是执行分成两段,第一段执行完以后,任务所在的上下文环境就已经结束了。在这以后抛出的错误,原来的上下文环境已经无法捕捉,只能当作参数,传入第二段。

Promise

回调函数本身并没有问题,它的问题出现在多个回调函数嵌套。假定读取A文件之后,再读取B文件,代码如下。

fs.readFile(fileA, 'utf-8', function (err, data) {
  fs.readFile(fileB, 'utf-8', function (err, data) {
    // ...
  });
});

不难想象,如果依次读取两个以上的文件,就会出现多重嵌套。代码不是纵向发展,而是横向发展,很快就会乱成一团,无法管理。因为多个异步操作形成了强耦合,只要有一个操作需要修改,它的上层回调函数和下层回调函数,可能都要跟着修改。这种情况就称为"回调函数地狱"(callback hell)。

Promise 对象就是为了解决这个问题而提出的。它不是新的语法功能,而是一种新的写法,允许将回调函数的嵌套,改成链式调用。采用 Promise,连续读取多个文件,写法如下。

var readFile = require('fs-readfile-promise');

readFile(fileA)
.then(function (data) {
  console.log(data.toString());
})
.then(function () {
  return readFile(fileB);
})
.then(function (data) {
  console.log(data.toString());
})
.catch(function (err) {
  console.log(err);
});

上面代码中,我使用了fs-readfile-promise模块,它的作用就是返回一个 Promise 版本的readFile函数。Promise 提供then方法加载回调函数,catch方法捕捉执行过程中抛出的错误。

可以看到,Promise 的写法只是回调函数的改进,使用then方法以后,异步任务的两段执行看得更清楚了,除此以外,并无新意。

Promise 的最大问题是代码冗余,原来的任务被 Promise 包装了一下,不管什么操作,一眼看去都是一堆then,原来的语义变得很不清楚。

那么,有没有更好的写法呢?

3、Generator 函数

协程

传统的编程语言,早有异步编程的解决方案(其实是多任务的解决方案)。其中有一种叫做"协程"(coroutine),意思是多个线程互相协作,完成异步任务。

协程有点像函数,又有点像线程。它的运行流程大致如下。

  • 第一步,协程A开始执行。
  • 第二步,协程A执行到一半,进入暂停,执行权转移到协程B
  • 第三步,(一段时间后)协程B交还执行权。
  • 第四步,协程A恢复执行。

上面流程的协程A,就是异步任务,因为它分成两段(或多段)执行。

举例来说,读取文件的协程写法如下。

function* asyncJob() {
  // ...其他代码
  var f = yield readFile(fileA);
  // ...其他代码
}

上面代码的函数asyncJob是一个协程,它的奥妙就在其中的yield命令。它表示执行到此处,执行权将交给其他协程。也就是说,yield命令是异步两个阶段的分界线。

协程遇到yield命令就暂停,等到执行权返回,再从暂停的地方继续往后执行。它的最大优点,就是代码的写法非常像同步操作,如果去除yield命令,简直一模一样。

协程的 Generator 函数实现

Generator 函数是协程在 ES6 的实现,最大特点就是可以交出函数的执行权(即暂停执行)。

整个 Generator 函数就是一个封装的异步任务,或者说是异步任务的容器。异步操作需要暂停的地方,都用yield语句注明。Generator 函数的执行方法如下。

function* gen(x) {
  var y = yield x + 2;
  return y;
}

var g = gen(1);
g.next() // { value: 3, done: false }
g.next() // { value: undefined, done: true }

上面代码中,调用 Generator 函数,会返回一个内部指针(即遍历器)g。这是 Generator 函数不同于普通函数的另一个地方,即执行它不会返回结果,返回的是指针对象。调用指针gnext方法,会移动内部指针(即执行异步任务的第一段),指向第一个遇到的yield语句,上例是执行到x + 2为止。

换言之,next方法的作用是分阶段执行Generator函数。每次调用next方法,会返回一个对象,表示当前阶段的信息(value属性和done属性)。value属性是yield语句后面表达式的值,表示当前阶段的值;done属性是一个布尔值,表示 Generator 函数是否执行完毕,即是否还有下一个阶段。

Generator 函数的数据交换和错误处理

Generator 函数可以暂停执行和恢复执行,这是它能封装异步任务的根本原因。除此之外,它还有两个特性,使它可以作为异步编程的完整解决方案:函数体内外的数据交换和错误处理机制。

next返回值的 value 属性,是 Generator 函数向外输出数据;next方法还可以接受参数,向 Generator 函数体内输入数据。

function* gen(x){
  var y = yield x + 2;
  return y;
}

var g = gen(1);
g.next() // { value: 3, done: false }
g.next(2) // { value: 2, done: true }

上面代码中,第一个next方法的value属性,返回表达式x + 2的值3。第二个next方法带有参数2,这个参数可以传入 Generator 函数,作为上个阶段异步任务的返回结果,被函数体内的变量y接收。因此,这一步的value属性,返回的就是2(变量y的值)。

Generator 函数内部还可以部署错误处理代码,捕获函数体外抛出的错误。

function* gen(x){
  try {
    var y = yield x + 2;
  } catch (e){
    console.log(e);
  }
  return y;
}

var g = gen(1);
g.next();
g.throw('出错了');
// 出错了

上面代码的最后一行,Generator 函数体外,使用指针对象的throw方法抛出的错误,可以被函数体内的try...catch代码块捕获。这意味着,出错的代码与处理错误的代码,实现了时间和空间上的分离,这对于异步编程无疑是很重要的。

异步任务的封装

下面看看如何使用 Generator 函数,执行一个真实的异步任务。

var fetch = require('node-fetch');

function* gen(){
  var url = 'https://api.github.com/users/github';
  var result = yield fetch(url);
  console.log(result.bio);
}

上面代码中,Generator 函数封装了一个异步操作,该操作先读取一个远程接口,然后从 JSON 格式的数据解析信息。就像前面说过的,这段代码非常像同步操作,除了加上了yield命令。

执行这段代码的方法如下。

var g = gen();
var result = g.next();

result.value.then(function(data){
  return data.json();
}).then(function(data){
  g.next(data);
});

上面代码中,首先执行 Generator 函数,获取遍历器对象,然后使用next方法(第二行),执行异步任务的第一阶段。由于Fetch模块返回的是一个 Promise 对象,因此要用then方法调用下一个next方法。

可以看到,虽然 Generator 函数将异步操作表示得很简洁,但是流程管理却不方便(即何时执行第一阶段、何时执行第二阶段)。

4、Thunk 函数

Thunk 函数是自动执行 Generator 函数的一种方法。

参数的求值策略

Thunk 函数早在上个世纪 60 年代就诞生了。

那时,编程语言刚刚起步,计算机学家还在研究,编译器怎么写比较好。一个争论的焦点是"求值策略",即函数的参数到底应该何时求值。

var x = 1;

function f(m) {
  return m * 2;
}

f(x + 5)

上面代码先定义函数f,然后向它传入表达式x + 5。请问,这个表达式应该何时求值?

一种意见是"传值调用"(call by value),即在进入函数体之前,就计算x + 5的值(等于 6),再将这个值传入函数f。C 语言就采用这种策略。

f(x + 5)
// 传值调用时,等同于
f(6)

另一种意见是“传名调用”(call by name),即直接将表达式x + 5传入函数体,只在用到它的时候求值。Haskell 语言采用这种策略。

f(x + 5)
// 传名调用时,等同于
(x + 5) * 2

传值调用和传名调用,哪一种比较好?

回答是各有利弊。传值调用比较简单,但是对参数求值的时候,实际上还没用到这个参数,有可能造成性能损失。

function f(a, b){
  return b;
}

f(3 * x * x - 2 * x - 1, x);

上面代码中,函数f的第一个参数是一个复杂的表达式,但是函数体内根本没用到。对这个参数求值,实际上是不必要的。因此,有一些计算机学家倾向于"传名调用",即只在执行时求值。

Thunk 函数的含义

编译器的“传名调用”实现,往往是将参数放到一个临时函数之中,再将这个临时函数传入函数体。这个临时函数就叫做 Thunk 函数。

function f(m) {
  return m * 2;
}

f(x + 5);

// 等同于

var thunk = function () {
  return x + 5;
};

function f(thunk) {
  return thunk() * 2;
}

上面代码中,函数 f 的参数x + 5被一个函数替换了。凡是用到原参数的地方,对Thunk函数求值即可。

这就是 Thunk 函数的定义,它是“传名调用”的一种实现策略,用来替换某个表达式。

JavaScript 语言的 Thunk 函数

JavaScript 语言是传值调用,它的 Thunk 函数含义有所不同。在 JavaScript 语言中,Thunk 函数替换的不是表达式,而是多参数函数,将其替换成一个只接受回调函数作为参数的单参数函数。

// 正常版本的readFile(多参数版本)
fs.readFile(fileName, callback);

// Thunk版本的readFile(单参数版本)
var Thunk = function (fileName) {
  return function (callback) {
    return fs.readFile(fileName, callback);
  };
};

var readFileThunk = Thunk(fileName);
readFileThunk(callback);

上面代码中,fs模块的readFile方法是一个多参数函数,两个参数分别为文件名和回调函数。经过转换器处理,它变成了一个单参数函数,只接受回调函数作为参数。这个单参数版本,就叫做 Thunk 函数。

任何函数,只要参数有回调函数,就能写成 Thunk 函数的形式。下面是一个简单的 Thunk 函数转换器。

// ES5版本
var Thunk = function(fn){
  return function (){
    var args = Array.prototype.slice.call(arguments);
    return function (callback){
      args.push(callback);
      return fn.apply(this, args);
    }
  };
};

// ES6版本
const Thunk = function(fn) {
  return function (...args) {
    return function (callback) {
      return fn.call(this, ...args, callback);
    }
  };
};

使用上面的转换器,生成fs.readFile的 Thunk 函数。

var readFileThunk = Thunk(fs.readFile);
readFileThunk(fileA)(callback);

下面是另一个完整的例子。

function f(a, cb) {
  cb(a);
}
const ft = Thunk(f);

ft(1)(console.log) // 1

Thunkify 模块

生产环境的转换器,建议使用 Thunkify 模块。

首先是安装。

$ npm install thunkify

使用方式如下。

var thunkify = require('thunkify');
var fs = require('fs');

var read = thunkify(fs.readFile);
read('package.json')(function(err, str){
  // ...
});

Thunkify 的源码与上一节那个简单的转换器非常像。

function thunkify(fn) {
  return function() {
    var args = new Array(arguments.length);
    var ctx = this;

    for (var i = 0; i < args.length; ++i) {
      args[i] = arguments[i];
    }

    return function (done) {
      var called;

      args.push(function () {
        if (called) return;
        called = true;
        done.apply(null, arguments);
      });

      try {
        fn.apply(ctx, args);
      } catch (err) {
        done(err);
      }
    }
  }
};

它的源码主要多了一个检查机制,变量called确保回调函数只运行一次。这样的设计与下文的 Generator 函数相关。请看下面的例子。

function f(a, b, callback){
  var sum = a + b;
  callback(sum);
  callback(sum);
}

var ft = thunkify(f);
var print = console.log.bind(console);
ft(1, 2)(print);
// 3

上面代码中,由于thunkify只允许回调函数执行一次,所以只输出一行结果。

Generator 函数的流程管理

你可能会问, Thunk 函数有什么用?回答是以前确实没什么用,但是 ES6 有了 Generator 函数,Thunk 函数现在可以用于 Generator 函数的自动流程管理。

Generator 函数可以自动执行。

function* gen() {
  // ...
}

var g = gen();
var res = g.next();

while(!res.done){
  console.log(res.value);
  res = g.next();
}

上面代码中,Generator 函数gen会自动执行完所有步骤。

但是,这不适合异步操作。如果必须保证前一步执行完,才能执行后一步,上面的自动执行就不可行。这时,Thunk 函数就能派上用处。以读取文件为例。下面的 Generator 函数封装了两个异步操作。

var fs = require('fs');
var thunkify = require('thunkify');
var readFileThunk = thunkify(fs.readFile);

var gen = function* (){
  var r1 = yield readFileThunk('/etc/fstab');
  console.log(r1.toString());
  var r2 = yield readFileThunk('/etc/shells');
  console.log(r2.toString());
};

上面代码中,yield命令用于将程序的执行权移出 Generator 函数,那么就需要一种方法,将执行权再交还给 Generator 函数。

这种方法就是 Thunk 函数,因为它可以在回调函数里,将执行权交还给 Generator 函数。为了便于理解,我们先看如何手动执行上面这个 Generator 函数。

var g = gen();

var r1 = g.next();
r1.value(function (err, data) {
  if (err) throw err;
  var r2 = g.next(data);
  r2.value(function (err, data) {
    if (err) throw err;
    g.next(data);
  });
});

上面代码中,变量g是 Generator 函数的内部指针,表示目前执行到哪一步。next方法负责将指针移动到下一步,并返回该步的信息(value属性和done属性)。

仔细查看上面的代码,可以发现 Generator 函数的执行过程,其实是将同一个回调函数,反复传入next方法的value属性。这使得我们可以用递归来自动完成这个过程。

Thunk 函数的自动流程管理

Thunk 函数真正的威力,在于可以自动执行 Generator 函数。下面就是一个基于 Thunk 函数的 Generator 执行器。

function run(fn) {
  var gen = fn();

  function next(err, data) {
    var result = gen.next(data);
    if (result.done) return;
    result.value(next);
  }

  next();
}

function* g() {
  // ...
}

run(g);

上面代码的run函数,就是一个 Generator 函数的自动执行器。内部的next函数就是 Thunk 的回调函数。next函数先将指针移到 Generator 函数的下一步(gen.next方法),然后判断 Generator 函数是否结束(result.done属性),如果没结束,就将next函数再传入 Thunk 函数(result.value属性),否则就直接退出。

有了这个执行器,执行 Generator 函数方便多了。不管内部有多少个异步操作,直接把 Generator 函数传入run函数即可。当然,前提是每一个异步操作,都要是 Thunk 函数,也就是说,跟在yield命令后面的必须是 Thunk 函数。

var g = function* (){
  var f1 = yield readFileThunk('fileA');
  var f2 = yield readFileThunk('fileB');
  // ...
  var fn = yield readFileThunk('fileN');
};

run(g);

上面代码中,函数g封装了n个异步的读取文件操作,只要执行run函数,这些操作就会自动完成。这样一来,异步操作不仅可以写得像同步操作,而且一行代码就可以执行。

Thunk 函数并不是 Generator 函数自动执行的唯一方案。因为自动执行的关键是,必须有一种机制,自动控制 Generator 函数的流程,接收和交还程序的执行权。回调函数可以做到这一点,Promise 对象也可以做到这一点。

5、co 模块

基本用法

co 模块是著名程序员 TJ Holowaychuk 于 2013 年 6 月发布的一个小工具,用于 Generator 函数的自动执行。

下面是一个 Generator 函数,用于依次读取两个文件。

var gen = function* () {
  var f1 = yield readFile('/etc/fstab');
  var f2 = yield readFile('/etc/shells');
  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

co 模块可以让你不用编写 Generator 函数的执行器。

var co = require('co');
co(gen);

上面代码中,Generator 函数只要传入co函数,就会自动执行。

co函数返回一个Promise对象,因此可以用then方法添加回调函数。

co(gen).then(function (){
  console.log('Generator 函数执行完成');
});

上面代码中,等到 Generator 函数执行结束,就会输出一行提示。

co 模块的原理

为什么 co 可以自动执行 Generator 函数?

前面说过,Generator 就是一个异步操作的容器。它的自动执行需要一种机制,当异步操作有了结果,能够自动交回执行权。

两种方法可以做到这一点。

(1)回调函数。将异步操作包装成 Thunk 函数,在回调函数里面交回执行权。

(2)Promise 对象。将异步操作包装成 Promise 对象,用then方法交回执行权。

co 模块其实就是将两种自动执行器(Thunk 函数和 Promise 对象),包装成一个模块。使用 co 的前提条件是,Generator 函数的yield命令后面,只能是 Thunk 函数或 Promise 对象。如果数组或对象的成员,全部都是 Promise 对象,也可以使用 co,详见后文的例子。

上一节已经介绍了基于 Thunk 函数的自动执行器。下面来看,基于 Promise 对象的自动执行器。这是理解 co 模块必须的。

基于 Promise 对象的自动执行

还是沿用上面的例子。首先,把fs模块的readFile方法包装成一个 Promise 对象。

var fs = require('fs');

var readFile = function (fileName){
  return new Promise(function (resolve, reject){
    fs.readFile(fileName, function(error, data){
      if (error) return reject(error);
      resolve(data);
    });
  });
};

var gen = function* (){
  var f1 = yield readFile('/etc/fstab');
  var f2 = yield readFile('/etc/shells');
  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

然后,手动执行上面的 Generator 函数。

var g = gen();

g.next().value.then(function(data){
  g.next(data).value.then(function(data){
    g.next(data);
  });
});

手动执行其实就是用then方法,层层添加回调函数。理解了这一点,就可以写出一个自动执行器。

function run(gen){
  var g = gen();

  function next(data){
    var result = g.next(data);
    if (result.done) return result.value;
    result.value.then(function(data){
      next(data);
    });
  }

  next();
}

run(gen);

上面代码中,只要 Generator 函数还没执行到最后一步,next函数就调用自身,以此实现自动执行。

co 模块的源码

co 就是上面那个自动执行器的扩展,它的源码只有几十行,非常简单。

首先,co 函数接受 Generator 函数作为参数,返回一个 Promise 对象。

function co(gen) {
  var ctx = this;

  return new Promise(function(resolve, reject) {
  });
}

在返回的 Promise 对象里面,co 先检查参数gen是否为 Generator 函数。如果是,就执行该函数,得到一个内部指针对象;如果不是就返回,并将 Promise 对象的状态改为resolved

function co(gen) {
  var ctx = this;

  return new Promise(function(resolve, reject) {
    if (typeof gen === 'function') gen = gen.call(ctx);
    if (!gen || typeof gen.next !== 'function') return resolve(gen);
  });
}

