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深入了解 JavaScript 中的 for 循环

筱飞
 筱飞
发布于 2016/12/12 00:27
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ECMAScript5(简称 ES5)中,有三种 for 循环,分别是:

  • 简单for循环——执行效率最高,普通的数组循环

  • for-in——遍历的是属性而不是索引,还可以遍历出原型属性。好处遍历稀疏数组,对象更有利

  • forEach——遍历

在2015年6月份发布的ECMAScript6(简称 ES6)中,新增了一种循环,是:

  • for-of——相比for-in不再遍历原型属性,还可以遍历对象

下面我们就来看看这 4 种 for 循环。

简单 for 循环

下面先来看看大家最常见的一种写法:

const arr = [1, 2, 3];
for(let i = 0; i < arr.length; i++) {
    console.log(arr[i]);
}

当数组长度在循环过程中不会改变时,我们应将数组长度用变量存储起来,这样会获得更好的效率,下面是改进的写法:

const arr = [1, 2, 3];
for(let i = 0, len = arr.length; i < len; i++) {
    console.log(arr[i]);
}

for-in

通常情况下,我们可以用 for-in 来遍历一遍数组的内容,代码如下:

const arr = [1, 2, 3];
let index;
for(index in arr) {
    console.log("arr[" + index + "] = " + arr[index]);
}

一般情况下,运行结果如下:

arr[0] = 1
arr[1] = 2
arr[2] = 3

但这么做往往会出现问题。

for-in 的真相

for-in 循环遍历的是对象的属性,而不是数组的索引。因此, for-in 遍历的对象便不局限于数组,还可以遍历对象。例子如下:

const person = {
    fname: "san",
    lname: "zhang",
    age: 99
};
let info;
for(info in person) {
    console.log("person[" + info + "] = " + person[info]);
}

结果如下:

person[fname] = san
person[lname] = zhang
person[age] = 99

需要注意的是, for-in 遍历属性的顺序并不确定,即输出的结果顺序与属性在对象中的顺序无关,也与属性的字母顺序无关,与其他任何顺序也无关。

Array 的真相

Array 在 Javascript 中是一个对象, Array 的索引是属性名。事实上, Javascript 中的 “array” 有些误导性, Javascript 中的 Array 并不像大部分其他语言的数组。首先, Javascript 中的 Array 在内存上并不连续,其次, Array 的索引并不是指偏移量。实际上, Array 的索引也不是 Number 类型,而是 String 类型的。我们可以正确使用如 arr[0] 的写法的原因是语言可以自动将 Number 类型的 0 转换成 String 类型的 "0" 。所以,在 Javascript 中从来就没有 Array 的索引,而只有类似 "0" 、 "1" 等等的属性。有趣的是,每个 Array 对象都有一个 length 的属性,导致其表现地更像其他语言的数组。但为什么在遍历 Array 对象的时候没有输出 length 这一条属性呢?那是因为 for-in 只能遍历“可枚举的属性”, length 属于不可枚举属性,实际上, Array 对象还有许多其他不可枚举的属性。

现在,我们再回过头来看看用 for-in 来循环数组的例子,我们修改一下前面遍历数组的例子:

const arr = [1, 2, 3];
arr.name = "Hello world";
let index;
for(index in arr) {
    console.log("arr[" + index + "] = " + arr[index]);
}

运行结果是:

arr[0] = 1
arr[1] = 2
arr[2] = 3
arr[name] = Hello world

我们看到 for-in 循环访问了我们新增的 "name" 属性,因为 for-in 遍历了对象的所有属性,而不仅仅是“索引”。同时需要注意的是,此处输出的索引值,即 "0"、 "1"、 "2"不是 Number 类型的,而是 String 类型的,因为其就是作为属性输出,而不是索引。那是不是说不在我们的 Array 对象中添加新的属性,我们就可以只输出数组中的内容了呢?答案是否定的。因为 for-in 不仅仅遍历 array 自身的属性,其还遍历 array 原型链上的所有可枚举的属性。下面我们看个例子:

Array.prototype.fatherName = "Father";
const arr = [1, 2, 3];
arr.name = "Hello world";
let index;
for(index in arr) {
    console.log("arr[" + index + "] = " + arr[index]);
}

运行结果是:

arr[0] = 1
arr[1] = 2
arr[2] = 3
arr[name] = Hello world
arr[fatherName] = Father

写到这里,我们可以发现 for-in 并不适合用来遍历 Array 中的元素,其更适合遍历对象中的属性,这也是其被创造出来的初衷。却有一种情况例外,就是稀疏数组。考虑下面的例子:

let key;
const arr = [];
arr[0] = "a";
arr[100] = "b";
arr[10000] = "c";
for(key in arr) {
    if(arr.hasOwnProperty(key)  &&    
        /^0$|^[1-9]\d*$/.test(key) &&    
        key <= 4294967294               
        ) {
        console.log(arr[key]);
    }
}

for-in 只会遍历存在的实体,上面的例子中, for-in 遍历了3次(遍历属性分别为"0"、 "100"、 "10000"的元素,普通 for 循环则会遍历 10001 次)。所以,只要处理得当, for-in 在遍历 Array 中元素也能发挥巨大作用。

为了避免重复劳动,我们可以包装一下上面的代码:

function arrayHasOwnIndex(array, prop) {
    return array.hasOwnProperty(prop) && 
        /^0$|^[1-9]\d*$/.test(prop) && 
        prop <= 4294967294; // 2^32 - 2
}

