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引言

为什么会有这一篇“重新介绍”呢?因为 JavaScript 堪称世界上被人误解最深的编程语言。虽然常被嘲为“玩具语言”,但在它看似简洁的外衣下,还隐藏着强大的语言特性。 JavaScript 目前广泛应用于众多知名应用中,对于网页和移动开发者来说,深入理解 JavaScript 就尤有必要。

先从这门语言的历史谈起是有必要的。在1995 年 Netscape 一位名为 Brendan Eich 的工程师创造了 JavaScript,随后在 1996 年初,JavaScript 首先被应用于 Netscape 2 浏览器上。最初的 JavaScript 名为 LiveScript,后来因为 Sun Microsystem 的 Java 语言的兴起和广泛使用,Netscape 出于宣传和推广的考虑,将它的名字从最初的 LiveScript 更改为 JavaScript——尽管两者之间并没有什么共同点。这便是之后混淆产生的根源。

几个月后,Microsoft 随着 IE 3 推出了一个与之基本兼容的语言 JScript。又几个月后,Netscape 将 JavaScript 提交至 Ecma International(一个欧洲标准化组织), ECMAScript 标准第一版便在 1997 年诞生了,随后在 1999 年以 ECMAScript 第三版的形式进行了更新,从那之后这个标准没有发生过大的改动。由于委员会在语言特性的讨论上发生分歧,ECMAScript 第四版尚未推出便被废除,但随后于 2009 年 12 月发布的 ECMAScript 第五版引入了第四版草案加入的许多特性。第六版标准已经于2015年六月发布。

注意: 为熟悉起见,从这里开始我们将用 “JavaScript” 替代 ECMAScript 。

与大多数编程语言不同,JavaScript 没有输入或输出的概念。它是一个在宿主环境(host environment)下运行的脚本语言,任何与外界沟通的机制都是由宿主环境提供的。浏览器是最常见的宿主环境,但在非常多的其他程序中也包含 JavaScript 解释器,如 Adobe Acrobat、Photoshop、SVG 图像、Yahoo! 的 Widget 引擎,以及 Node.js 之类的服务器端环境。JavaScript 的实际应用远不止这些,除此之外还有 NoSQL 数据库(如开源的 Apache CouchDB)、嵌入式计算机,以及包括 GNOME (注:GNU/Linux 上最流行的 GUI 之一)在内的桌面环境等等。

概览

JavaScript 是一种面向对象的动态语言,它包含类型、运算符、标准内置( built-in)对象和方法。它的语法来源于 Java 和 C,所以这两种语言的许多语法特性同样适用于 JavaScript。需要注意的一个主要区别是 JavaScript 不支持类,类这一概念在 JavaScript 通过对象原型(object prototype)得到延续(有关 ES6 类的内容参考这里Classes)。另一个主要区别是 JavaScript 中的函数也是对象,JavaScript 允许函数在包含可执行代码的同时,能像其他对象一样被传递。

先从任何编程语言都不可缺少的组成部分——“类型”开始。JavaScript 程序可以修改值(value),这些值都有各自的类型。JavaScript 中的类型包括:

…哦,还有看上去有些…奇怪的 undefined(未定义)类型和 null(空)类型。此外还有Array(数组)类型,以及分别用于表示日期和正则表达式的 Date(日期)和 RegExp(正则表达式),这三种类型都是特殊的对象。严格意义上说,Function(函数)也是一种特殊的对象。所以准确来说,JavaScript 中的类型应该包括这些:

JavaScript 还有一种内置Error(错误)类型,这个会在之后的介绍中提到;现在我们先讨论下上面这些类型。

数字

根据语言规范,JavaScript 采用“IEEE 754 标准定义的双精度64位格式”("double-precision 64-bit format IEEE 754 values")表示数字。据此我们能得到一个有趣的结论,和其他编程语言(如 C 和 Java)不同,JavaScript 不区分整数值和浮点数值,所有数字在 JavaScript 中均用浮点数值表示,所以在进行数字运算的时候要特别注意。看看下面的例子:

0.1 + 0.2 = 0.30000000000000004

在具体实现时,整数值通常被视为32位整型变量,在个别实现(如某些浏览器)中也以32位整型变量的形式进行存储,直到它被用于执行某些32位整型不支持的操作,这是为了便于进行位操作。进一步的详细资料可参考 The Complete JavaScript Number Reference

JavaScript 支持标准的算术运算符,包括加法、减法、取模(或取余)等等。还有一个之前没有提及的内置对象 Math(数学对象),用以处理更多的高级数学函数和常数:

Math.sin(3.5);
var d = Math.PI * (r + r);

你可以使用内置函数 parseInt() 将字符串转换为整型。该函数的第二个参数表示字符串所表示数字的基(进制):

parseInt("123", 10); // 123
parseInt("010", 10); //10

如果调用时没有提供第二个参数(字符串所表示数字的基),2013 年以前的 JavaScript 实现会返回一个意外的结果:

parseInt("010");  //  8
parseInt("0x10"); // 16

这是因为字符串以数字 0 开头,parseInt()函数会把这样的字符串视作八进制数字;同理,0x开头的字符串则视为十六进制数字。

如果想把一个二进制数字字符串转换成整数值,只要把第二个参数设置为 2 就可以了:

parseInt("11", 2); // 3

JavaScript 还有一个类似的内置函数 parseFloat(),用以解析浮点数字符串,与parseInt()不同的地方是,parseFloat()只应用于解析十进制数字。

单元运算符 + 也可以把数字字符串转换成数值:

+ "42";   // 42
+ "010";  // 10
+ "0x10"; // 16

如果给定的字符串不存在数值形式,函数会返回一个特殊的值 NaN(Not a Number 的缩写):

parseInt("hello", 10); // NaN

要小心NaN:如果把 NaN 作为参数进行任何数学运算,结果也会是 NaN

NaN + 5; //NaN

可以使用内置函数 isNaN() 来判断一个变量是否为 NaN

isNaN(NaN); // true

JavaScript 还有两个特殊值:Infinity(正无穷)和 -Infinity(负无穷):

1 / 0; //  Infinity
-1 / 0; // -Infinity

可以使用内置函数 isFinite() 来判断一个变量是否为 Infinity, -InfinityNaN

isFinite(1/0); // false
isFinite(-Infinity); // false
isFinite(NaN); // false
备注: parseInt()parseFloat() 函数会尝试逐个解析字符串中的字符,直到遇上一个无法被解析成数字的字符,然后返回该字符前所有数字字符组成的数字。使用运算符 "+" 将字符串转换成数字,只要字符串中含有无法被解析成数字的字符,该字符串都将被转换成 NaN。请你用这两种方法分别解析“10.2abc”这一字符串,比较得到的结果,理解这两种方法的区别。

字符串

JavaScript 中的字符串是一串Unicode 字符序列。这对于那些需要和多语种网页打交道的开发者来说是个好消息。更准确地说,它们是一串UTF-16编码单元的序列,每一个编码单元由一个 16 位二进制数表示。每一个Unicode字符由一个或两个编码单元来表示。

如果想表示一个单独的字符,只需使用长度为 1 的字符串。

通过访问字符串的  长度(编码单元的个数)属性可以得到它的长度。

"hello".length; // 5

这是我们第一次碰到 JavaScript 对象。我们有没有提过你可以像 objects  一样使用字符串?是的,字符串也有methods(方法)能让你操作字符串和获取字符串的信息。

"hello".charAt(0); // "h"
"hello, world".replace("hello", "goodbye"); // "goodbye, world"
"hello".toUpperCase(); // "HELLO"

其他类型

JavaScript 中 nullundefined 是不同的,前者表示一个空值(non-value),必须使用null关键字才能访问,后者是“undefined(未定义)”类型的对象,表示一个未初始化的值,也就是还没有被分配的值。我们之后再具体讨论变量,但有一点可以先简单说明一下,JavaScript 允许声明变量但不对其赋值,一个未被赋值的变量就是 undefined 类型。还有一点需要说明的是,undefined 实际上是一个不允许修改的常量。

JavaScript 包含布尔类型,这个类型的变量有两个可能的值,分别是 truefalse(两者都是关键字)。根据具体需要,JavaScript 按照如下规则将变量转换成布尔类型:

  1. false0、空字符串("")、NaNnullundefined 被转换为 false
  2. 所有其他值被转换为 true

也可以使用 Boolean() 函数进行显式转换:

Boolean(""); // false
Boolean(234); // true

不过一般没必要这么做,因为 JavaScript 会在需要一个布尔变量时隐式完成这个转换操作(比如在 if 条件语句中)。所以,有时我们可以把转换成布尔值后的变量分别称为 真值(true values)——即值为 true  和 假值(false values)——即值为 false;也可以分别称为“真的”(truthy)和“假的”(falsy)。