接着,co 将 Generator 函数的内部指针对象的next方法,包装成onFulfilled函数。这主要是为了能够捕捉抛出的错误。

function co(gen) {
  var ctx = this;

  return new Promise(function(resolve, reject) {
    if (typeof gen === 'function') gen = gen.call(ctx);
    if (!gen || typeof gen.next !== 'function') return resolve(gen);

    onFulfilled();
    function onFulfilled(res) {
      var ret;
      try {
        ret = gen.next(res);
      } catch (e) {
        return reject(e);
      }
      next(ret);
    }
  });
}

最后,就是关键的next函数,它会反复调用自身。

function next(ret) {
  if (ret.done) return resolve(ret.value);
  var value = toPromise.call(ctx, ret.value);
  if (value && isPromise(value)) return value.then(onFulfilled, onRejected);
  return onRejected(
    new TypeError(
      'You may only yield a function, promise, generator, array, or object, '
      + 'but the following object was passed: "'
      + String(ret.value)
      + '"'
    )
  );
}

上面代码中,next函数的内部代码,一共只有四行命令。

第一行,检查当前是否为 Generator 函数的最后一步,如果是就返回。

第二行,确保每一步的返回值,是 Promise 对象。

第三行,使用then方法,为返回值加上回调函数,然后通过onFulfilled函数再次调用next函数。

第四行,在参数不符合要求的情况下(参数非 Thunk 函数和 Promise 对象),将 Promise 对象的状态改为rejected,从而终止执行。

处理并发的异步操作

co 支持并发的异步操作,即允许某些操作同时进行,等到它们全部完成,才进行下一步。

这时,要把并发的操作都放在数组或对象里面,跟在yield语句后面。

// 数组的写法
co(function* () {
  var res = yield [
    Promise.resolve(1),
    Promise.resolve(2)
  ];
  console.log(res);
}).catch(onerror);

// 对象的写法
co(function* () {
  var res = yield {
    1: Promise.resolve(1),
    2: Promise.resolve(2),
  };
  console.log(res);
}).catch(onerror);

下面是另一个例子。

co(function* () {
  var values = [n1, n2, n3];
  yield values.map(somethingAsync);
});

function* somethingAsync(x) {
  // do something async
  return y
}

上面的代码允许并发三个somethingAsync异步操作,等到它们全部完成,才会进行下一步。

实例:处理 Stream

Node 提供 Stream 模式读写数据,特点是一次只处理数据的一部分,数据分成一块块依次处理,就好像“数据流”一样。这对于处理大规模数据非常有利。Stream 模式使用 EventEmitter API,会释放三个事件。

  • data事件:下一块数据块已经准备好了。
  • end事件:整个“数据流”处理“完了。
  • error事件:发生错误。

使用Promise.race()函数,可以判断这三个事件之中哪一个最先发生,只有当data事件最先发生时,才进入下一个数据块的处理。从而,我们可以通过一个while循环,完成所有数据的读取。

const co = require('co');
const fs = require('fs');

const stream = fs.createReadStream('./les_miserables.txt');
let valjeanCount = 0;

co(function*() {
  while(true) {
    const res = yield Promise.race([
      new Promise(resolve => stream.once('data', resolve)),
      new Promise(resolve => stream.once('end', resolve)),
      new Promise((resolve, reject) => stream.once('error', reject))
    ]);
    if (!res) {
      break;
    }
    stream.removeAllListeners('data');
    stream.removeAllListeners('end');
    stream.removeAllListeners('error');
    valjeanCount += (res.toString().match(/valjean/ig) || []).length;
  }
  console.log('count:', valjeanCount); // count: 1120
});

上面代码采用 Stream 模式读取《悲惨世界》的文本文件,对于每个数据块都使用stream.once方法,在dataenderror三个事件上添加一次性回调函数。变量res只有在data事件发生时才有值,然后累加每个数据块之中valjean这个词出现的次数。

十三、async函数

1、含义

ES2017 标准引入了 async 函数,使得异步操作变得更加方便。

async 函数是什么?一句话,它就是 Generator 函数的语法糖。

前文有一个 Generator 函数,依次读取两个文件。

const fs = require('fs');

const readFile = function (fileName) {
  return new Promise(function (resolve, reject) {
    fs.readFile(fileName, function(error, data) {
      if (error) return reject(error);
      resolve(data);
    });
  });
};

const gen = function* () {
  const f1 = yield readFile('/etc/fstab');
  const f2 = yield readFile('/etc/shells');
  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

写成async函数,就是下面这样。

const asyncReadFile = async function () {
  const f1 = await readFile('/etc/fstab');
  const f2 = await readFile('/etc/shells');
  console.log(f1.toString());
  console.log(f2.toString());
};

一比较就会发现,async函数就是将 Generator 函数的星号(*)替换成async,将yield替换成await,仅此而已。

async函数对 Generator 函数的改进,体现在以下四点。

(1)内置执行器。

Generator 函数的执行必须靠执行器,所以才有了co模块,而async函数自带执行器。也就是说,async函数的执行,与普通函数一模一样,只要一行。

asyncReadFile();

上面的代码调用了asyncReadFile函数,然后它就会自动执行,输出最后结果。这完全不像 Generator 函数,需要调用next方法,或者用co模块,才能真正执行,得到最后结果。

(2)更好的语义。

asyncawait,比起星号和yield,语义更清楚了。async表示函数里有异步操作,await表示紧跟在后面的表达式需要等待结果。

(3)更广的适用性。

co模块约定,yield命令后面只能是 Thunk 函数或 Promise 对象,而async函数的await命令后面,可以是 Promise 对象和原始类型的值(数值、字符串和布尔值,但这时等同于同步操作)。

(4)返回值是 Promise。

async函数的返回值是 Promise 对象,这比 Generator 函数的返回值是 Iterator 对象方便多了。你可以用then方法指定下一步的操作。

进一步说,async函数完全可以看作多个异步操作,包装成的一个 Promise 对象,而await命令就是内部then命令的语法糖。

2、基本用法 § 

async函数返回一个 Promise 对象,可以使用then方法添加回调函数。当函数执行的时候,一旦遇到await就会先返回,等到异步操作完成,再接着执行函数体内后面的语句。

下面是一个例子。

async function getStockPriceByName(name) {
  const symbol = await getStockSymbol(name);
  const stockPrice = await getStockPrice(symbol);
  return stockPrice;
}

getStockPriceByName('goog').then(function (result) {
  console.log(result);
});

上面代码是一个获取股票报价的函数,函数前面的async关键字,表明该函数内部有异步操作。调用该函数时,会立即返回一个Promise对象。

下面是另一个例子,指定多少毫秒后输出一个值。

function timeout(ms) {
  return new Promise((resolve) => {
    setTimeout(resolve, ms);
  });
}

async function asyncPrint(value, ms) {
  await timeout(ms);
  console.log(value);
}

asyncPrint('hello world', 50);

上面代码指定 50 毫秒以后,输出hello world

由于async函数返回的是 Promise 对象,可以作为await命令的参数。所以,上面的例子也可以写成下面的形式。

async function timeout(ms) {
  await new Promise((resolve) => {
    setTimeout(resolve, ms);
  });
}

async function asyncPrint(value, ms) {
  await timeout(ms);
  console.log(value);
}

asyncPrint('hello world', 50);

async 函数有多种使用形式。

// 函数声明
async function foo() {}

// 函数表达式
const foo = async function () {};

// 对象的方法
let obj = { async foo() {} };
obj.foo().then(...)

// Class 的方法
class Storage {
  constructor() {
    this.cachePromise = caches.open('avatars');
  }

  async getAvatar(name) {
    const cache = await this.cachePromise;
    return cache.match(`/avatars/${name}.jpg`);
  }
}

const storage = new Storage();
storage.getAvatar('jake').then(…);

// 箭头函数
const foo = async () => {};

3、语法 § 

async函数的语法规则总体上比较简单,难点是错误处理机制。

返回 Promise 对象

async函数返回一个 Promise 对象。

async函数内部return语句返回的值,会成为then方法回调函数的参数。

async function f() {
  return 'hello world';
}

f().then(v => console.log(v))
// "hello world"

上面代码中,函数f内部return命令返回的值,会被then方法回调函数接收到。

async函数内部抛出错误,会导致返回的 Promise 对象变为reject状态。抛出的错误对象会被catch方法回调函数接收到。

async function f() {
  throw new Error('出错了');
}

f().then(
  v => console.log(v),
  e => console.log(e)
)
// Error: 出错了

Promise 对象的状态变化

async函数返回的 Promise 对象,必须等到内部所有await命令后面的 Promise 对象执行完,才会发生状态改变,除非遇到return语句或者抛出错误。也就是说,只有async函数内部的异步操作执行完,才会执行then方法指定的回调函数。

下面是一个例子。

async function getTitle(url) {
  let response = await fetch(url);
  let html = await response.text();
  return html.match(/<title>([\s\S]+)<\/title>/i)[1];
}
getTitle('https://tc39.github.io/ecma262/').then(console.log)
// "ECMAScript 2017 Language Specification"

上面代码中,函数getTitle内部有三个操作:抓取网页、取出文本、匹配页面标题。只有这三个操作全部完成,才会执行then方法里面的console.log

await 命令

正常情况下,await命令后面是一个 Promise 对象。如果不是,会被转成一个立即resolve的 Promise 对象。

async function f() {
  return await 123;
}

f().then(v => console.log(v))
// 123

上面代码中,await命令的参数是数值123,它被转成 Promise 对象,并立即resolve

await命令后面的 Promise 对象如果变为reject状态,则reject的参数会被catch方法的回调函数接收到。

async function f() {
  await Promise.reject('出错了');
}

f()
.then(v => console.log(v))
.catch(e => console.log(e))
// 出错了

注意,上面代码中,await语句前面没有return,但是reject方法的参数依然传入了catch方法的回调函数。这里如果在await前面加上return,效果是一样的。

只要一个await语句后面的 Promise 变为reject,那么整个async函数都会中断执行。

async function f() {
  await Promise.reject('出错了');
  await Promise.resolve('hello world'); // 不会执行
}

上面代码中,第二个await语句是不会执行的,因为第一个await语句状态变成了reject

有时,我们希望即使前一个异步操作失败,也不要中断后面的异步操作。这时可以将第一个await放在try...catch结构里面,这样不管这个异步操作是否成功,第二个await都会执行。

async function f() {
  try {
    await Promise.reject('出错了');
  } catch(e) {
  }
  return await Promise.resolve('hello world');
}

f()
.then(v => console.log(v))
// hello world

另一种方法是await后面的 Promise 对象再跟一个catch方法,处理前面可能出现的错误。

async function f() {
  await Promise.reject('出错了')
    .catch(e => console.log(e));
  return await Promise.resolve('hello world');
}

f()
.then(v => console.log(v))
// 出错了
// hello world

错误处理

如果await后面的异步操作出错,那么等同于async函数返回的 Promise 对象被reject

async function f() {
  await new Promise(function (resolve, reject) {
    throw new Error('出错了');
  });
}

f()
.then(v => console.log(v))
.catch(e => console.log(e))
// Error:出错了

上面代码中,async函数f执行后,await后面的 Promise 对象会抛出一个错误对象,导致catch方法的回调函数被调用,它的参数就是抛出的错误对象。具体的执行机制,可以参考后文的“async 函数的实现原理”。

防止出错的方法,也是将其放在try...catch代码块之中。

async function f() {
  try {
    await new Promise(function (resolve, reject) {
      throw new Error('出错了');
    });
  } catch(e) {
  }
  return await('hello world');
}

如果有多个await命令,可以统一放在try...catch结构中。

async function main() {
  try {
    const val1 = await firstStep();
    const val2 = await secondStep(val1);
    const val3 = await thirdStep(val1, val2);

    console.log('Final: ', val3);
  }
  catch (err) {
    console.error(err);
  }
}

下面的例子使用try...catch结构,实现多次重复尝试。

const superagent = require('superagent');
const NUM_RETRIES = 3;

async function test() {
  let i;
  for (i = 0; i < NUM_RETRIES; ++i) {
    try {
      await superagent.get('http://google.com/this-throws-an-error');
      break;
    } catch(err) {}
  }
  console.log(i); // 3
}

test();

上面代码中,如果await操作成功,就会使用break语句退出循环;如果失败,会被catch语句捕捉,然后进入下一轮循环。

使用注意点

第一点,前面已经说过,await命令后面的Promise对象,运行结果可能是rejected,所以最好把await命令放在try...catch代码块中。

async function myFunction() {
  try {
    await somethingThatReturnsAPromise();
  } catch (err) {
    console.log(err);
  }
}

// 另一种写法

async function myFunction() {
  await somethingThatReturnsAPromise()
  .catch(function (err) {
    console.log(err);
  });
}

第二点,多个await命令后面的异步操作,如果不存在继发关系,最好让它们同时触发。

let foo = await getFoo();
let bar = await getBar();

上面代码中,getFoogetBar是两个独立的异步操作(即互不依赖),被写成继发关系。这样比较耗时,因为只有getFoo完成以后,才会执行getBar,完全可以让它们同时触发。

// 写法一
let [foo, bar] = await Promise.all([getFoo(), getBar()]);

// 写法二
let fooPromise = getFoo();
let barPromise = getBar();
let foo = await fooPromise;
let bar = await barPromise;

上面两种写法,getFoogetBar都是同时触发,这样就会缩短程序的执行时间。

第三点,await命令只能用在async函数之中,如果用在普通函数,就会报错。

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];

  // 报错
  docs.forEach(function (doc) {
    await db.post(doc);
  });
}

上面代码会报错,因为await用在普通函数之中了。但是,如果将forEach方法的参数改成async函数,也有问题。

function dbFuc(db) { //这里不需要 async
  let docs = [{}, {}, {}];

  // 可能得到错误结果
  docs.forEach(async function (doc) {
    await db.post(doc);
  });
}

上面代码可能不会正常工作,原因是这时三个db.post操作将是并发执行,也就是同时执行,而不是继发执行。正确的写法是采用for循环。

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];

  for (let doc of docs) {
    await db.post(doc);
  }
}

如果确实希望多个请求并发执行,可以使用Promise.all方法。当三个请求都会resolved时,下面两种写法效果相同。

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];
  let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));

  let results = await Promise.all(promises);
  console.log(results);
}

// 或者使用下面的写法

async function dbFuc(db) {
  let docs = [{}, {}, {}];
  let promises = docs.map((doc) => db.post(doc));

  let results = [];
  for (let promise of promises) {
    results.push(await promise);
  }
  console.log(results);
}

目前,esm模块加载器支持顶层await,即await命令可以不放在 async 函数里面,直接使用。

// async 函数的写法
const start = async () => {
  const res = await fetch('google.com');
  return res.text();
};

start().then(console.log);

// 顶层 await 的写法
const res = await fetch('google.com');
console.log(await res.text());

上面代码中,第二种写法的脚本必须使用esm加载器,才会生效。

 4、async 函数的实现原理

async 函数的实现原理,就是将 Generator 函数和自动执行器,包装在一个函数里。

async function fn(args) {
  // ...
}

// 等同于

function fn(args) {
  return spawn(function* () {
    // ...
  });
}

所有的async函数都可以写成上面的第二种形式,其中的spawn函数就是自动执行器。

下面给出spawn函数的实现,基本就是前文自动执行器的翻版。

function spawn(genF) {
  return new Promise(function(resolve, reject) {
    const gen = genF();
    function step(nextF) {
      let next;
      try {
        next = nextF();
      } catch(e) {
        return reject(e);
      }
      if(next.done) {
        return resolve(next.value);
      }
      Promise.resolve(next.value).then(function(v) {
        step(function() { return gen.next(v); });
      }, function(e) {
        step(function() { return gen.throw(e); });
      });
    }
    step(function() { return gen.next(undefined); });
  });
}

5、与其他异步处理方法的比较

我们通过一个例子,来看 async 函数与 Promise、Generator 函数的比较。

假定某个 DOM 元素上面,部署了一系列的动画,前一个动画结束,才能开始后一个。如果当中有一个动画出错,就不再往下执行,返回上一个成功执行的动画的返回值。

首先是 Promise 的写法。

function chainAnimationsPromise(elem, animations) {

  // 变量ret用来保存上一个动画的返回值
  let ret = null;

  // 新建一个空的Promise
  let p = Promise.resolve();

  // 使用then方法,添加所有动画
  for(let anim of animations) {
    p = p.then(function(val) {
      ret = val;
      return anim(elem);
    });
  }

  // 返回一个部署了错误捕捉机制的Promise
  return p.catch(function(e) {
    /* 忽略错误,继续执行 */
  }).then(function() {
    return ret;
  });

}

虽然 Promise 的写法比回调函数的写法大大改进,但是一眼看上去,代码完全都是 Promise 的 API(thencatch等等),操作本身的语义反而不容易看出来。

接着是 Generator 函数的写法。

function chainAnimationsGenerator(elem, animations) {

  return spawn(function*() {
    let ret = null;
    try {
      for(let anim of animations) {
        ret = yield anim(elem);
      }
    } catch(e) {
      /* 忽略错误,继续执行 */
    }
    return ret;
  });

}

上面代码使用 Generator 函数遍历了每个动画,语义比 Promise 写法更清晰,用户定义的操作全部都出现在spawn函数的内部。这个写法的问题在于,必须有一个任务运行器,自动执行 Generator 函数,上面代码的spawn函数就是自动执行器,它返回一个 Promise 对象,而且必须保证yield语句后面的表达式,必须返回一个 Promise。

最后是 async 函数的写法。

async function chainAnimationsAsync(elem, animations) {
  let ret = null;
  try {
    for(let anim of animations) {
      ret = await anim(elem);
    }
  } catch(e) {
    /* 忽略错误,继续执行 */
  }
  return ret;
}

可以看到 Async 函数的实现最简洁,最符合语义,几乎没有语义不相关的代码。它将 Generator 写法中的自动执行器,改在语言层面提供,不暴露给用户,因此代码量最少。如果使用 Generator 写法,自动执行器需要用户自己提供。

 6、实例:按顺序完成异步操作 § 

实际开发中,经常遇到一组异步操作,需要按照顺序完成。比如,依次远程读取一组 URL,然后按照读取的顺序输出结果。

Promise 的写法如下。

function logInOrder(urls) {
  // 远程读取所有URL
  const textPromises = urls.map(url => {
    return fetch(url).then(response => response.text());
  });

  // 按次序输出
  textPromises.reduce((chain, textPromise) => {
    return chain.then(() => textPromise)
      .then(text => console.log(text));
  }, Promise.resolve());
}

