JavaScript 初体验

现在,你已经学到了一些 JavaScript 的理论知识,以及用 JavaScript 能够做些什么。下面我们会提供一个创建简单的 Javascript 程序的实践的教程——循序渐进地构建一个简易版“猜数字”游戏。

预备知识: 计算机基础知识,初步理解 HTML 和 CSS,了解 JavaScript。
目标: 获得编写 JavaScript 的初步经验,初步了解编写 JavaScript 时会涉及哪些内容。

我们并不要求你立刻完整理解所有代码:你不需要借此学会 JavaScript,甚至不需要理解我们要求你编写的全部代码。当前只是概括地介绍一些抽象的概念,让你了解 JavaScript 的特性是如何协同工作的,以及获得编写 JavaScript 的一些感受。所有具体特性将在后续文章中详细介绍,如果你没有很快地全部理解它们,请不要担心!

备注: 可以看到,JavaScript 中许多代码特性和其它编程语言是一致的(函数、循环,等等)。尽管代码语法不尽相同,但概念基本类似。

像程序员一样思考

学习编程,语法本身并不难,真正困难的是如何应用它来解决现实世界的问题。你要开始像程序员那样思考。一般来讲,这种思考包括了解你程序运行的目的,为达到该目的应选定的代码类型,以及如何使这些代码协同运行。

为达成这一点,我们需要努力编程,获取语法经验,注重实践,再加一点创造力,几项缺一不可。代码写的越多,就会完成得越优秀。虽然我们不能保证你在 5 分钟内拥有“程序员大脑”,但是整个课程中你将得到大量机会来训练程序员思维。

请牢记这一点,然后开始观察本文的示例,体会一下将其分解为可操作任务的大体过程。

示例——猜数字游戏

本文将向你演示如何构建下面的小游戏:

先玩上几盘,在继续之前先熟悉一下这个游戏。

假设你的老板给你布置了以下游戏设计任务要求:

我想让你开发一个猜数字游戏。游戏应随机选择一个 1 到 100 之间的自然数,然后邀请玩家在 10 轮以内猜出这个数字。每轮后都应告知玩家的答案正确与否,如果出错了,则告诉他数字是低了还是高了。并且应显示出玩家前一轮所猜的数字。一旦玩家猜对,或者用尽所有机会,游戏将结束。游戏结束后,可以让玩家选择重新开始。

看到这个要求,首先我们要做的是将其分解成简单的可操作的任务,尽可能从程序员的思维去思考:

  1. 随机生成一个 1 到 100 之间的自然数。
  2. 记录玩家当前的轮数。从 1 开始。
  3. 为玩家提供一种猜测数字的方法。
  4. 一旦有结果提交,先将其记录下来,以便用户可以看到他们先前的猜测。
  5. 然后检查它是否正确。
  6. 如果正确:
    1. 显示祝贺消息。
    2. 阻止玩家继续猜测(这会使游戏混乱)。
    3. 显示控件允许玩家重新开始游戏。
  7. 如果出错,并且玩家有剩余轮次:
    1. 告诉玩家他们错了。
    2. 允许他们输入另一个猜测。
    3. 轮数加 1。
  8. 如果出错,并且玩家没有剩余轮次:
    1. 告诉玩家游戏结束。
    2. 阻止玩家继续猜测(这会使游戏混乱)。
    3. 显示控件允许玩家重新开始游戏。
  9. 一旦游戏重启,确保游戏的逻辑和 UI 完全重置,然后返回步骤 1。

让我们继续,看看我们如何将这些步骤转换为代码,构建这个示例,从而探索 JavaScript 的特性。

初始设置

本教程开始前,请将 number-guessing-game-start.html 文件(查看在线演示)保存下来。同时在文本编辑器和 Web 浏览器中将其打开,可以看到一个简单的标题、一段游戏说明和一个用于输入猜测的表单,此时表单不会执行任何操作。

我们将在 HTML 底部的 <script> 元素中添加新的代码:

<script>
  // Your JavaScript goes here
</script>

添加变量以保存数据

让我们开始吧。首先,在 <script> 元素中添加以下代码:

let randomNumber = Math.floor(Math.random() * 100) + 1;

const guesses = document.querySelector('.guesses');
const lastResult = document.querySelector('.lastResult');
const lowOrHi = document.querySelector('.lowOrHi');

const guessSubmit = document.querySelector('.guessSubmit');
const guessField = document.querySelector('.guessField');

let guessCount = 1;
let resetButton;

这段代码设置了存储数据的变量和常量以供程序使用。

变量本质上是值(例如数字或字符串)的名称。你可以使用关键字 let 和一个名字来创建变量。

常量也用于对值进行命名,但其不像变量,在创建后讲无法修改这个值。本例中用常量来保存对用户界面元素的引用。界面元素的文字可能会改变,但引用是不变的。你可以使用关键字 const 和一个名字来创建常量。

可以使用等号(=)和一个值来为变量或常量赋值。

在我们的示例中:

  • 我们用数学算法得出一个 1 到 100 之间的随机数,并赋值给第一个变量(randomNumber)。
  • 接下来的三个常量均存储着一个引用,分别指向 HTML 结果段落中某个元素(注意它们是如何放置在 <div> 元素内的),用于在代码后面段落中插入值:
    <div class="resultParas">
      <p class="guesses"></p>
      <p class="lastResult"></p>
      <p class="lowOrHi"></p>
    </div>
    
  • 接下来的两个常量存储对表单文本输入和提交按钮的引用,并用于控制以后提交猜测:
    <label for="guessField">Enter a guess: </label>
    <input type="number" id="guessField" class="guessField" />
    <input type="submit" value="Submit guess" class="guessSubmit" />
    
  • 倒数第二个变量存储一个计数器并初始化为 1(用于跟踪玩家猜测的次数),最后一个变量存储对重置按钮的引用,这个按钮尚不存在(但稍后就有了)。

备注: 稍后将讲解更多关于变量和常量的信息。参见下一篇文章

函数(Function)

下面,在之前的代码中添加以下内容:

function checkGuess() {
  alert('I am a placeholder');
}

函数是可复用的代码块,可以一次编写,反复运行,从而节省了大量的重复代码。它们真的很有用。定义函数的方法很多,但现在我们先集中考虑当前这个简单的方式。这里我们使用关键字 function 、一个函数名、一对小括号定义了一个函数。随后是一对花括号({ })。花括号内部是调用函数时要运行的所有代码。

要运行一个函数代码时,可以输入函数名加一对小括号。

让我们尝试一下。保存你的代码并刷新浏览器页面。然后进入 开发者工具 JavaScript 控制台,并输入以下代码:

checkGuess();

在按下 Return/Enter 之后,你应该会看到一个告警窗口,显示 I am a placeholder;我们在代码中定义了一个函数,当我们调用它时,其都会创建一个告警窗口。

备注: 后续课程将讲解更多有关函数的知识。

运算符(Operator)

JavaScript 运算符允许我们执行比较、做数学运算、连接字符串,以及其它类似的事情。

请保存代码以免丢失,然后刷新浏览器页面,打开 开发者工具 JavaScript 控制台。然后我们就可以尝试下文中的示例了:把下表中“示例”一列中的每一项都原封不动输入进来,每次输入完毕后都按下 Return/Enter ,可以看到返回的结果。

首先让我们来看看算术运算符,例如:

运算符 名称 示例
+ 6 + 9
- 20 - 15
* 3 * 7
/ 10 / 5

你也可以使用 + 运算符将文本字符串连接在一起(术语“串联”(concatenation))。尝试依次输入以下几行:

const name = 'Bingo';
name;
const hello = ' says hello!';
hello;
const greeting = name + hello;
greeting;

还有一些快捷操作符可用,称为复合赋值运算符。例如,如果你只希望在现有字符串末尾添加一个新串,可以这样做:

let name1 = 'Bingo';
name1 += ' says hello!';

这等价于:

let name2 = 'Bingo';
name2 = name2 + ' says hello!';

在执行真/假比较时(例如在条件语句中,见下表),我们使用比较运算符,例如:

运算符 名称 示例
=== 全等(它们是否完全一样?)
5 === 2 + 4 // false
'Chris' === 'Bob' // false
5 === 2 + 3 // true
2 === '2' // false;数字与字符串不相等
!== 不相等(它们是否不一样?)
5 !== 2 + 4 // true
'Chris' !== 'Bob' // true
5 !== 2 + 3 // false
2 !== '2' // true;数字与字符串不相等
< 小于
6 < 10 // true
20 < 10 // false
> 大于
6 > 10 // false
20 > 10  // true

条件语句(Conditional)

回到我们的 checkGuess() 函数,我们希望它不仅能够给出一个占位符消息,同时还能检查玩家是否猜对,并做出适当的反应。

现在,将当前的 checkGuess() 函数替换为此版本:

function checkGuess() {
  const userGuess = Number(guessField.value);
  if (guessCount === 1) {
    guesses.textContent = 'Previous guesses: ';
  }
  guesses.textContent += `${userGuess} `;

  if (userGuess === randomNumber) {
    lastResult.textContent = 'Congratulations! You got it right!';
    lastResult.style.backgroundColor = 'green';
    lowOrHi.textContent = '';
    setGameOver();
  } else if (guessCount === 10) {
    lastResult.textContent = '!!!GAME OVER!!!';
    lowOrHi.textContent = '';
    setGameOver();
  } else {
    lastResult.textContent = 'Wrong!';
    lastResult.style.backgroundColor = 'red';
    if (userGuess < randomNumber) {
      lowOrHi.textContent = 'Last guess was too low!';
    } else if (userGuess > randomNumber) {
      lowOrHi.textContent = 'Last guess was too high!';
    }
  }

  guessCount++;
  guessField.value = '';
  guessField.focus();
}

呀——好多的代码!让我们来逐段探究。

  • 第一行声明了一个名为 userGuess 的变量,并将其设置为在文本字段中输入的值。我们还对这个值应用了内置的 Number() 方法,只是为了确保该值是一个数字。由于我们没有更改此变量,因此我们使用 const 声明。
  • 接下来,我们遇到我们的第一个条件代码块。条件代码块让你能够根据某个条件的真假来选择性地运行代码。虽然看起来有点像一个函数,但它不是。条件块的最简单形式是从关键字 if 开始,然后是一些括号,然后是一些花括号。括号内包含一个比较。如果比较结果为 true,就会执行花括号内的代码。反之,花括号中的代码就会被跳过,从而执行下面的代码。本文的示例中,比较测试的是 guessCount 变量是否等于 1,即玩家是不是第一次猜数字:
    guessCount === 1
    
    如果是,我们让 guesses 段落的文本内容等于 Previous guesses:。如果不是就不用了。
  • 第 6 行将当前 userGuess 值附加到 guesses 段落的末尾,并加上一个空格,以使每两个猜测值之间有一个空格。
  • 下一个代码块中做了几个检查:
    • 第一个 if(){ } 检查用户的猜测是否等于在代码顶端设置的 randomNumber 值。如果是,则玩家猜对了,游戏胜利,我们将向玩家显示一个漂亮的绿色的祝贺信息,并清除“高了 / 低了”信息框的内容,调用 setGameOver() 方法。
    • 紧接着是一个 else if(){ } 结构。它会检查这个回合是否是玩家的最后一个回合。如果是,程序将做与前一个程序块相同的事情,只是这次它显示的是 Game Over 而不是祝贺消息。
    • 最后的一个块是 else { },前两个比较都不返回 true 时(也就是玩家尚未猜对,但是还有机会)才会执行这里的代码。在这个情况下,我们会告诉玩家他们猜错了,并执行另一个条件测试,判断并告诉玩家猜测的数字是高了还是低了。
  • 函数最后三行(26 - 28 行)是为下次猜测值提交做准备的。我们把 guessCount 变量的值加 1,以使玩家消耗一次机会(++ 是自增操作符,为自身加 1),然后我们把表单中文本域的值清空,重新聚焦于此,准备下一轮游戏。

事件(Event)