JavaScript 支持包括 &&(逻辑与)、|| (逻辑或)和!(逻辑非)在内的逻辑运算符。下面会有所提到。

变量

在 JavaScript 中声明一个新变量的方法是使用关键字 var

var a;
var name = "simon";

如果声明了一个变量却没有对其赋值,那么这个变量的类型就是 undefined

JavaScript 与其他语言的(如 Java)的重要区别是在 JavaScript 中语句块(blocks)是没有作用域的,只有函数有作用域。因此如果在一个复合语句中(如 if 控制结构中)使用 var 声明一个变量,那么它的作用域是整个函数(复合语句在函数中)。 但是从 ECMAScript Edition 6 开始将有所不同的, let 和 const 关键字允许你创建块作用域的变量。

运算符

JavaScript的算术操作符包括 +-*/% ——求余(与模运算不同)。赋值使用 = 运算符,此外还有一些复合运算符,如 +=-=,它们等价于 x = x op y

x += 5; // 等价于 x = x + 5;

可以使用 ++-- 分别实现变量的自增和自减。两者都可以作为前缀或后缀操作符使用。

+ 操作符还可以用来连接字符串:

"hello" + " world"; // hello world

如果你用一个字符串加上一个数字(或其他值),那么操作数都会被首先转换为字符串。如下所示:

"3" + 4 + 5; // 345
3 + 4 + "5"; // 75

这里不难看出一个实用的技巧——通过与空字符串相加,可以将某个变量快速转换成字符串类型。

JavaScript 中的比较操作使用 <><=>=,这些运算符对于数字和字符串都通用。相等的比较稍微复杂一些。由两个“=(等号)”组成的相等运算符有类型自适应的功能,具体例子如下:

123 == "123" // true
1 == true; // true

如果在比较前不需要自动类型转换,应该使用由三个“=(等号)”组成的相等运算符:

1 === true; //false
123 === "123"; // false

JavaScript 还支持 !=!== 两种不等运算符,具体区别与两种相等运算符的区别类似。

JavaScript 还提供了 位操作符

控制结构

JavaScript 的控制结构与其他类 C 语言类似。可以使用 ifelse 来定义条件语句,还可以连起来使用:

var name = "kittens";
if (name == "puppies") {
  name += "!";
} else if (name == "kittens") {
  name += "!!";
} else {
  name = "!" + name;
}
name == "kittens!!"; // true

JavaScript 支持 while 循环和 do-while 循环。前者适合常见的基本循环操作,如果需要循环体至少被执行一次则可以使用 do-while

while (true) {
  // 一个无限循环!
}

var input;
do {
  input = get_input();
} while (inputIsNotValid(input))

JavaScript 的 for 循环与 C 和 Java 中的相同,使用时可以在一行代码中提供控制信息。

for (var i = 0; i < 5; i++) {
  // 将会执行五次
}

&&|| 运算符使用短路逻辑(short-circuit logic),是否会执行第二个语句(操作数)取决于第一个操作数的结果。在需要访问某个对象的属性时,使用这个特性可以事先检测该对象是否为空:

var name = o && o.getName();

或运算可以用来设置默认值:

var name = otherName || "default";

类似地,JavaScript 也有一个用于条件表达式的三元操作符:

var allowed = (age > 18) ? "yes" : "no";

在需要多重分支时可以使用  基于一个数字或字符串的switch 语句:

switch(action) {
    case 'draw':
        drawIt();
        break;
    case 'eat':
        eatIt();
        break;
    default:
        doNothing();
}

如果你不使用 break 语句,JavaScript 解释器将会执行之后 case 中的代码。除非是为了调试,一般你并不需要这个特性,所以大多数时候不要忘了加上 break。

switch(a) {
    case 1: // 继续向下
    case 2:
        eatIt();
        break;
    default:
        doNothing();
}

default 语句是可选的。switchcase 都可以使用需要运算才能得到结果的表达式;在 switch 的表达式和 case 的表达式是使用 === 严格相等运算符进行比较的:

switch(1 + 3){
    case 2 + 2:
        yay();
        break;
    default:
        neverhappens();
}

对象

JavaScript 中的对象可以简单理解成“名称-值”对,不难联想 JavaScript 中的对象与下面这些概念类似:

  • Python 中的字典
  • Perl 和 Ruby 中的散列(哈希)
  • C/C++ 中的散列表
  • Java 中的 HashMap
  • PHP 中的关联数组

这样的数据结构设计合理,能应付各类复杂需求,所以被各类编程语言广泛采用。正因为 JavaScript 中的一切(除了核心类型,core object)都是对象,所有 JavaScript 程序必然与大量的散列表查找操作有着千丝万缕的联系,而散列表擅长的正是高速查找。