上面代码使用fetch方法,同时远程读取一组 URL。每个fetch操作都返回一个 Promise 对象,放入textPromises数组。然后,reduce方法依次处理每个 Promise 对象,然后使用then,将所有 Promise 对象连起来,因此就可以依次输出结果。

这种写法不太直观,可读性比较差。下面是 async 函数实现。

async function logInOrder(urls) {
  for (const url of urls) {
    const response = await fetch(url);
    console.log(await response.text());
  }
}

上面代码确实大大简化,问题是所有远程操作都是继发。只有前一个 URL 返回结果,才会去读取下一个 URL,这样做效率很差,非常浪费时间。我们需要的是并发发出远程请求。

async function logInOrder(urls) {
  // 并发读取远程URL
  const textPromises = urls.map(async url => {
    const response = await fetch(url);
    return response.text();
  });

  // 按次序输出
  for (const textPromise of textPromises) {
    console.log(await textPromise);
  }
}

上面代码中,虽然map方法的参数是async函数,但它是并发执行的,因为只有async函数内部是继发执行,外部不受影响。后面的for..of循环内部使用了await,因此实现了按顺序输出。

7、异步遍历器

《遍历器》一章说过,Iterator 接口是一种数据遍历的协议,只要调用遍历器对象的next方法,就会得到一个对象,表示当前遍历指针所在的那个位置的信息。next方法返回的对象的结构是{value, done},其中value表示当前的数据的值,done是一个布尔值,表示遍历是否结束。

这里隐含着一个规定,next方法必须是同步的,只要调用就必须立刻返回值。也就是说,一旦执行next方法,就必须同步地得到valuedone这两个属性。如果遍历指针正好指向同步操作,当然没有问题,但对于异步操作,就不太合适了。目前的解决方法是,Generator 函数里面的异步操作,返回一个 Thunk 函数或者 Promise 对象,即value属性是一个 Thunk 函数或者 Promise 对象,等待以后返回真正的值,而done属性则还是同步产生的。

ES2018 引入了”异步遍历器“(Async Iterator),为异步操作提供原生的遍历器接口,即valuedone这两个属性都是异步产生。

异步遍历的接口

异步遍历器的最大的语法特点,就是调用遍历器的next方法,返回的是一个 Promise 对象。

asyncIterator
  .next()
  .then(
    ({ value, done }) => /* ... */
  );

上面代码中,asyncIterator是一个异步遍历器,调用next方法以后,返回一个 Promise 对象。因此,可以使用then方法指定,这个 Promise 对象的状态变为resolve以后的回调函数。回调函数的参数,则是一个具有valuedone两个属性的对象,这个跟同步遍历器是一样的。

我们知道,一个对象的同步遍历器的接口,部署在Symbol.iterator属性上面。同样地,对象的异步遍历器接口,部署在Symbol.asyncIterator属性上面。不管是什么样的对象,只要它的Symbol.asyncIterator属性有值,就表示应该对它进行异步遍历。

下面是一个异步遍历器的例子。

const asyncIterable = createAsyncIterable(['a', 'b']);
const asyncIterator = asyncIterable[Symbol.asyncIterator]();

asyncIterator
.next()
.then(iterResult1 => {
  console.log(iterResult1); // { value: 'a', done: false }
  return asyncIterator.next();
})
.then(iterResult2 => {
  console.log(iterResult2); // { value: 'b', done: false }
  return asyncIterator.next();
})
.then(iterResult3 => {
  console.log(iterResult3); // { value: undefined, done: true }
});

上面代码中,异步遍历器其实返回了两次值。第一次调用的时候,返回一个 Promise 对象;等到 Promise 对象resolve了,再返回一个表示当前数据成员信息的对象。这就是说,异步遍历器与同步遍历器最终行为是一致的,只是会先返回 Promise 对象,作为中介。

由于异步遍历器的next方法,返回的是一个 Promise 对象。因此,可以把它放在await命令后面。

async function f() {
  const asyncIterable = createAsyncIterable(['a', 'b']);
  const asyncIterator = asyncIterable[Symbol.asyncIterator]();
  console.log(await asyncIterator.next());
  // { value: 'a', done: false }
  console.log(await asyncIterator.next());
  // { value: 'b', done: false }
  console.log(await asyncIterator.next());
  // { value: undefined, done: true }
}

上面代码中,next方法用await处理以后,就不必使用then方法了。整个流程已经很接近同步处理了。

注意,异步遍历器的next方法是可以连续调用的,不必等到上一步产生的 Promise 对象resolve以后再调用。这种情况下,next方法会累积起来,自动按照每一步的顺序运行下去。下面是一个例子,把所有的next方法放在Promise.all方法里面。

const asyncIterable = createAsyncIterable(['a', 'b']);
const asyncIterator = asyncIterable[Symbol.asyncIterator]();
const [{value: v1}, {value: v2}] = await Promise.all([
  asyncIterator.next(), asyncIterator.next()
]);

console.log(v1, v2); // a b

另一种用法是一次性调用所有的next方法,然后await最后一步操作。

async function runner() {
  const writer = openFile('someFile.txt');
  writer.next('hello');
  writer.next('world');
  await writer.return();
}

runner();

for await...of

前面介绍过,for...of循环用于遍历同步的 Iterator 接口。新引入的for await...of循环,则是用于遍历异步的 Iterator 接口。

async function f() {
  for await (const x of createAsyncIterable(['a', 'b'])) {
    console.log(x);
  }
}
// a
// b

上面代码中,createAsyncIterable()返回一个拥有异步遍历器接口的对象,for...of循环自动调用这个对象的异步遍历器的next方法,会得到一个 Promise 对象。await用来处理这个 Promise 对象,一旦resolve,就把得到的值(x)传入for...of的循环体。

for await...of循环的一个用途,是部署了 asyncIterable 操作的异步接口,可以直接放入这个循环。

let body = '';

async function f() {
  for await(const data of req) body += data;
  const parsed = JSON.parse(body);
  console.log('got', parsed);
}

上面代码中,req是一个 asyncIterable 对象,用来异步读取数据。可以看到,使用for await...of循环以后,代码会非常简洁。

如果next方法返回的 Promise 对象被rejectfor await...of就会报错,要用try...catch捕捉。

async function () {
  try {
    for await (const x of createRejectingIterable()) {
      console.log(x);
    }
  } catch (e) {
    console.error(e);
  }
}

注意,for await...of循环也可以用于同步遍历器。

(async function () {
  for await (const x of ['a', 'b']) {
    console.log(x);
  }
})();
// a
// b

Node v10 支持异步遍历器,Stream 就部署了这个接口。下面是读取文件的传统写法与异步遍历器写法的差异。

// 传统写法
function main(inputFilePath) {
  const readStream = fs.createReadStream(
    inputFilePath,
    { encoding: 'utf8', highWaterMark: 1024 }
  );
  readStream.on('data', (chunk) => {
    console.log('>>> '+chunk);
  });
  readStream.on('end', () => {
    console.log('### DONE ###');
  });
}

// 异步遍历器写法
async function main(inputFilePath) {
  const readStream = fs.createReadStream(
    inputFilePath,
    { encoding: 'utf8', highWaterMark: 1024 }
  );

  for await (const chunk of readStream) {
    console.log('>>> '+chunk);
  }
  console.log('### DONE ###');
}

异步 Generator 函数

就像 Generator 函数返回一个同步遍历器对象一样,异步 Generator 函数的作用,是返回一个异步遍历器对象。

在语法上,异步 Generator 函数就是async函数与 Generator 函数的结合。

async function* gen() {
  yield 'hello';
}
const genObj = gen();
genObj.next().then(x => console.log(x));
// { value: 'hello', done: false }

上面代码中,gen是一个异步 Generator 函数,执行后返回一个异步 Iterator 对象。对该对象调用next方法,返回一个 Promise 对象。

异步遍历器的设计目的之一,就是 Generator 函数处理同步操作和异步操作时,能够使用同一套接口。

// 同步 Generator 函数
function* map(iterable, func) {
  const iter = iterable[Symbol.iterator]();
  while (true) {
    const {value, done} = iter.next();
    if (done) break;
    yield func(value);
  }
}

// 异步 Generator 函数
async function* map(iterable, func) {
  const iter = iterable[Symbol.asyncIterator]();
  while (true) {
    const {value, done} = await iter.next();
    if (done) break;
    yield func(value);
  }
}

上面代码中,map是一个 Generator 函数,第一个参数是可遍历对象iterable,第二个参数是一个回调函数funcmap的作用是将iterable每一步返回的值,使用func进行处理。上面有两个版本的map,前一个处理同步遍历器,后一个处理异步遍历器,可以看到两个版本的写法基本上是一致的。

下面是另一个异步 Generator 函数的例子。

async function* readLines(path) {
  let file = await fileOpen(path);

  try {
    while (!file.EOF) {
      yield await file.readLine();
    }
  } finally {
    await file.close();
  }
}

上面代码中,异步操作前面使用await关键字标明,即await后面的操作,应该返回 Promise 对象。凡是使用yield关键字的地方,就是next方法停下来的地方,它后面的表达式的值(即await file.readLine()的值),会作为next()返回对象的value属性,这一点是与同步 Generator 函数一致的。

异步 Generator 函数内部,能够同时使用awaityield命令。可以这样理解,await命令用于将外部操作产生的值输入函数内部,yield命令用于将函数内部的值输出。

上面代码定义的异步 Generator 函数的用法如下。

(async function () {
  for await (const line of readLines(filePath)) {
    console.log(line);
  }
})()

异步 Generator 函数可以与for await...of循环结合起来使用。

async function* prefixLines(asyncIterable) {
  for await (const line of asyncIterable) {
    yield '> ' + line;
  }
}

异步 Generator 函数的返回值是一个异步 Iterator,即每次调用它的next方法,会返回一个 Promise 对象,也就是说,跟在yield命令后面的,应该是一个 Promise 对象。如果像上面那个例子那样,yield命令后面是一个字符串,会被自动包装成一个 Promise 对象。

function fetchRandom() {
  const url = 'https://www.random.org/decimal-fractions/'
    + '?num=1&dec=10&col=1&format=plain&rnd=new';
  return fetch(url);
}

async function* asyncGenerator() {
  console.log('Start');
  const result = await fetchRandom(); // (A)
  yield 'Result: ' + await result.text(); // (B)
  console.log('Done');
}

const ag = asyncGenerator();
ag.next().then(({value, done}) => {
  console.log(value);
})

上面代码中,agasyncGenerator函数返回的异步遍历器对象。调用ag.next()以后,上面代码的执行顺序如下。

  1. ag.next()立刻返回一个 Promise 对象。
  2. asyncGenerator函数开始执行,打印出Start
  3. await命令返回一个 Promise 对象,asyncGenerator函数停在这里。
  4. A 处变成 fulfilled 状态,产生的值放入result变量,asyncGenerator函数继续往下执行。
  5. 函数在 B 处的yield暂停执行,一旦yield命令取到值,ag.next()返回的那个 Promise 对象变成 fulfilled 状态。
  6. ag.next()后面的then方法指定的回调函数开始执行。该回调函数的参数是一个对象{value, done},其中value的值是yield命令后面的那个表达式的值,done的值是false

A 和 B 两行的作用类似于下面的代码。

return new Promise((resolve, reject) => {
  fetchRandom()
  .then(result => result.text())
  .then(result => {
     resolve({
       value: 'Result: ' + result,
       done: false,
     });
  });
});

如果异步 Generator 函数抛出错误,会导致 Promise 对象的状态变为reject,然后抛出的错误被catch方法捕获。

async function* asyncGenerator() {
  throw new Error('Problem!');
}

asyncGenerator()
.next()
.catch(err => console.log(err)); // Error: Problem!

注意,普通的 async 函数返回的是一个 Promise 对象,而异步 Generator 函数返回的是一个异步 Iterator 对象。可以这样理解,async 函数和异步 Generator 函数,是封装异步操作的两种方法,都用来达到同一种目的。区别在于,前者自带执行器,后者通过for await...of执行,或者自己编写执行器。下面就是一个异步 Generator 函数的执行器。

async function takeAsync(asyncIterable, count = Infinity) {
  const result = [];
  const iterator = asyncIterable[Symbol.asyncIterator]();
  while (result.length < count) {
    const {value, done} = await iterator.next();
    if (done) break;
    result.push(value);
  }
  return result;
}

上面代码中,异步 Generator 函数产生的异步遍历器,会通过while循环自动执行,每当await iterator.next()完成,就会进入下一轮循环。一旦done属性变为true,就会跳出循环,异步遍历器执行结束。

下面是这个自动执行器的一个使用实例。

async function f() {
  async function* gen() {
    yield 'a';
    yield 'b';
    yield 'c';
  }

  return await takeAsync(gen());
}

f().then(function (result) {
  console.log(result); // ['a', 'b', 'c']
})

异步 Generator 函数出现以后,JavaScript 就有了四种函数形式:普通函数、async 函数、Generator 函数和异步 Generator 函数。请注意区分每种函数的不同之处。基本上,如果是一系列按照顺序执行的异步操作(比如读取文件,然后写入新内容,再存入硬盘),可以使用 async 函数;如果是一系列产生相同数据结构的异步操作(比如一行一行读取文件),可以使用异步 Generator 函数。

异步 Generator 函数也可以通过next方法的参数,接收外部传入的数据。

const writer = openFile('someFile.txt');
writer.next('hello'); // 立即执行
writer.next('world'); // 立即执行
await writer.return(); // 等待写入结束

上面代码中,openFile是一个异步 Generator 函数。next方法的参数,向该函数内部的操作传入数据。每次next方法都是同步执行的,最后的await命令用于等待整个写入操作结束。

最后,同步的数据结构,也可以使用异步 Generator 函数。

async function* createAsyncIterable(syncIterable) {
  for (const elem of syncIterable) {
    yield elem;
  }
}

上面代码中,由于没有异步操作,所以也就没有使用await关键字。

yield* 语句

yield*语句也可以跟一个异步遍历器。

async function* gen1() {
  yield 'a';
  yield 'b';
  return 2;
}

async function* gen2() {
  // result 最终会等于 2
  const result = yield* gen1();
}

上面代码中,gen2函数里面的result变量,最后的值是2

与同步 Generator 函数一样,for await...of循环会展开yield*

(async function () {
  for await (const x of gen2()) {
    console.log(x);
  }
})();
// a
// b

十四、Class的基本语法

1、简介

JavaScript 语言中,生成实例对象的传统方法是通过构造函数。下面是一个例子。

function Point(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
}

Point.prototype.toString = function () {
  return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')';
};

var p = new Point(1, 2);

上面这种写法跟传统的面向对象语言(比如 C++ 和 Java)差异很大,很容易让新学习这门语言的程序员感到困惑。

ES6 提供了更接近传统语言的写法,引入了 Class(类)这个概念,作为对象的模板。通过class关键字,可以定义类。

基本上,ES6 的class可以看作只是一个语法糖,它的绝大部分功能,ES5 都可以做到,新的class写法只是让对象原型的写法更加清晰、更像面向对象编程的语法而已。上面的代码用 ES6 的class改写,就是下面这样。

//定义类
class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }

  toString() {
    return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')';
  }
}

上面代码定义了一个“类”,可以看到里面有一个constructor方法,这就是构造方法,而this关键字则代表实例对象。也就是说,ES5 的构造函数Point,对应 ES6 的Point类的构造方法。

Point类除了构造方法,还定义了一个toString方法。注意,定义“类”的方法的时候,前面不需要加上function这个关键字,直接把函数定义放进去了就可以了。另外,方法之间不需要逗号分隔,加了会报错。

ES6 的类,完全可以看作构造函数的另一种写法。

class Point {
  // ...
}

typeof Point // "function"
Point === Point.prototype.constructor // true

上面代码表明,类的数据类型就是函数,类本身就指向构造函数。

使用的时候,也是直接对类使用new命令,跟构造函数的用法完全一致。

class Bar {
  doStuff() {
    console.log('stuff');
  }
}

var b = new Bar();
b.doStuff() // "stuff"

构造函数的prototype属性,在 ES6 的“类”上面继续存在。事实上,类的所有方法都定义在类的prototype属性上面。

class Point {
  constructor() {
    // ...
  }

  toString() {
    // ...
  }

  toValue() {
    // ...
  }
}

// 等同于

Point.prototype = {
  constructor() {},
  toString() {},
  toValue() {},
};

在类的实例上面调用方法,其实就是调用原型上的方法。

class B {}
let b = new B();

b.constructor === B.prototype.constructor // true

上面代码中,bB类的实例,它的constructor方法就是B类原型的constructor方法。

由于类的方法都定义在prototype对象上面,所以类的新方法可以添加在prototype对象上面。Object.assign方法可以很方便地一次向类添加多个方法。

class Point {
  constructor(){
    // ...
  }
}

Object.assign(Point.prototype, {
  toString(){},
  toValue(){}
});

prototype对象的constructor属性,直接指向“类”的本身,这与 ES5 的行为是一致的。

Point.prototype.constructor === Point // true

另外,类的内部所有定义的方法,都是不可枚举的(non-enumerable)。

class Point {
  constructor(x, y) {
    // ...
  }

  toString() {
    // ...
  }
}

Object.keys(Point.prototype)
// []
Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype)
// ["constructor","toString"]

上面代码中,toString方法是Point类内部定义的方法,它是不可枚举的。这一点与 ES5 的行为不一致。

var Point = function (x, y) {
  // ...
};

Point.prototype.toString = function() {
  // ...
};

Object.keys(Point.prototype)
// ["toString"]
Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype)
// ["constructor","toString"]

上面代码采用 ES5 的写法,toString方法就是可枚举的。

类的属性名,可以采用表达式。

let methodName = 'getArea';

class Square {
  constructor(length) {
    // ...
  }

  [methodName]() {
    // ...
  }
}

上面代码中,Square类的方法名getArea,是从表达式得到的。

2、严格模式 § 

类和模块的内部,默认就是严格模式,所以不需要使用use strict指定运行模式。只要你的代码写在类或模块之中,就只有严格模式可用。

考虑到未来所有的代码,其实都是运行在模块之中,所以 ES6 实际上把整个语言升级到了严格模式。

3、constructor 方法

constructor方法是类的默认方法,通过new命令生成对象实例时,自动调用该方法。一个类必须有constructor方法,如果没有显式定义,一个空的constructor方法会被默认添加。

class Point {
}

// 等同于
class Point {
  constructor() {}
}

上面代码中,定义了一个空的类Point,JavaScript 引擎会自动为它添加一个空的constructor方法。

constructor方法默认返回实例对象(即this),完全可以指定返回另外一个对象。

class Foo {
  constructor() {
    return Object.create(null);
  }
}

new Foo() instanceof Foo
// false

上面代码中,constructor函数返回一个全新的对象,结果导致实例对象不是Foo类的实例。

类必须使用new调用,否则会报错。这是它跟普通构造函数的一个主要区别,后者不用new也可以执行。

class Foo {
  constructor() {
    return Object.create(null);
  }
}

Foo()
// TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new'

