发布于 由admin

JS `Well-Known Symbols` `Symbol.toStringTag` / `Symbol.species` 的元编程用途

各位观众，大家好！我是你们今天的元编程导游，接下来咱们一起探索一下 JS 中那些神秘兮兮，但又威力无穷的“Well-Known Symbols”，特别是 Symbol.toStringTag 和 Symbol.species 这两位“明星选手”。

首先，请允许我先用一个略带夸张的比喻来开场：

想象一下，JS 的世界就像一个大型的化妆舞会。每个人（也就是每个对象）都戴着面具，隐藏着自己的真实身份。而 Well-Known Symbols，就像是舞会上一些特殊的徽章，戴上它们，就能让别人（也就是 JS 引擎和各种内置方法）更容易认出你，或者让你在舞会上拥有一些特殊的权力。

OK，废话不多说，让我们进入正题。

什么是 Well-Known Symbols？

Well-Known Symbols，顾名思义，就是一些预定义的、具有特殊含义的 Symbols。它们被设计用来作为元编程的钩子，允许我们自定义 JS 引擎的一些默认行为。简单来说，它们提供了一种标准化的方式来修改对象的内部特性。

这些 Symbols 都定义在 Symbol 对象上，比如 Symbol.iterator、Symbol.toStringTag、Symbol.species 等等。

Symbol.toStringTag：自定义对象的 toString() 行为

首先，我们来看看 Symbol.toStringTag。这个 Symbol 的作用是允许我们自定义对象在调用 Object.prototype.toString() 方法时的返回值。

你可能经常看到 [object Object] 这样的字符串。这就是默认情况下，对象调用 toString() 方法的结果。但如果我们想让 toString() 返回更有意义的信息，就可以使用 Symbol.toStringTag。

  • 默认行为：

    const obj = {};
console.log(Object.prototype.toString.call(obj)); // "[object Object]"

const arr = [];
console.log(Object.prototype.toString.call(arr)); // "[object Array]"

const map = new Map();
console.log(Object.prototype.toString.call(map)); // "[object Map]"

  • 使用 Symbol.toStringTag 自定义：

    class MyClass {
  get [Symbol.toStringTag]() {
    return 'MyCustomObject';
  }
}

const myObj = new MyClass();
console.log(Object.prototype.toString.call(myObj)); // "[object MyCustomObject]"

    在这个例子中，我们为 MyClass 定义了一个 getter，返回字符串 'MyCustomObject'。当我们调用 Object.prototype.toString.call(myObj) 时，JS 引擎会查找 myObj 对象上的 Symbol.toStringTag 属性，并使用它的值来生成最终的字符串。

  • 更实际的例子：

    假设我们有一个表示颜色值的类：

    class Color {
  constructor(r, g, b) {
    this.r = r;
    this.g = g;
    this.b = b;
  }

  get [Symbol.toStringTag]() {
    return 'Color';
  }
}

const red = new Color(255, 0, 0);
console.log(Object.prototype.toString.call(red)); // "[object Color]"

    现在，当我们调用 toString() 方法时，就能清楚地知道这是一个 Color 对象，而不是一个普通的 Object。这在调试和日志记录时非常有用。

  • 注意事项：

    • Symbol.toStringTag 必须是一个字符串。
    • 它通常定义为一个 getter，但也可以直接赋值。
    class MyClass2 {
  // 直接赋值
  [Symbol.toStringTag] = 'AnotherCustomObject';
}

const myObj2 = new MyClass2();
console.log(Object.prototype.toString.call(myObj2)); // "[object AnotherCustomObject]"
    • 它只影响 Object.prototype.toString.call() 的返回值，不影响对象的其他字符串转换行为。

  • 应用场景：

    • 提高调试和日志记录的可读性。
    • 区分不同类型的对象。
    • 与类型检查工具集成（例如 TypeScript）。

Symbol.species：控制派生类的构造函数

接下来，我们来聊聊 Symbol.species，这个 Symbol 更加高级，也更加有趣。它的作用是允许我们控制派生类的构造函数。

在 JS 中，许多内置的构造函数（例如 Array、Map、Promise 等）都有一个 Symbol.species 属性。这个属性指向一个构造函数，用于创建派生类的实例。

  • 默认行为：

    假设我们有一个类 MyArray 继承自 Array：

    class MyArray extends Array {
  static get [Symbol.species]() {
    return Array;
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 2, 3);
const mappedArray = myArray.map(x => x * 2);

console.log(mappedArray); // MyArray(3) [ 2, 4, 6 ]
console.log(mappedArray instanceof MyArray); // true
console.log(mappedArray instanceof Array); // true