“名称”部分是一个 JavaScript 字符串,“值”部分可以是任何 JavaScript 的数据类型——包括对象。这使用户可以根据具体需求,创建出相当复杂的数据结构。

有两种简单方法可以创建一个空对象:

var obj = new Object();

和:

var obj = {};

这两种方法在语义上是相同的。第二种更方便的方法叫作“对象字面量(object literal)”法。这种也是 JSON 格式的核心语法,一般我们优先选择第二种方法。

“对象字面量”也可以用来在对象实例中定义一个对象:

var obj = {
    name: "Carrot",
    "for": "Max",
    details: {
        color: "orange",
        size: 12
    }
}

对象的属性可以通过链式(chain)表示方法进行访问:

obj.details.color; // orange
obj["details"]["size"]; // 12

下面的例子创建了一个对象原型,Person,和这个原型的实例,You。

function Person(name, age) {
  this.name = name;
  this.age = age;
}

// 定义一个对象
var You = new Person("You", 24); 
// 我们创建了一个新的 Person,名称是 "You" 
// ("You" 是第一个参数, 24 是第二个参数..)

完成创建后,对象属性可以通过如下两种方式进行赋值和访问:

obj.name = "Simon"
var name = obj.name;

和:

obj["name"] = "Simon";
var name = obj["name"];

这两种方法在语义上也是相同的。第二种方法的优点在于属性的名称被看作一个字符串,这就意味着它可以在运行时被计算,缺点在于这样的代码有可能无法在后期被解释器优化。它也可以被用来访问某些以预留关键字作为名称的属性的值:

obj.for = "Simon"; // 语法错误,因为 for 是一个预留关键字
obj["for"] = "Simon"; // 工作正常

注意:从 EcmaScript 5 开始,预留关键字可以作为对象的属性名(reserved words may be used as object property names "in the buff")。 这意味着当定义对象字面量时不需要用双引号了。参见 ES5 Spec.

关于对象和原型的详情参见: Object.prototype.

数组

JavaScript 中的数组是一种特殊的对象。它的工作原理与普通对象类似(以数字为属性名,但只能通过[] 来访问),但数组还有一个特殊的属性——length(长度)属性。这个属性的值通常比数组最大索引大 1。

创建数组的传统方法是:

var a = new Array();
a[0] = "dog";
a[1] = "cat";
a[2] = "hen";
a.length; // 3

使用数组字面量(array literal)法更加方便:

var a = ["dog", "cat", "hen"];
a.length; // 3

注意,Array.length 并不总是等于数组中元素的个数,如下所示:

var a = ["dog", "cat", "hen"];
a[100] = "fox";
a.length; // 101

记住:数组的长度是比数组最大索引值多一的数。

如果试图访问一个不存在的数组索引,会得到 undefined

typeof(a[90]); // undefined

可以通过如下方式遍历一个数组:

for (var i = 0; i < a.length; i++) {
    // Do something with a[i]
}

遍历数组的另一种方法是使用 for...in 循环。注意,如果有人向 Array.prototype 添加了新的属性,使用这样的循环这些属性也同样会被遍历。所以并不推荐这种方法:

for (var i in a) {
  // Do something with a[i]
}

ECMAScript 5 增加了遍历数组的另一个方法 forEach()

["dog", "cat", "hen"].forEach(function(currentValue, index, array) {
  // Do something with currentValue or array[index]
});

如果想在数组后追加元素,只需要:

a.push(item);

Array(数组)类自带了许多方法。查看 array 方法的完整文档

方法名称 描述
a.toString() 返回一个包含数组中所有元素的字符串,每个元素通过逗号分隔。
a.toLocaleString() 根据宿主环境的区域设置,返回一个包含数组中所有元素的字符串,每个元素通过逗号分隔。
a.concat(item1[, item2[, ...[, itemN]]]) 返回一个数组,这个数组包含原先 aitem1、item2、……、itemN 中的所有元素。
a.join(sep) 返回一个包含数组中所有元素的字符串,每个元素通过指定的 sep 分隔。
a.pop() 删除并返回数组中的最后一个元素。
a.push(item1, ..., itemN) item1、item2、……、itemN 追加至数组 a
a.reverse() 数组逆序(会更改原数组 a)。
a.shift() 删除并返回数组中第一个元素。
a.slice(start, end) 返回子数组,以 a[start] 开头,以 a[end] 前一个元素结尾。
a.sort([cmpfn]) 依据 cmpfn 返回的结果进行排序,如果未指定比较函数则按字符顺序比较(即使元素是数字)。
a.splice(start, delcount[, item1[, ...[, itemN]]]) start 开始,删除 delcount 个元素,然后插入所有的 item
a.unshift([item]) item 插入数组头部,返回数组新长度(考虑 undefined)。