 4、类的实例对象 § 

生成类的实例对象的写法,与 ES5 完全一样,也是使用new命令。前面说过,如果忘记加上new,像函数那样调用Class,将会报错。

class Point {
  // ...
}

// 报错
var point = Point(2, 3);

// 正确
var point = new Point(2, 3);

与 ES5 一样,实例的属性除非显式定义在其本身(即定义在this对象上),否则都是定义在原型上(即定义在class上)。

//定义类
class Point {

  constructor(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }

  toString() {
    return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')';
  }

}

var point = new Point(2, 3);

point.toString() // (2, 3)

point.hasOwnProperty('x') // true
point.hasOwnProperty('y') // true
point.hasOwnProperty('toString') // false
point.__proto__.hasOwnProperty('toString') // true

上面代码中,xy都是实例对象point自身的属性(因为定义在this变量上),所以hasOwnProperty方法返回true,而toString是原型对象的属性(因为定义在Point类上),所以hasOwnProperty方法返回false。这些都与 ES5 的行为保持一致。

与 ES5 一样,类的所有实例共享一个原型对象。

var p1 = new Point(2,3);
var p2 = new Point(3,2);

p1.__proto__ === p2.__proto__
//true

上面代码中,p1p2都是Point的实例,它们的原型都是Point.prototype,所以__proto__属性是相等的。

这也意味着,可以通过实例的__proto__属性为“类”添加方法。

__proto__ 并不是语言本身的特性,这是各大厂商具体实现时添加的私有属性,虽然目前很多现代浏览器的 JS 引擎中都提供了这个私有属性,但依旧不建议在生产中使用该属性,避免对环境产生依赖。生产环境中,我们可以使用 Object.getPrototypeOf 方法来获取实例对象的原型,然后再来为原型添加方法/属性。

var p1 = new Point(2,3);
var p2 = new Point(3,2);

p1.__proto__.printName = function () { return 'Oops' };

p1.printName() // "Oops"
p2.printName() // "Oops"

var p3 = new Point(4,2);
p3.printName() // "Oops"

上面代码在p1的原型上添加了一个printName方法,由于p1的原型就是p2的原型,因此p2也可以调用这个方法。而且,此后新建的实例p3也可以调用这个方法。这意味着,使用实例的__proto__属性改写原型,必须相当谨慎,不推荐使用,因为这会改变“类”的原始定义,影响到所有实例。

5、Class 表达式

与函数一样,类也可以使用表达式的形式定义。

const MyClass = class Me {
  getClassName() {
    return Me.name;
  }
};

上面代码使用表达式定义了一个类。需要注意的是,这个类的名字是MyClass而不是MeMe只在 Class 的内部代码可用,指代当前类。

let inst = new MyClass();
inst.getClassName() // Me
Me.name // ReferenceError: Me is not defined

上面代码表示,Me只在 Class 内部有定义。

如果类的内部没用到的话,可以省略Me,也就是可以写成下面的形式。

const MyClass = class { /* ... */ };

采用 Class 表达式,可以写出立即执行的 Class。

let person = new class {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  sayName() {
    console.log(this.name);
  }
}('张三');

person.sayName(); // "张三"

上面代码中,person是一个立即执行的类的实例

6、不存在变量提升

类不存在变量提升(hoist),这一点与 ES5 完全不同。

new Foo(); // ReferenceError
class Foo {}

上面代码中,Foo类使用在前,定义在后,这样会报错,因为 ES6 不会把类的声明提升到代码头部。这种规定的原因与下文要提到的继承有关,必须保证子类在父类之后定义。

{
  let Foo = class {};
  class Bar extends Foo {
  }
}

上面的代码不会报错,因为Bar继承Foo的时候,Foo已经有定义了。但是,如果存在class的提升,上面代码就会报错,因为class会被提升到代码头部,而let命令是不提升的,所以导致Bar继承Foo的时候,Foo还没有定义。

7、私有属性和私有方法

现有的方法

私有方法是常见需求,但 ES6 不提供,只能通过变通方法模拟实现。

一种做法是在命名上加以区别。

class Widget {

  // 公有方法
  foo (baz) {
    this._bar(baz);
  }

  // 私有方法
  _bar(baz) {
    return this.snaf = baz;
  }

  // ...
}

上面代码中,_bar方法前面的下划线,表示这是一个只限于内部使用的私有方法。但是,这种命名是不保险的,在类的外部,还是可以调用到这个方法。

另一种方法就是索性将私有方法移出模块,因为模块内部的所有方法都是对外可见的。

class Widget {
  foo (baz) {
    bar.call(this, baz);
  }

  // ...
}

function bar(baz) {
  return this.snaf = baz;
}

上面代码中,foo是公有方法,内部调用了bar.call(this, baz)。这使得bar实际上成为了当前模块的私有方法。

还有一种方法是利用Symbol值的唯一性,将私有方法的名字命名为一个Symbol值。

const bar = Symbol('bar');
const snaf = Symbol('snaf');

export default class myClass{

  // 公有方法
  foo(baz) {
    this[bar](baz);
  }

  // 私有方法
  [bar](baz) {
    return this[snaf] = baz;
  }

  // ...
};

上面代码中,barsnaf都是Symbol值,导致第三方无法获取到它们,因此达到了私有方法和私有属性的效果。

私有属性的提案

与私有方法一样,ES6 不支持私有属性。目前,有一个提案,为class加了私有属性。方法是在属性名之前,使用#表示。

class Point {
  #x;

  constructor(x = 0) {
    #x = +x; // 写成 this.#x 亦可
  }

  get x() { return #x }
  set x(value) { #x = +value }
}

上面代码中,#x就是私有属性,在Point类之外是读取不到这个属性的。由于井号#是属性名的一部分,使用时必须带有#一起使用,所以#xx是两个不同的属性。

私有属性可以指定初始值,在构造函数执行时进行初始化。

class Point {
  #x = 0;
  constructor() {
    #x; // 0
  }
}

之所以要引入一个新的前缀#表示私有属性,而没有采用private关键字,是因为 JavaScript 是一门动态语言,使用独立的符号似乎是唯一的可靠方法,能够准确地区分一种属性是否为私有属性。另外,Ruby 语言使用@表示私有属性,ES6 没有用这个符号而使用#,是因为@已经被留给了 Decorator。

这种写法不仅可以写私有属性,还可以用来写私有方法。

class Foo {
  #a;
  #b;
  #sum() { return #a + #b; }
  printSum() { console.log(#sum()); }
  constructor(a, b) { #a = a; #b = b; }
}

上面代码中,#sum()就是一个私有方法。

另外,私有属性也可以设置 getter 和 setter 方法。

class Counter {
  #xValue = 0;

  get #x() { return #xValue; }
  set #x(value) {
    this.#xValue = value;
  }

  constructor() {
    super();
    // ...
  }
}

上面代码中,#x是一个私有属性,它的读写都通过get #x()set #x()来完成。

8、this 的指向

类的方法内部如果含有this,它默认指向类的实例。但是,必须非常小心,一旦单独使用该方法,很可能报错。

class Logger {
  printName(name = 'there') {
    this.print(`Hello ${name}`);
  }

  print(text) {
    console.log(text);
  }
}

const logger = new Logger();
const { printName } = logger;
printName(); // TypeError: Cannot read property 'print' of undefined

上面代码中,printName方法中的this,默认指向Logger类的实例。但是,如果将这个方法提取出来单独使用,this会指向该方法运行时所在的环境,因为找不到print方法而导致报错。

一个比较简单的解决方法是,在构造方法中绑定this,这样就不会找不到print方法了。

class Logger {
  constructor() {
    this.printName = this.printName.bind(this);
  }

  // ...
}

另一种解决方法是使用箭头函数。

class Logger {
  constructor() {
    this.printName = (name = 'there') => {
      this.print(`Hello ${name}`);
    };
  }

  // ...
}

还有一种解决方法是使用Proxy,获取方法的时候,自动绑定this

function selfish (target) {
  const cache = new WeakMap();
  const handler = {
    get (target, key) {
      const value = Reflect.get(target, key);
      if (typeof value !== 'function') {
        return value;
      }
      if (!cache.has(value)) {
        cache.set(value, value.bind(target));
      }
      return cache.get(value);
    }
  };
  const proxy = new Proxy(target, handler);
  return proxy;
}

const logger = selfish(new Logger());

9、name 属性

由于本质上,ES6 的类只是 ES5 的构造函数的一层包装,所以函数的许多特性都被Class继承,包括name属性。

class Point {}
Point.name // "Point"

name属性总是返回紧跟在class关键字后面的类名。

 10、Class 的取值函数(getter)和存值函数(setter)

与 ES5 一样,在“类”的内部可以使用getset关键字,对某个属性设置存值函数和取值函数,拦截该属性的存取行为。

class MyClass {
  constructor() {
    // ...
  }
  get prop() {
    return 'getter';
  }
  set prop(value) {
    console.log('setter: '+value);
  }
}

let inst = new MyClass();

inst.prop = 123;
// setter: 123

inst.prop
// 'getter'

上面代码中,prop属性有对应的存值函数和取值函数,因此赋值和读取行为都被自定义了。

存值函数和取值函数是设置在属性的 Descriptor 对象上的。

class CustomHTMLElement {
  constructor(element) {
    this.element = element;
  }

  get html() {
    return this.element.innerHTML;
  }

  set html(value) {
    this.element.innerHTML = value;
  }
}

var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(
  CustomHTMLElement.prototype, "html"
);

"get" in descriptor  // true
"set" in descriptor  // true

上面代码中,存值函数和取值函数是定义在html属性的描述对象上面,这与 ES5 完全一致。

11、Class 的 Generator 方法

如果某个方法之前加上星号(*),就表示该方法是一个 Generator 函数。

class Foo {
  constructor(...args) {
    this.args = args;
  }
  * [Symbol.iterator]() {
    for (let arg of this.args) {
      yield arg;
    }
  }
}

for (let x of new Foo('hello', 'world')) {
  console.log(x);
}
// hello
// world

上面代码中,Foo类的Symbol.iterator方法前有一个星号,表示该方法是一个 Generator 函数。Symbol.iterator方法返回一个Foo类的默认遍历器,for...of循环会自动调用这个遍历器。

12、Class 的静态方法

类相当于实例的原型,所有在类中定义的方法,都会被实例继承。如果在一个方法前,加上static关键字,就表示该方法不会被实例继承,而是直接通过类来调用,这就称为“静态方法”。

class Foo {
  static classMethod() {
    return 'hello';
  }
}

Foo.classMethod() // 'hello'

var foo = new Foo();
foo.classMethod()
// TypeError: foo.classMethod is not a function

上面代码中,Foo类的classMethod方法前有static关键字,表明该方法是一个静态方法,可以直接在Foo类上调用(Foo.classMethod()),而不是在Foo类的实例上调用。如果在实例上调用静态方法,会抛出一个错误,表示不存在该方法。

注意,如果静态方法包含this关键字,这个this指的是类,而不是实例。

class Foo {
  static bar () {
    this.baz();
  }
  static baz () {
    console.log('hello');
  }
  baz () {
    console.log('world');
  }
}

Foo.bar() // hello

上面代码中,静态方法bar调用了this.baz,这里的this指的是Foo类,而不是Foo的实例,等同于调用Foo.baz。另外,从这个例子还可以看出,静态方法可以与非静态方法重名。

父类的静态方法,可以被子类继承。

class Foo {
  static classMethod() {
    return 'hello';
  }
}

class Bar extends Foo {
}

Bar.classMethod() // 'hello'

上面代码中,父类Foo有一个静态方法,子类Bar可以调用这个方法。

静态方法也是可以从super对象上调用的。

class Foo {
  static classMethod() {
    return 'hello';
  }
}

class Bar extends Foo {
  static classMethod() {
    return super.classMethod() + ', too';
  }
}

Bar.classMethod() // "hello, too"

13、Class 的静态属性和实例属性

静态属性指的是 Class 本身的属性,即Class.propName,而不是定义在实例对象(this)上的属性。

class Foo {
}

Foo.prop = 1;
Foo.prop // 1

上面的写法为Foo类定义了一个静态属性prop

目前,只有这种写法可行,因为 ES6 明确规定,Class 内部只有静态方法,没有静态属性。

// 以下两种写法都无效
class Foo {
  // 写法一
  prop: 2

  // 写法二
  static prop: 2
}

Foo.prop // undefined

目前有一个静态属性的提案,对实例属性和静态属性都规定了新的写法。

(1)类的实例属性

类的实例属性可以用等式,写入类的定义之中。

class MyClass {
  myProp = 42;

  constructor() {
    console.log(this.myProp); // 42
  }
}

上面代码中,myProp就是MyClass的实例属性。在MyClass的实例上,可以读取这个属性。

以前,我们定义实例属性,只能写在类的constructor方法里面。

class ReactCounter extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }
}

上面代码中,构造方法constructor里面,定义了this.state属性。

有了新的写法以后,可以不在constructor方法里面定义。

class ReactCounter extends React.Component {
  state = {
    count: 0
  };
}

这种写法比以前更清晰。

为了可读性的目的,对于那些在constructor里面已经定义的实例属性,新写法允许直接列出。

class ReactCounter extends React.Component {
  state;
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }
}

(2)类的静态属性

类的静态属性只要在上面的实例属性写法前面,加上static关键字就可以了。

class MyClass {
  static myStaticProp = 42;

  constructor() {
    console.log(MyClass.myStaticProp); // 42
  }
}

同样的,这个新写法大大方便了静态属性的表达。

// 老写法
class Foo {
  // ...
}
Foo.prop = 1;

// 新写法
class Foo {
  static prop = 1;
}

上面代码中,老写法的静态属性定义在类的外部。整个类生成以后,再生成静态属性。这样让人很容易忽略这个静态属性,也不符合相关代码应该放在一起的代码组织原则。另外,新写法是显式声明(declarative),而不是赋值处理,语义更好。

 14、new.target 属性

new是从构造函数生成实例对象的命令。ES6 为new命令引入了一个new.target属性,该属性一般用在构造函数之中,返回new命令作用于的那个构造函数。如果构造函数不是通过new命令调用的,new.target会返回undefined,因此这个属性可以用来确定构造函数是怎么调用的。

function Person(name) {
  if (new.target !== undefined) {
    this.name = name;
  } else {
    throw new Error('必须使用 new 命令生成实例');
  }
}

// 另一种写法
function Person(name) {
  if (new.target === Person) {
    this.name = name;
  } else {
    throw new Error('必须使用 new 命令生成实例');
  }
}

var person = new Person('张三'); // 正确
var notAPerson = Person.call(person, '张三');  // 报错

上面代码确保构造函数只能通过new命令调用。

Class 内部调用new.target,返回当前 Class。

class Rectangle {
  constructor(length, width) {
    console.log(new.target === Rectangle);
    this.length = length;
    this.width = width;
  }
}

var obj = new Rectangle(3, 4); // 输出 true

需要注意的是,子类继承父类时,new.target会返回子类。

class Rectangle {
  constructor(length, width) {
    console.log(new.target === Rectangle);
    // ...
  }
}

class Square extends Rectangle {
  constructor(length) {
    super(length, length);
  }
}

var obj = new Square(3); // 输出 false

上面代码中,new.target会返回子类。

利用这个特点,可以写出不能独立使用、必须继承后才能使用的类。

class Shape {
  constructor() {
    if (new.target === Shape) {
      throw new Error('本类不能实例化');
    }
  }
}

class Rectangle extends Shape {
  constructor(length, width) {
    super();
    // ...
  }
}

var x = new Shape();  // 报错
var y = new Rectangle(3, 4);  // 正确

上面代码中,Shape类不能被实例化,只能用于继承。

注意,在函数外部,使用new.target会报错。

十五、Class 的继承

1、简介 § 

Class 可以通过extends关键字实现继承,这比 ES5 的通过修改原型链实现继承,要清晰和方便很多。

class Point {
}

class ColorPoint extends Point {
}

上面代码定义了一个ColorPoint类,该类通过extends关键字,继承了Point类的所有属性和方法。但是由于没有部署任何代码,所以这两个类完全一样,等于复制了一个Point类。下面,我们在ColorPoint内部加上代码。

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    super(x, y); // 调用父类的constructor(x, y)
    this.color = color;
  }

  toString() {
    return this.color + ' ' + super.toString(); // 调用父类的toString()
  }
}

上面代码中,constructor方法和toString方法之中,都出现了super关键字,它在这里表示父类的构造函数,用来新建父类的this对象。

子类必须在constructor方法中调用super方法,否则新建实例时会报错。这是因为子类自己的this对象,必须先通过父类的构造函数完成塑造,得到与父类同样的实例属性和方法,然后再对其进行加工,加上子类自己的实例属性和方法。如果不调用super方法,子类就得不到this对象。

class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor() {
  }
}

let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError

上面代码中,ColorPoint继承了父类Point,但是它的构造函数没有调用super方法,导致新建实例时报错。

ES5 的继承,实质是先创造子类的实例对象this,然后再将父类的方法添加到this上面(Parent.apply(this))。ES6 的继承机制完全不同,实质是先将父类实例对象的属性和方法,加到this上面(所以必须先调用super方法),然后再用子类的构造函数修改this

如果子类没有定义constructor方法,这个方法会被默认添加,代码如下。也就是说,不管有没有显式定义,任何一个子类都有constructor方法。

class ColorPoint extends Point {
}

// 等同于
class ColorPoint extends Point {
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

另一个需要注意的地方是,在子类的构造函数中,只有调用super之后,才可以使用this关键字,否则会报错。这是因为子类实例的构建,基于父类实例,只有super方法才能调用父类实例。

class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    this.color = color; // ReferenceError
    super(x, y);
    this.color = color; // 正确
  }
}