使用示例如下:

for (let key in arr) {
    if (arrayHasOwnIndex(arr, key)) {
        console.log(arr[key]);
    }
}

for-in 性能

正如上面所说,每次迭代操作会同时搜索实例或者原型属性, for-in 循环的每次迭代都会产生更多开销,因此要比其他循环类型慢,一般速度为其他类型循环的 1/7。因此,除非明确需要迭代一个属性数量未知的对象,否则应避免使用 for-in 循环。如果需要遍历一个数量有限的已知属性列表,使用其他循环会更快,比如下面的例子:

const obj = {
    "prop1": "value1",
    "prop2": "value2"
};

const props = ["prop1", "prop2"];
for(let i = 0; i < props.length; i++) {
    console.log(obj[props[i]]);
}

上面代码中,将对象的属性都存入一个数组中,相对于 for-in 查找每一个属性,该代码只关注给定的属性,节省了循环的开销和时间。

forEach

在 ES5 中,引入了新的循环,即 forEach 循环。

const arr = [1, 2, 3];
arr.forEach((data) => {
    console.log(data);
});

运行结果:

1
2
3

forEach 方法为数组中含有有效值的每一项执行一次 callback 函数,那些已删除(使用 delete 方法等情况)或者从未赋值的项将被跳过(不包括那些值为 undefined 或 null 的项)。 callback 函数会被依次传入三个参数:

  • 数组当前项的值;

  • 数组当前项的索引;

  • 数组对象本身;

需要注意的是,forEach 遍历的范围在第一次调用 callback 前就会确定。调用forEach 后添加到数组中的项不会被 callback 访问到。如果已经存在的值被改变,则传递给 callback 的值是 forEach 遍历到他们那一刻的值。已删除的项不会被遍历到。

const arr = [];
arr[0] = "a";
arr[3] = "b";
arr[10] = "c";
arr.name = "Hello world";
arr.forEach((data, index, array) => {
    console.log(data, index, array);
});

运行结果:

a 0 ["a", 3: "b", 10: "c", name: "Hello world"]
b 3 ["a", 3: "b", 10: "c", name: "Hello world"]
c 10 ["a", 3: "b", 10: "c", name: "Hello world"]

这里的 index 是 Number 类型,并且也不会像 for-in 一样遍历原型链上的属性。

所以,使用 forEach 时,我们不需要专门地声明 index 和遍历的元素,因为这些都作为回调函数的参数。

另外,forEach 将会遍历数组中的所有元素,但是 ES5 定义了一些其他有用的方法,下面是一部分:

  • every: 循环在第一次 return false 后返回

  • some: 循环在第一次 return true 后返回

  • filter: 返回一个新的数组,该数组内的元素满足回调函数

  • map: 将原数组中的元素处理后再返回

  • reduce: 对数组中的元素依次处理,将上次处理结果作为下次处理的输入,最后得到最终结果。

 

forEach 性能

首先感谢@papa pa的提醒,才发现我之前的理解有错误。

大家可以看 jsPerf ,在不同浏览器下测试的结果都是 forEach 的速度不如 for。如果大家把测试代码放在控制台的话,可能会得到不一样的结果,主要原因是控制台的执行环境与真实的代码执行环境有所区别。

for-of

先来看个例子:

const arr = ['a', 'b', 'c'];
for(let data of arr) {
    console.log(data);
}

运行结果是:

a
b
c

为什么要引进 for-of?

要回答这个问题,我们先来看看ES6之前的 3 种 for 循环有什么缺陷:

  • forEach 不能 break 和 return;

  • for-in 缺点更加明显,它不仅遍历数组中的元素,还会遍历自定义的属性,甚至原型链上的属性都被访问到。而且,遍历数组元素的顺序可能是随机的。

所以,鉴于以上种种缺陷,我们需要改进原先的 for 循环。但 ES6 不会破坏你已经写好的 JS 代码。目前,成千上万的 Web 网站依赖 for-in 循环,其中一些网站甚至将其用于数组遍历。如果想通过修正 for-in 循环增加数组遍历支持会让这一切变得更加混乱,因此,标准委员会在 ES6 中增加了一种新的循环语法来解决目前的问题,即 for-of 。

那 for-of 到底可以干什么呢?

  • 跟 forEach 相比,可以正确响应 break, continue, return。

  • for-of 循环不仅支持数组,还支持大多数类数组对象,例如 DOM nodelist 对象。

  • for-of 循环也支持字符串遍历,它将字符串视为一系列 Unicode 字符来进行遍历。

  • for-of 也支持 Map 和 Set (两者均为 ES6 中新增的类型)对象遍历。

总结一下,for-of 循环有以下几个特征:

  • 这是最简洁、最直接的遍历数组元素的语法。

  • 这个方法避开了 for-in 循环的所有缺陷。

  • 与 forEach 不同的是,它可以正确响应 break、continue 和 return 语句。

  • 其不仅可以遍历数组,还可以遍历类数组对象和其他可迭代对象。

但需要注意的是,for-of循环不支持普通对象,但如果你想迭代一个对象的属性,你可以用
for-in 循环(这也是它的本职工作)。

最后要说的是,ES6 引进的另一个方式也能实现遍历数组的值,那就是 Iterator。上个例子:

const arr = ['a', 'b', 'c'];
const 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 }

 

本文转载自:https://zhuanlan.zhihu.com/p/23812134

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