函数

学习 JavaScript 最重要的就是要理解对象和函数两个部分。最简单的函数就像下面这个这么简单:

function add(x, y) {
    var total = x + y;
    return total;
}

这个例子包括你需要了解的关于基本函数的所有部分。一个 JavaScript 函数可以包含 0 个或多个已命名的变量。函数体中的表达式数量也没有限制。你可以声明函数自己的局部变量。return 语句在返回一个值并结束函数。如果没有使用 return 语句,或者一个没有值的 return 语句,JavaScript 会返回 undefined

已命名的参数更像是一个指示而没有其他作用。如果调用函数时没有提供足够的参数,缺少的参数会被 undefined 替代。

add(); // NaN 
// 不能在 undefined 对象上进行加法操作

你还可以传入多于函数本身需要参数个数的参数:

add(2, 3, 4); // 5
 // 将前两个值相加,4被忽略了

这看上去有点蠢。函数实际上是访问了函数体中一个名为 arguments 的内部对象,这个对象就如同一个类似于数组的对象一样,包括了所有被传入的参数。让我们重写一下上面的函数,使它可以接收任意个数的参数:

function add() {
    var sum = 0;
    for (var i = 0, j = arguments.length; i < j; i++) {
        sum += arguments[i];
    }
    return sum;
}

add(2, 3, 4, 5); // 14

这跟直接写成 2 + 3 + 4 + 5 也没什么区别。接下来创建一个求平均数的函数:

function avg() {
    var sum = 0;
    for (var i = 0, j = arguments.length; i < j; i++) {
        sum += arguments[i];
    }
    return sum / arguments.length;
}
avg(2, 3, 4, 5); // 3.5

这个很有用,但是却带来了新的问题。avg() 函数处理一个由逗号连接的变量串,但如果想得到一个数组的平均值该怎么办呢?可以这么修改函数:

function avgArray(arr) {
    var sum = 0;
    for (var i = 0, j = arr.length; i < j; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    return sum / arr.length;
}
avgArray([2, 3, 4, 5]); // 3.5

但如果能重用我们已经创建的那个函数不是更好吗?幸运的是 JavaScript 允许使用任意函数对象的apply() 方法来调用该函数,并传递给它一个包含了参数的数组。

avg.apply(null, [2, 3, 4, 5]); // 3.5

传给 apply() 的第二个参数是一个数组,它将被当作 avg() 的参数使用,至于第一个参数 null,我们将在后面讨论。这也正说明一个事实——函数也是对象。

JavaScript 允许你创建匿名函数:

var avg = function() {
    var sum = 0;
    for (var i = 0, j = arguments.length; i < j; i++) {
        sum += arguments[i];
    }
    return sum / arguments.length;
};

这个函数在语义上与 function avg() 相同。你可以在代码中的任何地方定义这个函数,就像写普通的表达式一样。基于这个特性,有人发明出一些有趣的技巧。与 C 中的块级作用域类似,下面这个例子隐藏了局部变量:

var a = 1;
var b = 2;
(function() {
    var b = 3;
    a += b;
})();

a; // 4
b; // 2

JavaScript 允许以递归方式调用函数。递归在处理树形结构(比如浏览器 DOM)时非常有用。

function countChars(elm) {
    if (elm.nodeType == 3) { // 文本节点
        return elm.nodeValue.length;
    }
    var count = 0;
    for (var i = 0, child; child = elm.childNodes[i]; i++) {
        count += countChars(child);
    }
    return count;
}

这里需要说明一个潜在问题——既然匿名函数没有名字,那该怎么递归调用它呢?在这一点上,JavaScript 允许你命名这个函数表达式。你可以命名立即调用的函数表达式(IIFES——Immediately Invoked Function Expressions),如下所示:

var charsInBody = (function counter(elm) {
    if (elm.nodeType == 3) { // 文本节点
        return elm.nodeValue.length;
    }
    var count = 0;
    for (var i = 0, child; child = elm.childNodes[i]; i++) {
        count += counter(child);
    }
    return count;
})(document.body);

如上所提供的函数表达式的名称的作用域仅仅是该函数自身。这允许引擎去做更多的优化,并且这种实现更可读、友好。该名称也显示在调试器和一些堆栈跟踪中,节省了调试时的时间。