现在,我们有一个实现比较不错的 checkGuess() 函数了,但它现在什么事情也做不了,因为我们还没有调用它。理想中,我们希望在点击“Submit guess”按钮时调用它,为此,我们需要使用事件。事件就是浏览器中发生的事儿,比如点击按钮、加载页面、播放视频,等等,我们可以通过调用代码来响应事件。侦听事件发生的结构称为事件监听器(Event Listener),响应事件触发而运行的代码块被称为事件处理器(Event Handler)。

checkGuess() 函数后添加以下代码:

guessSubmit.addEventListener('click', checkGuess);

这里为 guessSubmit 按钮添加了一个事件监听器。addEventListener() 方法包含两个可输入值(称为“参数”(argument)),监听事件的类型(本例中为 click),和当事件发生时我们想要执行的代码(本例中为 checkGuess() 函数)。注意,addEventListener() 中作为参数的函数名不加括号。

现在,保存代码并刷新页面,示例应该能够工作了,但还不够完善。现在唯一的问题是,如果玩家猜对或游戏次数用完,游戏将出错,因为我们尚未定义游戏结束时应运行的 setGameOver() 函数。现在,让我们补全所缺代码,并完善示例功能。

补全游戏功能

在代码最后添加一个 setGameOver() 函数,然后我们一起来看看它:

function setGameOver() {
  guessField.disabled = true;
  guessSubmit.disabled = true;
  resetButton = document.createElement('button');
  resetButton.textContent = 'Start new game';
  document.body.append(resetButton);
  resetButton.addEventListener('click', resetGame);
}
  • 前两行通过将 disable 属性设置为 true 来禁用表单文本输入和按钮。这样做是必须的,否则用户就可以在游戏结束后提交更多的猜测,游戏的规则将遭到破坏。
  • 接下来的三行创建一个新的 <button> 元素,设置它的文本为“Start new game”,并把它添加到当前 HTML 的底部。
  • 最后一行在新按钮上设置了一个事件监听器,当它被点击时,一个名为 resetGame() 的函数被将被调用。

现在我们需要定义 resetGame() 这个函数,依然放到代码底部:

function resetGame() {
  guessCount = 1;

  const resetParas = document.querySelectorAll('.resultParas p');
  for (const resetPara of resetParas) {
    resetPara.textContent = '';
  }

  resetButton.parentNode.removeChild(resetButton);

  guessField.disabled = false;
  guessSubmit.disabled = false;
  guessField.value = '';
  guessField.focus();

  lastResult.style.backgroundColor = 'white';

  randomNumber = Math.floor(Math.random() * 100) + 1;
}

这段较长的代码将游戏中的一切重置为初始状态,然后玩家就可以开始新一轮的游戏了。此段代码:

  • guessCount 重置为 1。
  • 清除所有信息段落。这里,我们选择 <div class="resultParas"></div> 内的所有段落,然后通过循环迭代,将它们的 textContent 设置为 ''(一个空字符串)。
  • 删除重置按钮。
  • 启用表单元素,清空文本域并聚焦于此,准备接受新猜测的数字。
  • 删除 lastResult 段落的背景颜色。
  • 生成一个新的随机数,这样就可以猜测新的数字了!

此刻一个能功能完善的(简易版)游戏就完成了。恭喜!

我们现在来讨论下其他很重要的代码功能,你可能已经看到过,但是你可能没有意识到这一点。

循环(Loop)

上面代码中有一部分需要我们仔细研读,那就是 for...of 循环。循环是一个非常重要的编程概念,它让你能够重复运行一段代码,直到满足某个条件为止。

首先,请再次转到 浏览器开发工具 JavaScript 控制台 然后输入以下内容:

const fruits = ['apples', 'bananas', 'cherries'];
for (const fruit of fruits) {
  console.log(fruit);
}

发生了什么?控制台中打印出了字符串 'apples'、'bananas'、'cherries'

这正是循环所为。const fruits = ['apples', 'bananas', 'cherries']; 这一行创建了一个数组。我们在本章稍后的完整的数组指南中会作深入探究。就目前而言,数组是元素(本例中为字符串)的集合。

for...of 循环为你提供了一种获取数组中的每一个元素的方法,并在元素的基础上运行 JavaScript 代码。for (const fruit of fruits) 这一行的意思是:

  1. 获取 fruits 中的第一个元素。
  2. fruit 变量设置为这个元素,然后运行花括号 {} 间的代码。
  3. 获取 fruits 中的下一个元素,然后重复步骤 2,直至到达 fruits 的末尾。

现在让我们来看一下猜数字游戏中的循环——resetGame() 函数中可以找到以下内容:

const resetParas = document.querySelectorAll('.resultParas p');
for (const resetPara of resetParas) {
  resetPara.textContent = '';
}

这段代码通过 querySelectorAll() 方法创建了一个包含 <div class="resultParas"> 内所有段落的变量,然后通过循环迭代,删除每个段落的文本内容。

请注意,即使 resetParas 是一个常量,我们也可以更改其内部属性,例如 textContent

浅谈对象(Object)

在讨论前最后再改进一波。在 let resetButton;(脚本顶端部分)下方添加下面一行内容,然后保存文件:

guessField.focus();

这一行通过 focus() (en-US) 方法让光标在页面加载完毕时自动放置于 <input> 输入框内,这意味着玩家可以马上开始第一次猜测,而无需点击输入框。这只是一个小的改进,却提高了可用性——为使用户能投入游戏提供一个良好的视觉线索。

深入分析一下。JavaScript 中一切都是对象。对象是存储在单个分组中的相关功能的集合。可以创建自己的对象,但这是较高阶的知识,我们今后才会谈及。现在,仅需简要讨论浏览器内置的对象,它们已经能够做许多有用的事情。

在本示例的特定情况下,我们首先创建一个 guessField 常量来存储对 HTML 中的文本输入表单域的引用,在文档顶部的声明区域中可以找到以下行:

const guessField = document.querySelector('.guessField');

使用 document 对象的 querySelector() 方法可以获得这个引用。querySelector() 需要一个信息——用一个 CSS 选择器 可以选中需要引用的元素。

因为 guessField 现在包含一个指向 <input> 元素的引用,它现在就能够访问一系列的属性(存储于对象内部的基础变量,其中一些的值无法改变)和方法(存储在对象内部的基础函数)。focus()input 元素可用方法之一,因此我们可以使用这行代码将光标聚焦于此文本框上︰

guessField.focus();

不包含对表单元素引用的变量不提供 focus() 方法。例如,引用 <p> 元素的 guesses 常量,包含一个数字的 guessCount 变量。

操作浏览器对象

浏览器对象如何使用呢,下面我们来小试牛刀。

  1. 首先在浏览器中打开你的程序。
  2. 接下来打开浏览器开发者工具,并且切换到 JavaScript 控制台的标签页。
  3. 输入 guessField,控制台将会显示此变量包含一个 <input> 元素。同时控制台还能自动补全运行环境中对象的名字,包括你的变量!
  4. 现在输入下面的代码:
    guessField.value = 2;
    
    value 属性表示当前文本区域中输入的值。在输入这条指令后,你将看到文本域区中的文本被我们修改了!
  5. 现在试试输入 guesses 然后回车。控制台会显示一个包含 <p> 元素的变量。
  6. 现在试试输入下面这一行:
    guesses.value
    
    浏览器会返回 undefined,因为段落中并不存在 value 属性。
  7. 为了改变段落中的文本内容,你需要用 textContent 属性来代替 value。试试这个:
    guesses.textContent = 'Where is my paragraph?';
    
  8. 下面是一些有趣的东西。尝试依次输入下面几行:
    guesses.style.backgroundColor = 'yellow';
    guesses.style.fontSize = '200%';
    guesses.style.padding = '10px';
    guesses.style.boxShadow = '3px 3px 6px black';
    
    页面上的每个元素都有一个 style 属性,它本身包含一个对象,其属性包含应用于该元素的所有内联 CSS 样式。让我们可以使用 JavaScript 在元素上动态设置新的 CSS 样式。

大功告成...

这个示例已经构建完毕,做得好!来尝试运行一下最终的代码,或者看看我们的最终版本。如果你的版本无法正常工作,请对照源代码进行检查。

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