上面代码中,子类的constructor方法没有调用super之前,就使用this关键字,结果报错,而放在super方法之后就是正确的。

下面是生成子类实例的代码。

let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');

cp instanceof ColorPoint // true
cp instanceof Point // true

上面代码中,实例对象cp同时是ColorPointPoint两个类的实例,这与 ES5 的行为完全一致。

最后,父类的静态方法,也会被子类继承。

class A {
  static hello() {
    console.log('hello world');
  }
}

class B extends A {
}

B.hello()  // hello world

上面代码中,hello()A类的静态方法,B继承A,也继承了A的静态方法。

2、Object.getPrototypeOf() § 

Object.getPrototypeOf方法可以用来从子类上获取父类。

Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point
// true

因此,可以使用这个方法判断,一个类是否继承了另一个类。

3、super 关键字

super这个关键字,既可以当作函数使用,也可以当作对象使用。在这两种情况下,它的用法完全不同。

第一种情况,super作为函数调用时,代表父类的构造函数。ES6 要求,子类的构造函数必须执行一次super函数。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}

上面代码中,子类B的构造函数之中的super(),代表调用父类的构造函数。这是必须的,否则 JavaScript 引擎会报错。

注意,super虽然代表了父类A的构造函数,但是返回的是子类B的实例,即super内部的this指的是B,因此super()在这里相当于A.prototype.constructor.call(this)

class A {
  constructor() {
    console.log(new.target.name);
  }
}
class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}
new A() // A
new B() // B

上面代码中,new.target指向当前正在执行的函数。可以看到,在super()执行时,它指向的是子类B的构造函数,而不是父类A的构造函数。也就是说,super()内部的this指向的是B

作为函数时,super()只能用在子类的构造函数之中,用在其他地方就会报错。

class A {}

class B extends A {
  m() {
    super(); // 报错
  }
}

上面代码中,super()用在B类的m方法之中,就会造成句法错误。

第二种情况,super作为对象时,在普通方法中,指向父类的原型对象;在静态方法中,指向父类。

class A {
  p() {
    return 2;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.p()); // 2
  }
}

let b = new B();

上面代码中,子类B当中的super.p(),就是将super当作一个对象使用。这时,super在普通方法之中,指向A.prototype,所以super.p()就相当于A.prototype.p()

这里需要注意,由于super指向父类的原型对象,所以定义在父类实例上的方法或属性,是无法通过super调用的。

class A {
  constructor() {
    this.p = 2;
  }
}

class B extends A {
  get m() {
    return super.p;
  }
}

let b = new B();
b.m // undefined

上面代码中,p是父类A实例的属性,super.p就引用不到它。

如果属性定义在父类的原型对象上,super就可以取到。

class A {}
A.prototype.x = 2;

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.x) // 2
  }
}

let b = new B();

上面代码中,属性x是定义在A.prototype上面的,所以super.x可以取到它的值。

ES6 规定,在子类普通方法中通过super调用父类的方法时,方法内部的this指向当前的子类实例。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  m() {
    super.print();
  }
}

let b = new B();
b.m() // 2

上面代码中,super.print()虽然调用的是A.prototype.print(),但是A.prototype.print()内部的this指向子类B的实例,导致输出的是2,而不是1。也就是说,实际上执行的是super.print.call(this)

由于this指向子类实例,所以如果通过super对某个属性赋值,这时super就是this,赋值的属性会变成子类实例的属性。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
    super.x = 3;
    console.log(super.x); // undefined
    console.log(this.x); // 3
  }
}

let b = new B();

上面代码中,super.x赋值为3,这时等同于对this.x赋值为3。而当读取super.x的时候,读的是A.prototype.x,所以返回undefined

如果super作为对象,用在静态方法之中,这时super将指向父类,而不是父类的原型对象。

class Parent {
  static myMethod(msg) {
    console.log('static', msg);
  }

  myMethod(msg) {
    console.log('instance', msg);
  }
}

class Child extends Parent {
  static myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg);
  }

  myMethod(msg) {
    super.myMethod(msg);
  }
}

Child.myMethod(1); // static 1

var child = new Child();
child.myMethod(2); // instance 2

上面代码中,super在静态方法之中指向父类,在普通方法之中指向父类的原型对象。

另外,在子类的静态方法中通过super调用父类的方法时,方法内部的this指向当前的子类,而不是子类的实例。

class A {
  constructor() {
    this.x = 1;
  }
  static print() {
    console.log(this.x);
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    this.x = 2;
  }
  static m() {
    super.print();
  }
}

B.x = 3;
B.m() // 3

上面代码中,静态方法B.m里面,super.print指向父类的静态方法。这个方法里面的this指向的是B,而不是B的实例。

注意,使用super的时候,必须显式指定是作为函数、还是作为对象使用,否则会报错。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super); // 报错
  }
}

上面代码中,console.log(super)当中的super,无法看出是作为函数使用,还是作为对象使用,所以 JavaScript 引擎解析代码的时候就会报错。这时,如果能清晰地表明super的数据类型,就不会报错。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
  }
}

let b = new B();

上面代码中,super.valueOf()表明super是一个对象,因此就不会报错。同时,由于super使得this指向B的实例,所以super.valueOf()返回的是一个B的实例。

最后,由于对象总是继承其他对象的,所以可以在任意一个对象中,使用super关键字。

var obj = {
  toString() {
    return "MyObject: " + super.toString();
  }
};

obj.toString(); // MyObject: [object Object]

4、类的 prototype 属性和__proto__属性 § 

大多数浏览器的 ES5 实现之中,每一个对象都有__proto__属性,指向对应的构造函数的prototype属性。Class 作为构造函数的语法糖,同时有prototype属性和__proto__属性,因此同时存在两条继承链。

(1)子类的__proto__属性,表示构造函数的继承,总是指向父类。

(2)子类prototype属性的__proto__属性,表示方法的继承,总是指向父类的prototype属性。

class A {
}

class B extends A {
}

B.__proto__ === A // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true

上面代码中,子类B__proto__属性指向父类A,子类Bprototype属性的__proto__属性指向父类Aprototype属性。

这样的结果是因为,类的继承是按照下面的模式实现的。

class A {
}

class B {
}

// B 的实例继承 A 的实例
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);

// B 继承 A 的静态属性
Object.setPrototypeOf(B, A);

const b = new B();

《对象的扩展》一章给出过Object.setPrototypeOf方法的实现。

Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) {
  obj.__proto__ = proto;
  return obj;
}

因此,就得到了上面的结果。

Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

Object.setPrototypeOf(B, A);
// 等同于
B.__proto__ = A;

这两条继承链,可以这样理解:作为一个对象,子类(B)的原型(__proto__属性)是父类(A);作为一个构造函数,子类(B)的原型对象(prototype属性)是父类的原型对象(prototype属性)的实例。

Object.create(A.prototype);
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

extends关键字后面可以跟多种类型的值。

class B extends A {
}

上面代码的A,只要是一个有prototype属性的函数,就能被B继承。由于函数都有prototype属性(除了Function.prototype函数),因此A可以是任意函数。

下面,讨论两种情况。第一种,子类继承Object类。

class A extends Object {
}

A.__proto__ === Object // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

这种情况下,A其实就是构造函数Object的复制,A的实例就是Object的实例。

第二种情况,不存在任何继承。

class A {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

这种情况下,A作为一个基类(即不存在任何继承),就是一个普通函数,所以直接继承Function.prototype。但是,A调用后返回一个空对象(即Object实例),所以A.prototype.__proto__指向构造函数(Object)的prototype属性。

实例的 __proto__ 属性

子类实例的__proto__属性的__proto__属性,指向父类实例的__proto__属性。也就是说,子类的原型的原型,是父类的原型。

var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');

p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true

上面代码中,ColorPoint继承了Point,导致前者原型的原型是后者的原型。

因此,通过子类实例的__proto__.__proto__属性,可以修改父类实例的行为。

p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
  console.log('Ha');
};

p1.printName() // "Ha"

上面代码在ColorPoint的实例p2上向Point类添加方法,结果影响到了Point的实例p1

 5、原生构造函数的继承 § 

原生构造函数是指语言内置的构造函数,通常用来生成数据结构。ECMAScript 的原生构造函数大致有下面这些。

  • Boolean()
  • Number()
  • String()
  • Array()
  • Date()
  • Function()
  • RegExp()
  • Error()
  • Object()

以前,这些原生构造函数是无法继承的,比如,不能自己定义一个Array的子类。

function MyArray() {
  Array.apply(this, arguments);
}

MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, {
  constructor: {
    value: MyArray,
    writable: true,
    configurable: true,
    enumerable: true
  }
});

上面代码定义了一个继承 Array 的MyArray类。但是,这个类的行为与Array完全不一致。

var colors = new MyArray();
colors[0] = "red";
colors.length  // 0

colors.length = 0;
colors[0]  // "red"

之所以会发生这种情况,是因为子类无法获得原生构造函数的内部属性,通过Array.apply()或者分配给原型对象都不行。原生构造函数会忽略apply方法传入的this,也就是说,原生构造函数的this无法绑定,导致拿不到内部属性。

ES5 是先新建子类的实例对象this,再将父类的属性添加到子类上,由于父类的内部属性无法获取,导致无法继承原生的构造函数。比如,Array构造函数有一个内部属性[[DefineOwnProperty]],用来定义新属性时,更新length属性,这个内部属性无法在子类获取,导致子类的length属性行为不正常。

下面的例子中,我们想让一个普通对象继承Error对象。

var e = {};

Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
// [ 'stack' ]

Object.getOwnPropertyNames(e)
// []

上面代码中,我们想通过Error.call(e)这种写法,让普通对象e具有Error对象的实例属性。但是,Error.call()完全忽略传入的第一个参数,而是返回一个新对象,e本身没有任何变化。这证明了Error.call(e)这种写法,无法继承原生构造函数。

ES6 允许继承原生构造函数定义子类,因为 ES6 是先新建父类的实例对象this,然后再用子类的构造函数修饰this,使得父类的所有行为都可以继承。下面是一个继承Array的例子。

class MyArray extends Array {
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

var arr = new MyArray();
arr[0] = 12;
arr.length // 1

arr.length = 0;
arr[0] // undefined

上面代码定义了一个MyArray类,继承了Array构造函数,因此就可以从MyArray生成数组的实例。这意味着,ES6 可以自定义原生数据结构(比如ArrayString等)的子类,这是 ES5 无法做到的。

上面这个例子也说明,extends关键字不仅可以用来继承类,还可以用来继承原生的构造函数。因此可以在原生数据结构的基础上,定义自己的数据结构。下面就是定义了一个带版本功能的数组。

class VersionedArray extends Array {
  constructor() {
    super();
    this.history = [[]];
  }
  commit() {
    this.history.push(this.slice());
  }
  revert() {
    this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]);
  }
}

var x = new VersionedArray();

x.push(1);
x.push(2);
x // [1, 2]
x.history // [[]]

x.commit();
x.history // [[], [1, 2]]

x.push(3);
x // [1, 2, 3]
x.history // [[], [1, 2]]

x.revert();
x // [1, 2]

上面代码中,VersionedArray会通过commit方法,将自己的当前状态生成一个版本快照,存入history属性。revert方法用来将数组重置为最新一次保存的版本。除此之外,VersionedArray依然是一个普通数组,所有原生的数组方法都可以在它上面调用。

下面是一个自定义Error子类的例子,可以用来定制报错时的行为。

class ExtendableError extends Error {
  constructor(message) {
    super();
    this.message = message;
    this.stack = (new Error()).stack;
    this.name = this.constructor.name;
  }
}

class MyError extends ExtendableError {
  constructor(m) {
    super(m);
  }
}

var myerror = new MyError('ll');
myerror.message // "ll"
myerror instanceof Error // true
myerror.name // "MyError"
myerror.stack
// Error
//     at MyError.ExtendableError
//     ...

注意,继承Object的子类,有一个行为差异

class NewObj extends Object{
  constructor(){
    super(...arguments);
  }
}
var o = new NewObj({attr: true});
o.attr === true  // false

上面代码中,NewObj继承了Object,但是无法通过super方法向父类Object传参。这是因为 ES6 改变了Object构造函数的行为,一旦发现Object方法不是通过new Object()这种形式调用,ES6 规定Object构造函数会忽略参数。

6、Mixin 模式的实现

Mixin 指的是多个对象合成一个新的对象,新对象具有各个组成成员的接口。它的最简单实现如下。

const a = {
  a: 'a'
};
const b = {
  b: 'b'
};
const c = {...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}

上面代码中,c对象是a对象和b对象的合成,具有两者的接口。

下面是一个更完备的实现,将多个类的接口“混入”(mix in)另一个类。

function mix(...mixins) {
  class Mix {}

  for (let mixin of mixins) {
    copyProperties(Mix.prototype, mixin); // 拷贝实例属性
    copyProperties(Mix.prototype, Reflect.getPrototypeOf(mixin)); // 拷贝原型属性
  }

  return Mix;
}

function copyProperties(target, source) {
  for (let key of Reflect.ownKeys(source)) {
    if ( key !== "constructor"
      && key !== "prototype"
      && key !== "name"
    ) {
      let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key);
      Object.defineProperty(target, key, desc);
    }
  }
}

上面代码的mix函数,可以将多个对象合成为一个类。使用的时候,只要继承这个类即可。

class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) {
  // .

十六、修饰器

 1、类的修饰

许多面向对象的语言都有修饰器(Decorator)函数,用来修改类的行为。目前,有一个提案将这项功能,引入了 ECMAScript。

@testable
class MyTestableClass {
  // ...
}

function testable(target) {
  target.isTestable = true;
}

MyTestableClass.isTestable // true

上面代码中,@testable就是一个修饰器。它修改了MyTestableClass这个类的行为,为它加上了静态属性isTestabletestable函数的参数targetMyTestableClass类本身。

基本上,修饰器的行为就是下面这样。

@decorator
class A {}

// 等同于

class A {}
A = decorator(A) || A;

也就是说,修饰器是一个对类进行处理的函数。修饰器函数的第一个参数,就是所要修饰的目标类。

function testable(target) {
  // ...
}

上面代码中,testable函数的参数target,就是会被修饰的类。

如果觉得一个参数不够用,可以在修饰器外面再封装一层函数。

function testable(isTestable) {
  return function(target) {
    target.isTestable = isTestable;
  }
}

@testable(true)
class MyTestableClass {}
MyTestableClass.isTestable // true

@testable(false)
class MyClass {}
MyClass.isTestable // false

上面代码中,修饰器testable可以接受参数,这就等于可以修改修饰器的行为。

注意,修饰器对类的行为的改变,是代码编译时发生的,而不是在运行时。这意味着,修饰器能在编译阶段运行代码。也就是说,修饰器本质就是编译时执行的函数。

前面的例子是为类添加一个静态属性,如果想添加实例属性,可以通过目标类的prototype对象操作。

function testable(target) {
  target.prototype.isTestable = true;
}

@testable
class MyTestableClass {}

let obj = new MyTestableClass();
obj.isTestable // true

上面代码中,修饰器函数testable是在目标类的prototype对象上添加属性,因此就可以在实例上调用。

下面是另外一个例子。

// mixins.js
export function mixins(...list) {
  return function (target) {
    Object.assign(target.prototype, ...list)
  }
}

// main.js
import { mixins } from './mixins'

const Foo = {
  foo() { console.log('foo') }
};

@mixins(Foo)
class MyClass {}

let obj = new MyClass();
obj.foo() // 'foo'

上面代码通过修饰器mixins,把Foo对象的方法添加到了MyClass的实例上面。可以用Object.assign()模拟这个功能。

const Foo = {
  foo() { console.log('foo') }
};

class MyClass {}

Object.assign(MyClass.prototype, Foo);

let obj = new MyClass();
obj.foo() // 'foo'

实际开发中,React 与 Redux 库结合使用时,常常需要写成下面这样。

class MyReactComponent extends React.Component {}

export default connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps)(MyReactComponent);

有了装饰器,就可以改写上面的代码。

@connect(mapStateToProps, mapDispatchToProps)
export default class MyReactComponent extends React.Component {}

相对来说,后一种写法看上去更容易理解。

2、方法的修饰

修饰器不仅可以修饰类,还可以修饰类的属性。

class Person {
  @readonly
  name() { return `${this.first} ${this.last}` }
}

上面代码中,修饰器readonly用来修饰“类”的name方法。

修饰器函数readonly一共可以接受三个参数。

function readonly(target, name, descriptor){
  // descriptor对象原来的值如下
  // {
  //   value: specifiedFunction,
  //   enumerable: false,
  //   configurable: true,
  //   writable: true
  // };
  descriptor.writable = false;
  return descriptor;
}

readonly(Person.prototype, 'name', descriptor);
// 类似于
Object.defineProperty(Person.prototype, 'name', descriptor);

修饰器第一个参数是类的原型对象,上例是Person.prototype,修饰器的本意是要“修饰”类的实例,但是这个时候实例还没生成,所以只能去修饰原型(这不同于类的修饰,那种情况时target参数指的是类本身);第二个参数是所要修饰的属性名,第三个参数是该属性的描述对象。

另外,上面代码说明,修饰器(readonly)会修改属性的描述对象(descriptor),然后被修改的描述对象再用来定义属性。

下面是另一个例子,修改属性描述对象的enumerable属性,使得该属性不可遍历。

class Person {
  @nonenumerable
  get kidCount() { return this.children.length; }
}

function nonenumerable(target, name, descriptor) {
  descriptor.enumerable = false;
  return descriptor;
}

下面的@log修饰器,可以起到输出日志的作用。

class Math {
  @log
  add(a, b) {
    return a + b;
  }
}

function log(target, name, descriptor) {
  var oldValue = descriptor.value;

  descriptor.value = function() {
    console.log(`Calling ${name} with`, arguments);
    return oldValue.apply(this, arguments);
  };

  return descriptor;
}

const math = new Math();

// passed parameters should get logged now
math.add(2, 4);

上面代码中,@log修饰器的作用就是在执行原始的操作之前,执行一次console.log,从而达到输出日志的目的。

修饰器有注释的作用。

@testable
class Person {
  @readonly
  @nonenumerable
  name() { return `${this.first} ${this.last}` }
}

从上面代码中,我们一眼就能看出,Person类是可测试的,而name方法是只读和不可枚举的。

下面是使用 Decorator 写法的组件,看上去一目了然。

@Component({
  tag: 'my-component',
  styleUrl: 'my-component.scss'
})
export class MyComponent {
  @Prop() first: string;
  @Prop() last: string;
  @State() isVisible: boolean = true;

  render() {
    return (
      <p>Hello, my name is {this.first} {this.last}</p>
    );
  }
}

如果同一个方法有多个修饰器,会像剥洋葱一样,先从外到内进入,然后由内向外执行。

function dec(id){
  console.log('evaluated', id);
  return (target, property, descriptor) => console.log('executed', id);
}

class Example {
    @dec(1)
    @dec(2)
    method(){}
}
// evaluated 1
// evaluated 2
// executed 2
// executed 1

上面代码中,外层修饰器@dec(1)先进入,但是内层修饰器@dec(2)先执行。

除了注释,修饰器还能用来类型检查。所以,对于类来说,这项功能相当有用。从长期来看,它将是 JavaScript 代码静态分析的重要工具。

3、为什么修饰器不能用于函数?