需要注意的是 JavaScript 函数是它们本身的对象——就和 JavaScript 其他一切一样——你可以给它们添加属性或者更改它们的属性,这与前面的对象部分一样。

自定义对象

备注:关于 JavaScript 中面向对象编程更详细的信息,请参考 JavaScript 面向对象简介

在经典的面向对象语言中,对象是指数据和在这些数据上进行的操作的集合。与 C++ 和 Java 不同,JavaScript 是一种基于原型的编程语言,并没有 class 语句,而是把函数用作类。那么让我们来定义一个人名对象,这个对象包括人的姓和名两个域(field)。名字的表示有两种方法:“名 姓(First Last)”或“姓, 名(Last, First)”。使用我们前面讨论过的函数和对象概念,可以像这样完成定义:

function makePerson(first, last) {
    return {
        first: first,
        last: last
    }
}
function personFullName(person) {
    return person.first + ' ' + person.last;
}
function personFullNameReversed(person) {
    return person.last + ', ' + person.first
}
s = makePerson("Simon", "Willison");
personFullName(s); // Simon Willison
personFullNameReversed(s); // Willison, Simon

上面的写法虽然可以满足要求,但是看起来很麻烦,因为需要在全局命名空间中写很多函数。既然函数本身就是对象,如果需要使一个函数隶属于一个对象,那么不难得到:

function makePerson(first, last) {
    return {
        first: first,
        last: last,
        fullName: function() {
            return this.first + ' ' + this.last;
        },
        fullNameReversed: function() {
            return this.last + ', ' + this.first;
        }
    }
}
s = makePerson("Simon", "Willison");
s.fullName(); // Simon Willison
s.fullNameReversed(); // Willison, Simon

上面的代码里有一些我们之前没有见过的东西:关键字 this。当使用在函数中时,this 指代当前的对象,也就是调用了函数的对象。如果在一个对象上使用点或者花括号来访问属性或方法,这个对象就成了 this。如果并没有使用“点”运算符调用某个对象,那么 this 将指向全局对象(global object)。这是一个经常出错的地方。例如:

s = makePerson("Simon", "Willison");
var fullName = s.fullName;
fullName(); // undefined undefined

当我们调用 fullName() 时,this 实际上是指向全局对象的,并没有名为 firstlast 的全局变量,所以它们两个的返回值都会是 undefined

下面使用关键字 this 改进已有的 makePerson函数:

function Person(first, last) {
    this.first = first;
    this.last = last;
    this.fullName = function() {
        return this.first + ' ' + this.last;
    }
    this.fullNameReversed = function() {
        return this.last + ', ' + this.first;
    }
}
var s = new Person("Simon", "Willison");

我们引入了另外一个关键字:new,它和 this 密切相关。它的作用是创建一个崭新的空对象,然后使用指向那个对象的 this 调用特定的函数。注意,含有 this 的特定函数不会返回任何值,只会修改 this 对象本身。new 关键字将生成的 this 对象返回给调用方,而被 new 调用的函数成为构造函数。习惯的做法是将这些函数的首字母大写,这样用 new 调用他们的时候就容易识别了。

不过这个改进的函数还是和上一个例子一样,单独调用fullName() 时会产生相同的问题。

我们的 Person 对象现在已经相当完善了,但还有一些不太好的地方。每次我们创建一个 Person 对象的时候,我们都在其中创建了两个新的函数对象——如果这个代码可以共享不是更好吗?

function personFullName() {
    return this.first + ' ' + this.last;
}
function personFullNameReversed() {
    return this.last + ', ' + this.first;
}
function Person(first, last) {
    this.first = first;
    this.last = last;
    this.fullName = personFullName;
    this.fullNameReversed = personFullNameReversed;
}

这种写法的好处是,我们只需要创建一次方法函数,在构造函数中引用它们。那是否还有更好的方法呢?答案是肯定的。

function Person(first, last) {
    this.first = first;
    this.last = last;
}
Person.prototype.fullName = function() {
    return this.first + ' ' + this.last;
}
Person.prototype.fullNameReversed = function() {
    return this.last + ', ' + this.first;
}

Person.prototype 是一个可以被Person的所有实例共享的对象。它是一个名叫原型链(prototype chain)的查询链的一部分:当你试图访问一个 Person 没有定义的属性时,解释器会首先检查这个 Person.prototype 来判断是否存在这样一个属性。所以,任何分配给 Person.prototype 的东西对通过 this 对象构造的实例都是可用的。

这个特性功能十分强大,JavaScript 允许你在程序中的任何时候修改原型(prototype)中的一些东西,也就是说你可以在运行时(runtime)给已存在的对象添加额外的方法:

s = new Person("Simon", "Willison");
s.firstNameCaps();  // TypeError on line 1: s.firstNameCaps is not a function

Person.prototype.firstNameCaps = function() {
    return this.first.toUpperCase()
}
s.firstNameCaps(); // SIMON

有趣的是,你还可以给 JavaScript 的内置函数原型(prototype)添加东西。让我们给 String 添加一个方法用来返回逆序的字符串:

var s = "Simon";
s.reversed(); // TypeError on line 1: s.reversed is not a function

String.prototype.reversed = function() {
    var r = "";
    for (var i = this.length - 1; i >= 0; i--) {
        r += this[i];
    }
    return r;
}
s.reversed(); // nomiS

定义新方法也可以在字符串字面量上用(string literal)。

"This can now be reversed".reversed(); // desrever eb won nac sihT

正如我前面提到的,原型组成链的一部分。那条链的根节点是 Object.prototype,它包括 toString() 方法——将对象转换成字符串时调用的方法。这对于调试我们的 Person 对象很有用:

var s = new Person("Simon", "Willison");
s; // [object Object]

Person.prototype.toString = function() {
    return '<Person: ' + this.fullName() + '>';
}
s.toString(); // <Person: Simon Willison>

你是否还记得之前我们说的 avg.apply() 中的第一个参数 null?现在我们可以回头看看这个东西了。apply() 的第一个参数应该是一个被当作 this 来看待的对象。下面是一个 new 方法的简单实现:

function trivialNew(constructor, ...args) {
    var o = {}; // 创建一个对象
    constructor.apply(o, args);
    return o;
}

这并不是 new 的完整实现,因为它没有创建原型(prototype)链。想举例说明 new 的实现有些困难,因为你不会经常用到这个,但是适当了解一下还是很有用的。在这一小段代码里,...args(包括省略号)叫作剩余参数(rest arguments)。如名所示,这个东西包含了剩下的参数。

因此调用

var bill = trivialNew(Person, "William", "Orange");

可认为和调用如下语句是等效的

var bill = new Person("William", "Orange");

apply() 有一个姐妹函数,名叫 call,它也可以允许你设置 this,但它带有一个扩展的参数列表而不是一个数组。

function lastNameCaps() {
    return this.last.toUpperCase();
}
var s = new Person("Simon", "Willison");
lastNameCaps.call(s);
// 和以下方式等价
s.lastNameCaps = lastNameCaps;
s.lastNameCaps();

内部函数

JavaScript 允许在一个函数内部定义函数,这一点我们在之前的 makePerson() 例子中也见过。关于 JavaScript 中的嵌套函数,一个很重要的细节是它们可以访问父函数作用域中的变量:

function betterExampleNeeded() {
    var a = 1;
    function oneMoreThanA() {
        return a + 1;
    }
    return oneMoreThanA();
}

如果某个函数依赖于其他的一两个函数,而这一两个函数对你其余的代码没有用处,你可以将它们嵌套在会被调用的那个函数内部,这样做可以减少全局作用域下的函数的数量,这有利于编写易于维护的代码。

这也是一个减少使用全局变量的好方法。当编写复杂代码时,程序员往往试图使用全局变量,将值共享给多个函数,但这样做会使代码很难维护。内部函数可以共享父函数的变量,所以你可以使用这个特性把一些函数捆绑在一起,这样可以有效地防止“污染”你的全局命名空间——你可以称它为“局部全局(local global)”。虽然这种方法应该谨慎使用,但它确实很有用,应该掌握。

闭包

下面我们将看到的是 JavaScript 中必须提到的功能最强大的抽象概念之一:闭包。但它可能也会带来一些潜在的困惑。那它究竟是做什么的呢?

function makeAdder(a) {
    return function(b) {
        return a + b;
    }
}
var x = makeAdder(5);
var y = makeAdder(20);
x(6); // ?
y(7); // ?

makeAdder 这个名字本身应该能说明函数是用来做什么的:它创建了一个新的 adder 函数,这个函数自身带有一个参数,它被调用的时候这个参数会被加在外层函数传进来的参数上。