修饰器只能用于类和类的方法,不能用于函数,因为存在函数提升。

var counter = 0;

var add = function () {
  counter++;
};

@add
function foo() {
}

上面的代码,意图是执行后counter等于 1,但是实际上结果是counter等于 0。因为函数提升,使得实际执行的代码是下面这样。

@add
function foo() {
}

var counter;
var add;

counter = 0;

add = function () {
  counter++;
};

下面是另一个例子。

var readOnly = require("some-decorator");

@readOnly
function foo() {
}

上面代码也有问题,因为实际执行是下面这样。

var readOnly;

@readOnly
function foo() {
}

readOnly = require("some-decorator");

总之,由于存在函数提升,使得修饰器不能用于函数。类是不会提升的,所以就没有这方面的问题。

另一方面,如果一定要修饰函数,可以采用高阶函数的形式直接执行。

function doSomething(name) {
  console.log('Hello, ' + name);
}

function loggingDecorator(wrapped) {
  return function() {
    console.log('Starting');
    const result = wrapped.apply(this, arguments);
    console.log('Finished');
    return result;
  }
}

const wrapped = loggingDecorator(doSomething);

 4、core-decorators.js

core-decorators.js是一个第三方模块,提供了几个常见的修饰器,通过它可以更好地理解修饰器。

(1)@autobind

autobind修饰器使得方法中的this对象,绑定原始对象。

import { autobind } from 'core-decorators';

class Person {
  @autobind
  getPerson() {
    return this;
  }
}

let person = new Person();
let getPerson = person.getPerson;

getPerson() === person;
// true

(2)@readonly

readonly修饰器使得属性或方法不可写。

import { readonly } from 'core-decorators';

class Meal {
  @readonly
  entree = 'steak';
}

var dinner = new Meal();
dinner.entree = 'salmon';
// Cannot assign to read only property 'entree' of [object Object]

(3)@override

override修饰器检查子类的方法,是否正确覆盖了父类的同名方法,如果不正确会报错。

import { override } from 'core-decorators';

class Parent {
  speak(first, second) {}
}

class Child extends Parent {
  @override
  speak() {}
  // SyntaxError: Child#speak() does not properly override Parent#speak(first, second)
}

// or

class Child extends Parent {
  @override
  speaks() {}
  // SyntaxError: No descriptor matching Child#speaks() was found on the prototype chain.
  //
  //   Did you mean "speak"?
}

(4)@deprecate (别名@deprecated)

deprecatedeprecated修饰器在控制台显示一条警告,表示该方法将废除。

import { deprecate } from 'core-decorators';

class Person {
  @deprecate
  facepalm() {}

  @deprecate('We stopped facepalming')
  facepalmHard() {}

  @deprecate('We stopped facepalming', { url: 'http://knowyourmeme.com/memes/facepalm' })
  facepalmHarder() {}
}

let person = new Person();

person.facepalm();
// DEPRECATION Person#facepalm: This function will be removed in future versions.

person.facepalmHard();
// DEPRECATION Person#facepalmHard: We stopped facepalming

person.facepalmHarder();
// DEPRECATION Person#facepalmHarder: We stopped facepalming
//
//     See http://knowyourmeme.com/memes/facepalm for more details.
//

(5)@suppressWarnings

suppressWarnings修饰器抑制deprecated修饰器导致的console.warn()调用。但是,异步代码发出的调用除外。

import { suppressWarnings } from 'core-decorators';

class Person {
  @deprecated
  facepalm() {}

  @suppressWarnings
  facepalmWithoutWarning() {
    this.facepalm();
  }
}

let person = new Person();

person.facepalmWithoutWarning();
// no warning is logged

 5、使用修饰器实现自动发布事件

我们可以使用修饰器,使得对象的方法被调用时,自动发出一个事件。

const postal = require("postal/lib/postal.lodash");

export default function publish(topic, channel) {
  const channelName = channel || '/';
  const msgChannel = postal.channel(channelName);
  msgChannel.subscribe(topic, v => {
    console.log('频道: ', channelName);
    console.log('事件: ', topic);
    console.log('数据: ', v);
  });

  return function(target, name, descriptor) {
    const fn = descriptor.value;

    descriptor.value = function() {
      let value = fn.apply(this, arguments);
      msgChannel.publish(topic, value);
    };
  };
}

上面代码定义了一个名为publish的修饰器,它通过改写descriptor.value,使得原方法被调用时,会自动发出一个事件。它使用的事件“发布/订阅”库是Postal.js

它的用法如下。

// index.js
import publish from './publish';

class FooComponent {
  @publish('foo.some.message', 'component')
  someMethod() {
    return { my: 'data' };
  }
  @publish('foo.some.other')
  anotherMethod() {
    // ...
  }
}

let foo = new FooComponent();

foo.someMethod();
foo.anotherMethod();

以后,只要调用someMethod或者anotherMethod,就会自动发出一个事件。

$ bash-node index.js
频道:  component
事件:  foo.some.message
数据:  { my: 'data' }

频道:  /
事件:  foo.some.other
数据:  undefined

6、Mixin

在修饰器的基础上,可以实现Mixin模式。所谓Mixin模式,就是对象继承的一种替代方案,中文译为“混入”(mix in),意为在一个对象之中混入另外一个对象的方法。

请看下面的例子。

const Foo = {
  foo() { console.log('foo') }
};

class MyClass {}

Object.assign(MyClass.prototype, Foo);

let obj = new MyClass();
obj.foo() // 'foo'

上面代码之中,对象Foo有一个foo方法,通过Object.assign方法,可以将foo方法“混入”MyClass类,导致MyClass的实例obj对象都具有foo方法。这就是“混入”模式的一个简单实现。

下面,我们部署一个通用脚本mixins.js,将 Mixin 写成一个修饰器。

export function mixins(...list) {
  return function (target) {
    Object.assign(target.prototype, ...list);
  };
}

然后,就可以使用上面这个修饰器,为类“混入”各种方法。

import { mixins } from './mixins';

const Foo = {
  foo() { console.log('foo') }
};

@mixins(Foo)
class MyClass {}

let obj = new MyClass();
obj.foo() // "foo"

通过mixins这个修饰器,实现了在MyClass类上面“混入”Foo对象的foo方法。

不过,上面的方法会改写MyClass类的prototype对象,如果不喜欢这一点,也可以通过类的继承实现 Mixin。

class MyClass extends MyBaseClass {
  /* ... */
}

上面代码中,MyClass继承了MyBaseClass。如果我们想在MyClass里面“混入”一个foo方法,一个办法是在MyClassMyBaseClass之间插入一个混入类,这个类具有foo方法,并且继承了MyBaseClass的所有方法,然后MyClass再继承这个类。

let MyMixin = (superclass) => class extends superclass {
  foo() {
    console.log('foo from MyMixin');
  }
};

上面代码中,MyMixin是一个混入类生成器,接受superclass作为参数,然后返回一个继承superclass的子类,该子类包含一个foo方法。

接着,目标类再去继承这个混入类,就达到了“混入”foo方法的目的。

class MyClass extends MyMixin(MyBaseClass) {
  /* ... */
}

let c = new MyClass();
c.foo(); // "foo from MyMixin"

如果需要“混入”多个方法,就生成多个混入类。

class MyClass extends Mixin1(Mixin2(MyBaseClass)) {
  /* ... */
}

这种写法的一个好处,是可以调用super,因此可以避免在“混入”过程中覆盖父类的同名方法。

let Mixin1 = (superclass) => class extends superclass {
  foo() {
    console.log('foo from Mixin1');
    if (super.foo) super.foo();
  }
};

let Mixin2 = (superclass) => class extends superclass {
  foo() {
    console.log('foo from Mixin2');
    if (super.foo) super.foo();
  }
};

class S {
  foo() {
    console.log('foo from S');
  }
}

class C extends Mixin1(Mixin2(S)) {
  foo() {
    console.log('foo from C');
    super.foo();
  }
}

上面代码中,每一次混入发生时,都调用了父类的super.foo方法,导致父类的同名方法没有被覆盖,行为被保留了下来。

new C().foo()
// foo from C
// foo from Mixin1
// foo from Mixin2
// foo from

 7、Trait

Trait 也是一种修饰器,效果与 Mixin 类似,但是提供更多功能,比如防止同名方法的冲突、排除混入某些方法、为混入的方法起别名等等。

下面采用traits-decorator这个第三方模块作为例子。这个模块提供的traits修饰器,不仅可以接受对象,还可以接受 ES6 类作为参数。

import { traits } from 'traits-decorator';

class TFoo {
  foo() { console.log('foo') }
}

const TBar = {
  bar() { console.log('bar') }
};

@traits(TFoo, TBar)
class MyClass { }

let obj = new MyClass();
obj.foo() // foo
obj.bar() // bar

上面代码中,通过traits修饰器,在MyClass类上面“混入”了TFoo类的foo方法和TBar对象的bar方法。

Trait 不允许“混入”同名方法。

import { traits } from 'traits-decorator';

class TFoo {
  foo() { console.log('foo') }
}

const TBar = {
  bar() { console.log('bar') },
  foo() { console.log('foo') }
};

@traits(TFoo, TBar)
class MyClass { }
// 报错
// throw new Error('Method named: ' + methodName + ' is defined twice.');
//        ^
// Error: Method named: foo is defined twice.

上面代码中,TFooTBar都有foo方法,结果traits修饰器报错。

一种解决方法是排除TBarfoo方法。

import { traits, excludes } from 'traits-decorator';

class TFoo {
  foo() { console.log('foo') }
}

const TBar = {
  bar() { console.log('bar') },
  foo() { console.log('foo') }
};

@traits(TFoo, TBar::excludes('foo'))
class MyClass { }

let obj = new MyClass();
obj.foo() // foo
obj.bar() // bar

上面代码使用绑定运算符(::)在TBar上排除foo方法,混入时就不会报错了。

另一种方法是为TBarfoo方法起一个别名。

import { traits, alias } from 'traits-decorator';

class TFoo {
  foo() { console.log('foo') }
}

const TBar = {
  bar() { console.log('bar') },
  foo() { console.log('foo') }
};

@traits(TFoo, TBar::alias({foo: 'aliasFoo'}))
class MyClass { }

let obj = new MyClass();
obj.foo() // foo
obj.aliasFoo() // foo
obj.bar() // bar

上面代码为TBarfoo方法起了别名aliasFoo,于是MyClass也可以混入TBarfoo方法了。

aliasexcludes方法,可以结合起来使用。

@traits(TExample::excludes('foo','bar')::alias({baz:'exampleBaz'}))
class MyClass {}

上面代码排除了TExamplefoo方法和bar方法,为baz方法起了别名exampleBaz

as方法则为上面的代码提供了另一种写法。

@traits(TExample::as({excludes:['foo', 'bar'], alias: {baz: 'exampleBaz'}}))
class MyClass {}

8、Babel 转码器的支持 § 

目前,Babel 转码器已经支持 Decorator。

首先,安装babel-corebabel-plugin-transform-decorators。由于后者包括在babel-preset-stage-0之中,所以改为安装babel-preset-stage-0亦可。

$ npm install babel-core babel-plugin-transform-decorators

然后,设置配置文件.babelrc

{
  "plugins": ["transform-decorators"]
}

这时,Babel 就可以对 Decorator 转码了。

脚本中打开的命令如下。

babel.transform("code", {plugins: ["transform-decorators"]})

Babel 的官方网站提供一个在线转码器,只要勾选 Experimental,就能支持 Decorator 的在线转码。

 十七、Module的语法

1、概述 § 

历史上,JavaScript 一直没有模块(module)体系,无法将一个大程序拆分成互相依赖的小文件,再用简单的方法拼装起来。其他语言都有这项功能,比如 Ruby 的require、Python 的import,甚至就连 CSS 都有@import,但是 JavaScript 任何这方面的支持都没有,这对开发大型的、复杂的项目形成了巨大障碍。

在 ES6 之前,社区制定了一些模块加载方案,最主要的有 CommonJS 和 AMD 两种。前者用于服务器,后者用于浏览器。ES6 在语言标准的层面上,实现了模块功能,而且实现得相当简单,完全可以取代 CommonJS 和 AMD 规范,成为浏览器和服务器通用的模块解决方案。

ES6 模块的设计思想是尽量的静态化,使得编译时就能确定模块的依赖关系,以及输入和输出的变量。CommonJS 和 AMD 模块,都只能在运行时确定这些东西。比如,CommonJS 模块就是对象,输入时必须查找对象属性。

// CommonJS模块
let { stat, exists, readFile } = require('fs');

// 等同于
let _fs = require('fs');
let stat = _fs.stat;
let exists = _fs.exists;
let readfile = _fs.readfile;

上面代码的实质是整体加载fs模块(即加载fs的所有方法),生成一个对象(_fs),然后再从这个对象上面读取 3 个方法。这种加载称为“运行时加载”,因为只有运行时才能得到这个对象,导致完全没办法在编译时做“静态优化”。

ES6 模块不是对象,而是通过export命令显式指定输出的代码,再通过import命令输入。

// ES6模块
import { stat, exists, readFile } from 'fs';

上面代码的实质是从fs模块加载 3 个方法,其他方法不加载。这种加载称为“编译时加载”或者静态加载,即 ES6 可以在编译时就完成模块加载,效率要比 CommonJS 模块的加载方式高。当然,这也导致了没法引用 ES6 模块本身,因为它不是对象。

由于 ES6 模块是编译时加载,使得静态分析成为可能。有了它,就能进一步拓宽 JavaScript 的语法,比如引入宏(macro)和类型检验(type system)这些只能靠静态分析实现的功能。

除了静态加载带来的各种好处,ES6 模块还有以下好处。

  • 不再需要UMD模块格式了,将来服务器和浏览器都会支持 ES6 模块格式。目前,通过各种工具库,其实已经做到了这一点。
  • 将来浏览器的新 API 就能用模块格式提供,不再必须做成全局变量或者navigator对象的属性。
  • 不再需要对象作为命名空间(比如Math对象),未来这些功能可以通过模块提供。

本章介绍 ES6 模块的语法,下一章介绍如何在浏览器和 Node 之中,加载 ES6 模块。

2、严格模式

ES6 的模块自动采用严格模式,不管你有没有在模块头部加上"use strict";

严格模式主要有以下限制。

  • 变量必须声明后再使用
  • 函数的参数不能有同名属性,否则报错
  • 不能使用with语句
  • 不能对只读属性赋值,否则报错
  • 不能使用前缀 0 表示八进制数,否则报错
  • 不能删除不可删除的属性,否则报错
  • 不能删除变量delete prop,会报错,只能删除属性delete global[prop]
  • eval不会在它的外层作用域引入变量
  • evalarguments不能被重新赋值
  • arguments不会自动反映函数参数的变化
  • 不能使用arguments.callee
  • 不能使用arguments.caller
  • 禁止this指向全局对象
  • 不能使用fn.callerfn.arguments获取函数调用的堆栈
  • 增加了保留字(比如protectedstaticinterface

上面这些限制,模块都必须遵守。由于严格模式是 ES5 引入的,不属于 ES6,所以请参阅相关 ES5 书籍,本书不再详细介绍了。

其中,尤其需要注意this的限制。ES6 模块之中,顶层的this指向undefined,即不应该在顶层代码使用this

3、export 命令 § 

模块功能主要由两个命令构成:exportimportexport命令用于规定模块的对外接口,import命令用于输入其他模块提供的功能。

一个模块就是一个独立的文件。该文件内部的所有变量,外部无法获取。如果你希望外部能够读取模块内部的某个变量,就必须使用export关键字输出该变量。下面是一个 JS 文件,里面使用export命令输出变量。

// profile.js
export var firstName = 'Michael';
export var lastName = 'Jackson';
export var year = 1958;

上面代码是profile.js文件,保存了用户信息。ES6 将其视为一个模块,里面用export命令对外部输出了三个变量。

export的写法,除了像上面这样,还有另外一种。

// profile.js
var firstName = 'Michael';
var lastName = 'Jackson';
var year = 1958;

export {firstName, lastName, year};

上面代码在export命令后面,使用大括号指定所要输出的一组变量。它与前一种写法(直接放置在var语句前)是等价的,但是应该优先考虑使用这种写法。因为这样就可以在脚本尾部,一眼看清楚输出了哪些变量。

export命令除了输出变量,还可以输出函数或类(class)。

export function multiply(x, y) {
  return x * y;
};

上面代码对外输出一个函数multiply

通常情况下,export输出的变量就是本来的名字,但是可以使用as关键字重命名。

function v1() { ... }
function v2() { ... }

export {
  v1 as streamV1,
  v2 as streamV2,
  v2 as streamLatestVersion
};

上面代码使用as关键字,重命名了函数v1v2的对外接口。重命名后,v2可以用不同的名字输出两次。

需要特别注意的是,export命令规定的是对外的接口,必须与模块内部的变量建立一一对应关系。

// 报错
export 1;

// 报错
var m = 1;
export m;

上面两种写法都会报错,因为没有提供对外的接口。第一种写法直接输出 1,第二种写法通过变量m,还是直接输出 1。1只是一个值,不是接口。正确的写法是下面这样。

// 写法一
export var m = 1;

// 写法二
var m = 1;
export {m};

// 写法三
var n = 1;
export {n as m};