这里发生的事情和前面介绍过的内嵌函数十分相似:一个函数被定义在了另外一个函数的内部,内部函数可以访问外部函数的变量。唯一的不同是,外部函数被返回了,那么常识告诉我们局部变量“应该”不再存在。但是它们却仍然存在——否则 adder 函数将不能工作。也就是说,这里存在 makeAdder 的局部变量的两个不同的“副本”——一个是 a 等于5,另一个是 a 等于20。那些函数的运行结果就如下所示:

x(6); // 返回 11
y(7); // 返回 27

下面来说说到底发生了什么。每当 JavaScript 执行一个函数时,都会创建一个作用域对象(scope object),用来保存在这个函数中创建的局部变量。它和被传入函数的变量一起被初始化。这与那些保存的所有全局变量和函数的全局对象(global object)类似,但仍有一些很重要的区别,第一,每次函数被执行的时候,就会创建一个新的,特定的作用域对象;第二,与全局对象(在浏览器里面是当做 window 对象来访问的)不同的是,你不能从 JavaScript 代码中直接访问作用域对象,也没有可以遍历当前的作用域对象里面属性的方法。

所以当调用 makeAdder 时,解释器创建了一个作用域对象,它带有一个属性:a,这个属性被当作参数传入 makeAdder 函数。然后 makeAdder 返回一个新创建的函数。通常 JavaScript 的垃圾回收器会在这时回收 makeAdder 创建的作用域对象,但是返回的函数却保留一个指向那个作用域对象的引用。结果是这个作用域对象不会被垃圾回收器回收,直到指向 makeAdder 返回的那个函数对象的引用计数为零。

作用域对象组成了一个名为作用域链(scope chain)的链。它类似于原形(prototype)链一样,被 JavaScript 的对象系统使用。

一个闭包就是一个函数和被创建的函数中的作用域对象的组合。

闭包允许你保存状态——所以它们通常可以代替对象来使用。这里有一些关于闭包的详细介绍。

内存泄露

使用闭包的一个坏处是,在 IE 浏览器中它会很容易导致内存泄露。JavaScript 是一种具有垃圾回收机制的语言——对象在被创建的时候分配内存,然后当指向这个对象的引用计数为零时,浏览器会回收内存。宿主环境提供的对象都是按照这种方法被处理的。

浏览器主机需要处理大量的对象来描绘一个正在被展现的 HTML 页面——DOM 对象。浏览器负责管理它们的内存分配和回收。

IE 浏览器有自己的一套垃圾回收机制,这套机制与 JavaScript 提供的垃圾回收机制进行交互时,可能会发生内存泄露。

在 IE 中,每当在一个 JavaScript 对象和一个本地对象之间形成循环引用时,就会发生内存泄露。如下所示:

function leakMemory() {
    var el = document.getElementById('el');
    var o = { 'el': el };
    el.o = o;
}

这段代码的循环引用会导致内存泄露:IE 不会释放被 elo 使用的内存,直到浏览器被彻底关闭并重启后。

这个例子往往无法引起人们的重视:一般只会在长时间运行的应用程序中,或者因为巨大的数据量和循环中导致内存泄露发生时,内存泄露才会引起注意。

不过一般也很少发生如此明显的内存泄露现象——通常泄露的数据结构有多层的引用(references),往往掩盖了循环引用的情况。

闭包很容易发生无意识的内存泄露。如下所示:

function addHandler() {
    var el = document.getElementById('el');
    el.onclick = function() {
        el.style.backgroundColor = 'red';
    }
}

这段代码创建了一个元素,当它被点击的时候变红,但同时它也会发生内存泄露。为什么?因为对 el 的引用不小心被放在一个匿名内部函数中。这就在 JavaScript 对象(这个内部函数)和本地对象之间(el)创建了一个循环引用。

这个问题有很多种解决方法,最简单的一种是不要使用 el 变量:

function addHandler(){
    document.getElementById('el').onclick = function(){
        this.style.backgroundColor = 'red';
    };
}

有趣的是,有一种窍门解决因闭包而引入的循环引用,是添加另外一个闭包:

function addHandler() {
    var clickHandler = function() {
        this.style.backgroundColor = 'red';
    };
    (function() {
        var el = document.getElementById('el');
        el.onclick = clickHandler;
    })();
}

内部函数被直接执行,并在 clickHandler 创建的闭包中隐藏了它的内容。

另外一种避免闭包的好方法是在 window.onunload 事件发生期间破坏循环引用。很多事件库都能完成这项工作。注意这样做将使 Firefox 中的 bfcache 无法工作。所以除非有其他必要的原因,最好不要在 Firefox 中注册一个unload 的监听器。

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 最后编辑者: suxiesumiao,