上面三种写法都是正确的,规定了对外的接口m。其他脚本可以通过这个接口,取到值1。它们的实质是,在接口名与模块内部变量之间,建立了一一对应的关系。

同样的,functionclass的输出,也必须遵守这样的写法。

// 报错
function f() {}
export f;

// 正确
export function f() {};

// 正确
function f() {}
export {f};

另外,export语句输出的接口,与其对应的值是动态绑定关系,即通过该接口,可以取到模块内部实时的值。

export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);

上面代码输出变量foo,值为bar,500 毫秒之后变成baz

这一点与 CommonJS 规范完全不同。CommonJS 模块输出的是值的缓存,不存在动态更新,详见下文《Module 的加载实现》一节。

最后,export命令可以出现在模块的任何位置,只要处于模块顶层就可以。如果处于块级作用域内,就会报错,下一节的import命令也是如此。这是因为处于条件代码块之中,就没法做静态优化了,违背了 ES6 模块的设计初衷。

function foo() {
  export default 'bar' // SyntaxError
}
foo()

上面代码中,export语句放在函数之中,结果报错。

4、import 命令 § 

使用export命令定义了模块的对外接口以后,其他 JS 文件就可以通过import命令加载这个模块。

// main.js
import {firstName, lastName, year} from './profile.js';

function setName(element) {
  element.textContent = firstName + ' ' + lastName;
}

上面代码的import命令,用于加载profile.js文件,并从中输入变量。import命令接受一对大括号,里面指定要从其他模块导入的变量名。大括号里面的变量名,必须与被导入模块(profile.js)对外接口的名称相同。

如果想为输入的变量重新取一个名字,import命令要使用as关键字,将输入的变量重命名。

import { lastName as surname } from './profile.js';

import命令输入的变量都是只读的,因为它的本质是输入接口。也就是说,不允许在加载模块的脚本里面,改写接口。

import {a} from './xxx.js'

a = {}; // Syntax Error : 'a' is read-only;

上面代码中,脚本加载了变量a,对其重新赋值就会报错,因为a是一个只读的接口。但是,如果a是一个对象,改写a的属性是允许的。

import {a} from './xxx.js'

a.foo = 'hello'; // 合法操作

上面代码中,a的属性可以成功改写,并且其他模块也可以读到改写后的值。不过,这种写法很难查错,建议凡是输入的变量,都当作完全只读,轻易不要改变它的属性。

import后面的from指定模块文件的位置,可以是相对路径,也可以是绝对路径,.js后缀可以省略。如果只是模块名,不带有路径,那么必须有配置文件,告诉 JavaScript 引擎该模块的位置。

import {myMethod} from 'util';

上面代码中,util是模块文件名,由于不带有路径,必须通过配置,告诉引擎怎么取到这个模块。

注意,import命令具有提升效果,会提升到整个模块的头部,首先执行。

foo();

import { foo } from 'my_module';

上面的代码不会报错,因为import的执行早于foo的调用。这种行为的本质是,import命令是编译阶段执行的,在代码运行之前。

由于import是静态执行,所以不能使用表达式和变量,这些只有在运行时才能得到结果的语法结构。

// 报错
import { 'f' + 'oo' } from 'my_module';

// 报错
let module = 'my_module';
import { foo } from module;

// 报错
if (x === 1) {
  import { foo } from 'module1';
} else {
  import { foo } from 'module2';
}

上面三种写法都会报错,因为它们用到了表达式、变量和if结构。在静态分析阶段,这些语法都是没法得到值的。

最后,import语句会执行所加载的模块,因此可以有下面的写法。

import 'lodash';

上面代码仅仅执行lodash模块,但是不输入任何值。

如果多次重复执行同一句import语句,那么只会执行一次,而不会执行多次。

import 'lodash';
import 'lodash';

上面代码加载了两次lodash,但是只会执行一次。

import { foo } from 'my_module';
import { bar } from 'my_module';

// 等同于
import { foo, bar } from 'my_module';

上面代码中,虽然foobar在两个语句中加载,但是它们对应的是同一个my_module实例。也就是说,import语句是 Singleton 模式。

目前阶段,通过 Babel 转码,CommonJS 模块的require命令和 ES6 模块的import命令,可以写在同一个模块里面,但是最好不要这样做。因为import在静态解析阶段执行,所以它是一个模块之中最早执行的。下面的代码可能不会得到预期结果。

require('core-js/modules/es6.symbol');
require('core-js/modules/es6.promise');
import React from 'React';

 5、模块的整体加载 § 

除了指定加载某个输出值,还可以使用整体加载,即用星号(*)指定一个对象,所有输出值都加载在这个对象上面。

下面是一个circle.js文件,它输出两个方法areacircumference

// circle.js

export function area(radius) {
  return Math.PI * radius * radius;
}

export function circumference(radius) {
  return 2 * Math.PI * radius;
}

现在,加载这个模块。

// main.js

import { area, circumference } from './circle';

console.log('圆面积:' + area(4));
console.log('圆周长:' + circumference(14));

上面写法是逐一指定要加载的方法,整体加载的写法如下。

import * as circle from './circle';

console.log('圆面积:' + circle.area(4));
console.log('圆周长:' + circle.circumference(14));

注意,模块整体加载所在的那个对象(上例是circle),应该是可以静态分析的,所以不允许运行时改变。下面的写法都是不允许的。

import * as circle from './circle';

// 下面两行都是不允许的
circle.foo = 'hello';
circle.area = function () {};

 7、export 与 import 的复合写法 § 

如果在一个模块之中,先输入后输出同一个模块,import语句可以与export语句写在一起。

export { foo, bar } from 'my_module';

// 可以简单理解为
import { foo, bar } from 'my_module';
export { foo, bar };

上面代码中,exportimport语句可以结合在一起,写成一行。但需要注意的是,写成一行以后,foobar实际上并没有被导入当前模块,只是相当于对外转发了这两个接口,导致当前模块不能直接使用foobar

模块的接口改名和整体输出,也可以采用这种写法。

// 接口改名
export { foo as myFoo } from 'my_module';

// 整体输出
export * from 'my_module';

默认接口的写法如下。

export { default } from 'foo';

具名接口改为默认接口的写法如下。

export { es6 as default } from './someModule';

// 等同于
import { es6 } from './someModule';
export default es6;

同样地,默认接口也可以改名为具名接口。

export { default as es6 } from './someModule';

下面三种import语句,没有对应的复合写法。

import * as someIdentifier from "someModule";
import someIdentifier from "someModule";
import someIdentifier, { namedIdentifier } from "someModule";

为了做到形式的对称,现在有提案,提出补上这三种复合写法。

export * as someIdentifier from "someModule";
export someIdentifier from "someModule";
export someIdentifier, { namedIdentifier } from "someModule";

 8、模块的继承

模块之间也可以继承。

假设有一个circleplus模块,继承了circle模块。

// circleplus.js

export * from 'circle';
export var e = 2.71828182846;
export default function(x) {
  return Math.exp(x);
}

上面代码中的export *,表示再输出circle模块的所有属性和方法。注意,export *命令会忽略circle模块的default方法。然后,上面代码又输出了自定义的e变量和默认方法。

这时,也可以将circle的属性或方法,改名后再输出。

// circleplus.js

export { area as circleArea } from 'circle';

上面代码表示,只输出circle模块的area方法,且将其改名为circleArea

加载上面模块的写法如下。

// main.js

import * as math from 'circleplus';
import exp from 'circleplus';
console.log(exp(math.e));

上面代码中的import exp表示,将circleplus模块的默认方法加载为exp方法。

9、跨模块常量 § 

本书介绍const命令的时候说过,const声明的常量只在当前代码块有效。如果想设置跨模块的常量(即跨多个文件),或者说一个值要被多个模块共享,可以采用下面的写法。

// constants.js 模块
export const A = 1;
export const B = 3;
export const C = 4;

// test1.js 模块
import * as constants from './constants';
console.log(constants.A); // 1
console.log(constants.B); // 3

// test2.js 模块
import {A, B} from './constants';
console.log(A); // 1
console.log(B); // 3

如果要使用的常量非常多,可以建一个专门的constants目录,将各种常量写在不同的文件里面,保存在该目录下。

// constants/db.js
export const db = {
  url: 'http://my.couchdbserver.local:5984',
  admin_username: 'admin',
  admin_password: 'admin password'
};

// constants/user.js
export const users = ['root', 'admin', 'staff', 'ceo', 'chief', 'moderator'];

然后,将这些文件输出的常量,合并在index.js里面。

// constants/index.js
export {db} from './db';
export {users} from './users';

使用的时候,直接加载index.js就可以了。

// script.js
import {db, users} from './constants/index';

 10、import()

简介

前面介绍过,import命令会被 JavaScript 引擎静态分析,先于模块内的其他语句执行(import命令叫做“连接” binding 其实更合适)。所以,下面的代码会报错。

// 报错
if (x === 2) {
  import MyModual from './myModual';
}

上面代码中,引擎处理import语句是在编译时,这时不会去分析或执行if语句,所以import语句放在if代码块之中毫无意义,因此会报句法错误,而不是执行时错误。也就是说,importexport命令只能在模块的顶层,不能在代码块之中(比如,在if代码块之中,或在函数之中)。

这样的设计,固然有利于编译器提高效率,但也导致无法在运行时加载模块。在语法上,条件加载就不可能实现。如果import命令要取代 Node 的require方法,这就形成了一个障碍。因为require是运行时加载模块,import命令无法取代require的动态加载功能。

const path = './' + fileName;
const myModual = require(path);

上面的语句就是动态加载,require到底加载哪一个模块,只有运行时才知道。import命令做不到这一点。

因此,有一个提案,建议引入import()函数,完成动态加载。

import(specifier)

上面代码中,import函数的参数specifier,指定所要加载的模块的位置。import命令能够接受什么参数,import()函数就能接受什么参数,两者区别主要是后者为动态加载。

import()返回一个 Promise 对象。下面是一个例子。

const main = document.querySelector('main');

import(`./section-modules/${someVariable}.js`)
  .then(module => {
    module.loadPageInto(main);
  })
  .catch(err => {
    main.textContent = err.message;
  });

import()函数可以用在任何地方,不仅仅是模块,非模块的脚本也可以使用。它是运行时执行,也就是说,什么时候运行到这一句,就会加载指定的模块。另外,import()函数与所加载的模块没有静态连接关系,这点也是与import语句不相同。import()类似于 Node 的require方法,区别主要是前者是异步加载,后者是同步加载。

适用场合

下面是import()的一些适用场合。

(1)按需加载。

import()可以在需要的时候,再加载某个模块。

button.addEventListener('click', event => {
  import('./dialogBox.js')
  .then(dialogBox => {
    dialogBox.open();
  })
  .catch(error => {
    /* Error handling */
  })
});

上面代码中,import()方法放在click事件的监听函数之中,只有用户点击了按钮,才会加载这个模块。

(2)条件加载

import()可以放在if代码块,根据不同的情况,加载不同的模块。

if (condition) {
  import('moduleA').then(...);
} else {
  import('moduleB').then(...);
}

上面代码中,如果满足条件,就加载模块 A,否则加载模块 B。

(3)动态的模块路径

import()允许模块路径动态生成。

import(f())
.then(...);

上面代码中,根据函数f的返回结果,加载不同的模块。

注意点

import()加载模块成功以后,这个模块会作为一个对象,当作then方法的参数。因此,可以使用对象解构赋值的语法,获取输出接口。

import('./myModule.js')
.then(({export1, export2}) => {
  // ...·
});

上面代码中,export1export2都是myModule.js的输出接口,可以解构获得。

如果模块有default输出接口,可以用参数直接获得。

import('./myModule.js')
.then(myModule => {
  console.log(myModule.default);
});

上面的代码也可以使用具名输入的形式。

import('./myModule.js')
.then(({default: theDefault}) => {
  console.log(theDefault);
});

如果想同时加载多个模块,可以采用下面的写法。

Promise.all([
  import('./module1.js'),
  import('./module2.js'),
  import('./module3.js'),
])
.then(([module1, module2, module3]) => {
   ···
});

import()也可以用在 async 函数之中。

async function main() {
  const myModule = await import('./myModule.js');
  const {export1, export2} = await import('./myModule.js');
  const [module1, module2, module3] =
    await Promise.all([
      import('./module1.js'),
      import('./module2.js'),
      import('./module3.js'),
    ]);
}
main();

 十七、Module 的加载实现

1、浏览器加载 § 

传统方法

HTML 网页中,浏览器通过<script>标签加载 JavaScript 脚本。

<!-- 页面内嵌的脚本 -->
<script type="application/javascript">
  // module code
</script>

<!-- 外部脚本 -->
<script type="application/javascript" src="path/to/myModule.js">
</script>

上面代码中,由于浏览器脚本的默认语言是 JavaScript,因此type="application/javascript"可以省略。

默认情况下,浏览器是同步加载 JavaScript 脚本,即渲染引擎遇到<script>标签就会停下来,等到执行完脚本,再继续向下渲染。如果是外部脚本,还必须加入脚本下载的时间。

如果脚本体积很大,下载和执行的时间就会很长,因此造成浏览器堵塞,用户会感觉到浏览器“卡死”了,没有任何响应。这显然是很不好的体验,所以浏览器允许脚本异步加载,下面就是两种异步加载的语法。

<script src="path/to/myModule.js" defer></script>
<script src="path/to/myModule.js" async></script>

上面代码中,<script>标签打开deferasync属性,脚本就会异步加载。渲染引擎遇到这一行命令,就会开始下载外部脚本,但不会等它下载和执行,而是直接执行后面的命令。

deferasync的区别是:defer要等到整个页面在内存中正常渲染结束(DOM 结构完全生成,以及其他脚本执行完成),才会执行;async一旦下载完,渲染引擎就会中断渲染,执行这个脚本以后,再继续渲染。一句话,defer是“渲染完再执行”,async是“下载完就执行”。另外,如果有多个defer脚本,会按照它们在页面出现的顺序加载,而多个async脚本是不能保证加载顺序的。

加载规则

浏览器加载 ES6 模块,也使用<script>标签,但是要加入type="module"属性。

<script type="module" src="./foo.js"></script>

上面代码在网页中插入一个模块foo.js,由于type属性设为module,所以浏览器知道这是一个 ES6 模块。

浏览器对于带有type="module"<script>,都是异步加载,不会造成堵塞浏览器,即等到整个页面渲染完,再执行模块脚本,等同于打开了<script>标签的defer属性。

<script type="module" src="./foo.js"></script>
<!-- 等同于 -->
<script type="module" src="./foo.js" defer></script>

如果网页有多个<script type="module">,它们会按照在页面出现的顺序依次执行。

<script>标签的async属性也可以打开,这时只要加载完成,渲染引擎就会中断渲染立即执行。执行完成后,再恢复渲染。

<script type="module" src="./foo.js" async></script>

一旦使用了async属性,<script type="module">就不会按照在页面出现的顺序执行,而是只要该模块加载完成,就执行该模块。

ES6 模块也允许内嵌在网页中,语法行为与加载外部脚本完全一致。

<script type="module">
  import utils from "./utils.js";

  // other code
</script>

对于外部的模块脚本(上例是foo.js),有几点需要注意。

  • 代码是在模块作用域之中运行,而不是在全局作用域运行。模块内部的顶层变量,外部不可见。
  • 模块脚本自动采用严格模式,不管有没有声明use strict
  • 模块之中,可以使用import命令加载其他模块(.js后缀不可省略,需要提供绝对 URL 或相对 URL),也可以使用export命令输出对外接口。
  • 模块之中,顶层的this关键字返回undefined,而不是指向window。也就是说,在模块顶层使用this关键字,是无意义的。
  • 同一个模块如果加载多次,将只执行一次。

下面是一个示例模块。

import utils from 'https://example.com/js/utils.js';

const x = 1;

console.log(x === window.x); //false
console.log(this === undefined); // true

利用顶层的this等于undefined这个语法点,可以侦测当前代码是否在 ES6 模块之中。

const isNotModuleScript = this !== undefined;

2、ES6 模块与 CommonJS 模块的差异

讨论 Node 加载 ES6 模块之前,必须了解 ES6 模块与 CommonJS 模块完全不同。

它们有两个重大差异。

  • CommonJS 模块输出的是一个值的拷贝,ES6 模块输出的是值的引用。
  • CommonJS 模块是运行时加载,ES6 模块是编译时输出接口。

第二个差异是因为 CommonJS 加载的是一个对象(即module.exports属性),该对象只有在脚本运行完才会生成。而 ES6 模块不是对象,它的对外接口只是一种静态定义,在代码静态解析阶段就会生成。

下面重点解释第一个差异。

CommonJS 模块输出的是值的拷贝,也就是说,一旦输出一个值,模块内部的变化就影响不到这个值。请看下面这个模块文件lib.js的例子。

// lib.js
var counter = 3;
function incCounter() {
  counter++;
}
module.exports = {
  counter: counter,
  incCounter: incCounter,
};

上面代码输出内部变量counter和改写这个变量的内部方法incCounter。然后,在main.js里面加载这个模块。

// main.js
var mod = require('./lib');

console.log(mod.counter);  // 3
mod.incCounter();
console.log(mod.counter); // 3

上面代码说明,lib.js模块加载以后,它的内部变化就影响不到输出的mod.counter了。这是因为mod.counter是一个原始类型的值,会被缓存。除非写成一个函数,才能得到内部变动后的值。

// lib.js
var counter = 3;
function incCounter() {
  counter++;
}
module.exports = {
  get counter() {
    return counter
  },
  incCounter: incCounter,
};

上面代码中,输出的counter属性实际上是一个取值器函数。现在再执行main.js,就可以正确读取内部变量counter的变动了。

$ node main.js
3
4

ES6 模块的运行机制与 CommonJS 不一样。JS 引擎对脚本静态分析的时候,遇到模块加载命令import,就会生成一个只读引用。等到脚本真正执行时,再根据这个只读引用,到被加载的那个模块里面去取值。换句话说,ES6 的import有点像 Unix 系统的“符号连接”,原始值变了,import加载的值也会跟着变。因此,ES6 模块是动态引用,并且不会缓存值,模块里面的变量绑定其所在的模块。

还是举上面的例子。

// lib.js
export let counter = 3;
export function incCounter() {
  counter++;
}

// main.js
import { counter, incCounter } from './lib';
console.log(counter); // 3
incCounter();
console.log(counter); // 4

上面代码说明,ES6 模块输入的变量counter是活的,完全反应其所在模块lib.js内部的变化。

再举一个出现在export一节中的例子。

// m1.js
export var foo = 'bar';
setTimeout(() => foo = 'baz', 500);

// m2.js
import {foo} from './m1.js';
console.log(foo);
setTimeout(() => console.log(foo), 500);

上面代码中,m1.js的变量foo,在刚加载时等于bar,过了 500 毫秒,又变为等于baz

让我们看看,m2.js能否正确读取这个变化。

$ babel-node m2.js

bar
baz

上面代码表明,ES6 模块不会缓存运行结果,而是动态地去被加载的模块取值,并且变量总是绑定其所在的模块。

由于 ES6 输入的模块变量,只是一个“符号连接”,所以这个变量是只读的,对它进行重新赋值会报错。

// lib.js
export let obj = {};

// main.js
import { obj } from './lib';

obj.prop = 123; // OK
obj = {}; // TypeError

上面代码中,main.jslib.js输入变量obj,可以对obj添加属性,但是重新赋值就会报错。因为变量obj指向的地址是只读的,不能重新赋值,这就好比main.js创造了一个名为objconst变量。

最后,export通过接口,输出的是同一个值。不同的脚本加载这个接口,得到的都是同样的实例。

// mod.js
function C() {
  this.sum = 0;
  this.add = function () {
    this.sum += 1;
  };
  this.show = function () {
    console.log(this.sum);
  };
}

export let c = new C();

上面的脚本mod.js,输出的是一个C的实例。不同的脚本加载这个模块,得到的都是同一个实例。

// x.js
import {c} from './mod';
c.add();

// y.js
import {c} from './mod';
c.show();

// main.js
import './x';
import './y';

现在执行main.js,输出的是1

$ babel-node main.js
1

这就证明了x.jsy.js加载的都是C的同一个实例。

3、Node 加载

概述

Node 对 ES6 模块的处理比较麻烦,因为它有自己的 CommonJS 模块格式,与 ES6 模块格式是不兼容的。目前的解决方案是,将两者分开,ES6 模块和 CommonJS 采用各自的加载方案。

Node 要求 ES6 模块采用.mjs后缀文件名。也就是说,只要脚本文件里面使用import或者export命令,那么就必须采用.mjs后缀名。require命令不能加载.mjs文件,会报错,只有import命令才可以加载.mjs文件。反过来,.mjs文件里面也不能使用require命令,必须使用import

目前,这项功能还在试验阶段。安装 Node v8.5.0 或以上版本,要用--experimental-modules参数才能打开该功能。

$ node --experimental-modules my-app.mjs

为了与浏览器的import加载规则相同,Node 的.mjs文件支持 URL 路径。

import './foo?query=1'; // 加载 ./foo 传入参数 ?query=1

上面代码中,脚本路径带有参数?query=1,Node 会按 URL 规则解读。同一个脚本只要参数不同,就会被加载多次,并且保存成不同的缓存。由于这个原因,只要文件名中含有:%#?等特殊字符,最好对这些字符进行转义。

目前,Node 的import命令只支持加载本地模块(file:协议),不支持加载远程模块。

如果模块名不含路径,那么import命令会去node_modules目录寻找这个模块。

import 'baz';
import 'abc/123';

如果模块名包含路径,那么import命令会按照路径去寻找这个名字的脚本文件。

import 'file:///etc/config/app.json';
import './foo';
import './foo?search';
import '../bar';
import '/baz';

如果脚本文件省略了后缀名,比如import './foo',Node 会依次尝试四个后缀名:./foo.mjs./foo.js./foo.json./foo.node。如果这些脚本文件都不存在,Node 就会去加载./foo/package.jsonmain字段指定的脚本。如果./foo/package.json不存在或者没有main字段,那么就会依次加载./foo/index.mjs./foo/index.js./foo/index.json./foo/index.node。如果以上四个文件还是都不存在,就会抛出错误。

最后,Node 的import命令是异步加载,这一点与浏览器的处理方法相同。

内部变量

ES6 模块应该是通用的,同一个模块不用修改,就可以用在浏览器环境和服务器环境。为了达到这个目标,Node 规定 ES6 模块之中不能使用 CommonJS 模块的特有的一些内部变量。

首先,就是this关键字。ES6 模块之中,顶层的this指向undefined;CommonJS 模块的顶层this指向当前模块,这是两者的一个重大差异。

其次,以下这些顶层变量在 ES6 模块之中都是不存在的。

  • arguments
  • require
  • module
  • exports
  • __filename
  • __dirname

如果你一定要使用这些变量,有一个变通方法,就是写一个 CommonJS 模块输出这些变量,然后再用 ES6 模块加载这个 CommonJS 模块。但是这样一来,该 ES6 模块就不能直接用于浏览器环境了,所以不推荐这样做。

// expose.js
module.exports = {__dirname};

// use.mjs
import expose from './expose.js';
const {__dirname} = expose;

上面代码中,expose.js是一个 CommonJS 模块,输出变量__dirname,该变量在 ES6 模块之中不存在。ES6 模块加载expose.js,就可以得到__dirname

ES6 模块加载 CommonJS 模块

CommonJS 模块的输出都定义在module.exports这个属性上面。Node 的import命令加载 CommonJS 模块,Node 会自动将module.exports属性,当作模块的默认输出,即等同于export default xxx

下面是一个 CommonJS 模块。

// a.js
module.exports = {
  foo: 'hello',
  bar: 'world'
};

// 等同于
export default {
  foo: 'hello',
  bar: 'world'
};

import命令加载上面的模块,module.exports会被视为默认输出,即import命令实际上输入的是这样一个对象{ default: module.exports }

所以,一共有三种写法,可以拿到 CommonJS 模块的module.exports

// 写法一
import baz from './a';
// baz = {foo: 'hello', bar: 'world'};

// 写法二
import {default as baz} from './a';
// baz = {foo: 'hello', bar: 'world'};

// 写法三
import * as baz from './a';
// baz = {
//   get default() {return module.exports;},
//   get foo() {return this.default.foo}.bind(baz),
//   get bar() {return this.default.bar}.bind(baz)
// }

上面代码的第三种写法,可以通过baz.default拿到module.exportsfoo属性和bar属性就是可以通过这种方法拿到了module.exports

下面是一些例子。

// b.js
module.exports = null;

// es.js
import foo from './b';
// foo = null;

import * as bar from './b';
// bar = { default:null };

上面代码中,es.js采用第二种写法时,要通过bar.default这样的写法,才能拿到module.exports

// c.js
module.exports = function two() {
  return 2;
};

// es.js
import foo from './c';
foo(); // 2

import * as bar from './c';
bar.default(); // 2
bar(); // throws, bar is not a function

上面代码中,bar本身是一个对象,不能当作函数调用,只能通过bar.default调用。

CommonJS 模块的输出缓存机制,在 ES6 加载方式下依然有效。

// foo.js
module.exports = 123;
setTimeout(_ => module.exports = null);

上面代码中,对于加载foo.js的脚本,module.exports将一直是123,而不会变成null

由于 ES6 模块是编译时确定输出接口,CommonJS 模块是运行时确定输出接口,所以采用import命令加载 CommonJS 模块时,不允许采用下面的写法。

// 不正确
import { readFile } from 'fs';

上面的写法不正确,因为fs是 CommonJS 格式,只有在运行时才能确定readFile接口,而import命令要求编译时就确定这个接口。解决方法就是改为整体输入。

// 正确的写法一
import * as express from 'express';
const app = express.default();

// 正确的写法二
import express from 'express';
const app = express();

CommonJS 模块加载 ES6 模块

CommonJS 模块加载 ES6 模块,不能使用require命令,而要使用import()函数。ES6 模块的所有输出接口,会成为输入对象的属性。

// es.mjs
let foo = { bar: 'my-default' };
export default foo;

// cjs.js
const es_namespace = await import('./es.mjs');
// es_namespace = {
//   get default() {
//     ...
//   }
// }
console.log(es_namespace.default);
// { bar:'my-default' }

上面代码中,default接口变成了es_namespace.default属性。

下面是另一个例子。4

// es.js
export let foo = { bar:'my-default' };
export { foo as bar };
export function f() {};
export class c {};

// cjs.js
const es_namespace = await import('./es');
// es_namespace = {
//   get foo() {return foo;}
//   get bar() {return foo;}
//   get f() {return f;}
//   get c() {return c;}
// }

4、循环加载

“循环加载”(circular dependency)指的是,a脚本的执行依赖b脚本,而b脚本的执行又依赖a脚本。

// a.js
var b = require('b');

// b.js
var a = require('a');

通常,“循环加载”表示存在强耦合,如果处理不好,还可能导致递归加载,使得程序无法执行,因此应该避免出现。

但是实际上,这是很难避免的,尤其是依赖关系复杂的大项目,很容易出现a依赖bb依赖cc又依赖a这样的情况。这意味着,模块加载机制必须考虑“循环加载”的情况。

对于 JavaScript 语言来说,目前最常见的两种模块格式 CommonJS 和 ES6,处理“循环加载”的方法是不一样的,返回的结果也不一样。

CommonJS 模块的加载原理

介绍 ES6 如何处理“循环加载”之前,先介绍目前最流行的 CommonJS 模块格式的加载原理。

CommonJS 的一个模块,就是一个脚本文件。require命令第一次加载该脚本,就会执行整个脚本,然后在内存生成一个对象。

{
  id: '...',
  exports: { ... },
  loaded: true,
  ...
}

上面代码就是 Node 内部加载模块后生成的一个对象。该对象的id属性是模块名,exports属性是模块输出的各个接口,loaded属性是一个布尔值,表示该模块的脚本是否执行完毕。其他还有很多属性,这里都省略了。

以后需要用到这个模块的时候,就会到exports属性上面取值。即使再次执行require命令,也不会再次执行该模块,而是到缓存之中取值。也就是说,CommonJS 模块无论加载多少次,都只会在第一次加载时运行一次,以后再加载,就返回第一次运行的结果,除非手动清除系统缓存。

CommonJS 模块的循环加载

CommonJS 模块的重要特性是加载时执行,即脚本代码在require的时候,就会全部执行。一旦出现某个模块被"循环加载",就只输出已经执行的部分,还未执行的部分不会输出。

让我们来看,Node 官方文档里面的例子。脚本文件a.js代码如下。

exports.done = false;
var b = require('./b.js');
console.log('在 a.js 之中,b.done = %j', b.done);
exports.done = true;
console.log('a.js 执行完毕');

上面代码之中,a.js脚本先输出一个done变量,然后加载另一个脚本文件b.js。注意,此时a.js代码就停在这里,等待b.js执行完毕,再往下执行。

再看b.js的代码。

exports.done = false;
var a = require('./a.js');
console.log('在 b.js 之中,a.done = %j', a.done);
exports.done = true;
console.log('b.js 执行完毕');

上面代码之中,b.js执行到第二行,就会去加载a.js,这时,就发生了“循环加载”。系统会去a.js模块对应对象的exports属性取值,可是因为a.js还没有执行完,从exports属性只能取回已经执行的部分,而不是最后的值。

a.js已经执行的部分,只有一行。

exports.done = false;

因此,对于b.js来说,它从a.js只输入一个变量done,值为false

然后,b.js接着往下执行,等到全部执行完毕,再把执行权交还给a.js。于是,a.js接着往下执行,直到执行完毕。我们写一个脚本main.js,验证这个过程。

var a = require('./a.js');
var b = require('./b.js');
console.log('在 main.js 之中, a.done=%j, b.done=%j', a.done, b.done);

执行main.js,运行结果如下。

$ node main.js

在 b.js 之中,a.done = false
b.js 执行完毕
在 a.js 之中,b.done = true
a.js 执行完毕
在 main.js 之中, a.done=true, b.done=true

上面的代码证明了两件事。一是,在b.js之中,a.js没有执行完毕,只执行了第一行。二是,main.js执行到第二行时,不会再次执行b.js,而是输出缓存的b.js的执行结果,即它的第四行。

exports.done = true;

总之,CommonJS 输入的是被输出值的拷贝,不是引用。

另外,由于 CommonJS 模块遇到循环加载时,返回的是当前已经执行的部分的值,而不是代码全部执行后的值,两者可能会有差异。所以,输入变量的时候,必须非常小心。

var a = require('a'); // 安全的写法
var foo = require('a').foo; // 危险的写法

exports.good = function (arg) {
  return a.foo('good', arg); // 使用的是 a.foo 的最新值
};

exports.bad = function (arg) {
  return foo('bad', arg); // 使用的是一个部分加载时的值
};

上面代码中,如果发生循环加载,require('a').foo的值很可能后面会被改写,改用require('a')会更保险一点。

ES6 模块的循环加载

ES6 处理“循环加载”与 CommonJS 有本质的不同。ES6 模块是动态引用,如果使用import从一个模块加载变量(即import foo from 'foo'),那些变量不会被缓存,而是成为一个指向被加载模块的引用,需要开发者自己保证,真正取值的时候能够取到值。

请看下面这个例子。

// a.mjs
import {bar} from './b';
console.log('a.mjs');
console.log(bar);
export let foo = 'foo';

// b.mjs
import {foo} from './a';
console.log('b.mjs');
console.log(foo);
export let bar = 'bar';

上面代码中,a.mjs加载b.mjsb.mjs又加载a.mjs,构成循环加载。执行a.mjs,结果如下。

$ node --experimental-modules a.mjs
b.mjs
ReferenceError: foo is not defined

上面代码中,执行a.mjs以后会报错,foo变量未定义,这是为什么?

让我们一行行来看,ES6 循环加载是怎么处理的。首先,执行a.mjs以后,引擎发现它加载了b.mjs,因此会优先执行b.mjs,然后再执行a.mjs。接着,执行b.mjs的时候,已知它从a.mjs输入了foo接口,这时不会去执行a.mjs,而是认为这个接口已经存在了,继续往下执行。执行到第三行console.log(foo)的时候,才发现这个接口根本没定义,因此报错。

解决这个问题的方法,就是让b.mjs运行的时候,foo已经有定义了。这可以通过将foo写成函数来解决。

// a.mjs
import {bar} from './b';
console.log('a.mjs');
console.log(bar());
function foo() { return 'foo' }
export {foo};

// b.mjs
import {foo} from './a';
console.log('b.mjs');
console.log(foo());
function bar() { return 'bar' }
export {bar};

这时再执行a.mjs就可以得到预期结果。

$ node --experimental-modules a.mjs
b.mjs
foo
a.mjs
bar

这是因为函数具有提升作用,在执行import {bar} from './b'时,函数foo就已经有定义了,所以b.mjs加载的时候不会报错。这也意味着,如果把函数foo改写成函数表达式,也会报错。

// a.mjs
import {bar} from './b';
console.log('a.mjs');
console.log(bar());
const foo = () => 'foo';
export {foo};

上面代码的第四行,改成了函数表达式,就不具有提升作用,执行就会报错。

我们再来看 ES6 模块加载器SystemJS给出的一个例子。

// even.js
import { odd } from './odd'
export var counter = 0;
export function even(n) {
  counter++;
  return n === 0 || odd(n - 1);
}

// odd.js
import { even } from './even';
export function odd(n) {
  return n !== 0 && even(n - 1);
}

上面代码中,even.js里面的函数even有一个参数n,只要不等于 0,就会减去 1,传入加载的odd()odd.js也会做类似操作。

运行上面这段代码,结果如下。

$ babel-node
> import * as m from './even.js';
> m.even(10);
true
> m.counter
6
> m.even(20)
true
> m.counter
17

上面代码中,参数n从 10 变为 0 的过程中,even()一共会执行 6 次,所以变量counter等于 6。第二次调用even()时,参数n从 20 变为 0,even()一共会执行 11 次,加上前面的 6 次,所以变量counter等于 17。

这个例子要是改写成 CommonJS,就根本无法执行,会报错。

// even.js
var odd = require('./odd');
var counter = 0;
exports.counter = counter;
exports.even = function (n) {
  counter++;
  return n == 0 || odd(n - 1);
}

// odd.js
var even = require('./even').even;
module.exports = function (n) {
  return n != 0 && even(n - 1);
}

上面代码中,even.js加载odd.js,而odd.js又去加载even.js,形成“循环加载”。这时,执行引擎就会输出even.js已经执行的部分(不存在任何结果),所以在odd.js之中,变量even等于undefined,等到后面调用even(n - 1)就会报错。

$ node
> var m = require('./even');
> m.even(10)
TypeError: even is not a function

 5、ES6 模块的转码

浏览器目前还不支持 ES6 模块,为了现在就能使用,可以将转为 ES5 的写法。除了 Babel 可以用来转码之外,还有以下两个方法,也可以用来转码。

ES6 module transpiler

ES6 module transpiler是 square 公司开源的一个转码器,可以将 ES6 模块转为 CommonJS 模块或 AMD 模块的写法,从而在浏览器中使用。

首先,安装这个转码器。

$ npm install -g es6-module-transpiler

然后,使用compile-modules convert命令,将 ES6 模块文件转码。

$ compile-modules convert file1.js file2.js

-o参数可以指定转码后的文件名。

$ compile-modules convert -o out.js file1.js

SystemJS

另一种解决方法是使用 SystemJS。它是一个垫片库(polyfill),可以在浏览器内加载 ES6 模块、AMD 模块和 CommonJS 模块,将其转为 ES5 格式。它在后台调用的是 Google 的 Traceur 转码器。

使用时,先在网页内载入system.js文件。

<script src="system.js"></script>

然后,使用System.import方法加载模块文件。

<script>
  System.import('./app.js');
</script>

上面代码中的./app,指的是当前目录下的 app.js 文件。它可以是 ES6 模块文件,System.import会自动将其转码。

需要注意的是,System.import使用异步加载,返回一个 Promise 对象,可以针对这个对象编程。下面是一个模块文件。

// app/es6-file.js:

export class q {
  constructor() {
    this.es6 = 'hello';
  }
}

然后,在网页内加载这个模块文件。

<script>

System.import('app/es6-file').then(function(m) {
  console.log(new m.q().es6); // hello
});

</script>

上面代码中,System.import方法返回的是一个 Promise 对象,所以可以用then方法指定回调函数。

© 著作权归作者所有

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