    在这个例子中，MyArray 继承了 Array，并且 MyArray[Symbol.species] 返回 Array。这意味着，当我们在 MyArray 实例上调用 map() 方法时，map() 方法会使用 Array 构造函数来创建新的数组。

  • 自定义 Symbol.species：

    现在，假设我们想让 map() 方法返回 MyArray 的实例，而不是 Array 的实例。我们可以这样做：

    class MyArray extends Array {
  static get [Symbol.species]() {
    return this; // 返回 MyArray 自身
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 2, 3);
const mappedArray = myArray.map(x => x * 2);

console.log(mappedArray); // MyArray(3) [ 2, 4, 6 ]
console.log(mappedArray instanceof MyArray); // true
console.log(mappedArray instanceof Array); // true

    通过将 MyArray[Symbol.species] 设置为 this（也就是 MyArray 自身），我们告诉 map() 方法使用 MyArray 构造函数来创建新的数组。

  • 更复杂的例子：

    假设我们有一个 FilteredArray 类，它继承自 Array，并且只允许存储符合特定条件的元素：

    class FilteredArray extends Array {
  constructor(...args) {
    super(...args.filter(x => x > 0)); // 只保留大于 0 的元素
  }

  static get [Symbol.species]() {
    return Array; // 返回 Array 构造函数
  }

  push(item) {
    if (item > 0) {
      super.push(item);
    }
  }
}

const filteredArray = new FilteredArray(1, -2, 3, -4, 5);
console.log(filteredArray); // FilteredArray(3) [ 1, 3, 5 ]

const mappedArray = filteredArray.map(x => x * 2);
console.log(mappedArray); // Array(3) [ 2, 6, 10 ]
console.log(mappedArray instanceof FilteredArray); // false
console.log(mappedArray instanceof Array); // true

    在这个例子中，我们定义了一个 FilteredArray 类，它的构造函数只接受大于 0 的元素。我们将 FilteredArray[Symbol.species] 设置为 Array，因此 map() 方法返回的是 Array 的实例。

    如果我们希望 map() 方法返回 FilteredArray 的实例，可以这样做：

    class FilteredArray extends Array {
  constructor(...args) {
    super(...args.filter(x => x > 0)); // 只保留大于 0 的元素
  }

  static get [Symbol.species]() {
    return this; // 返回 FilteredArray 自身
  }

  push(item) {
    if (item > 0) {
      super.push(item);
    }
  }
}

const filteredArray = new FilteredArray(1, -2, 3, -4, 5);
console.log(filteredArray); // FilteredArray(3) [ 1, 3, 5 ]

const mappedArray = filteredArray.map(x => x * 2);
console.log(mappedArray); // FilteredArray(3) [ 2, 6, 10 ]
console.log(mappedArray instanceof FilteredArray); // true
console.log(mappedArray instanceof Array); // true

    现在，map() 方法返回的是 FilteredArray 的实例。

  • 注意事项：

    • Symbol.species 必须是一个构造函数。
    • 它通常定义为一个静态 getter。
    • 如果 Symbol.species 返回 null 或 undefined，则使用默认的构造函数（通常是父类的构造函数）。

  • 应用场景：

    • 控制派生类的实例类型。
    • 自定义内置方法的行为。
    • 实现更高级的集合类。

Symbol.toStringTag vs Symbol.species：对比总结

为了更好地理解这两个 Symbol 的区别和联系，我们用一个表格来总结一下：

特性 Symbol.toStringTag Symbol.species
作用 自定义 Object.prototype.toString.call() 的返回值 控制派生类的构造函数
预期值 字符串 构造函数
使用场景 提高调试和日志记录的可读性，区分不同类型的对象 控制派生类的实例类型，自定义内置方法的行为
定义位置 对象实例或类原型 类本身（通常是静态 getter）
影响范围 Object.prototype.toString.call() 派生类的内置方法（例如 map()、filter() 等）
默认行为 返回 [object Object] 或 [object ClassName] 使用父类的构造函数
重要性 在调试和日志记录中非常有用，但在运行时行为方面影响较小 允许更高级的元编程，可以自定义类的继承行为
与继承的关系 子类可以覆盖父类的 Symbol.toStringTag 子类可以覆盖父类的 Symbol.species

实际应用案例

  • 自定义 Promise 类：

    class MyPromise extends Promise {
  static get [Symbol.species]() {
    return Promise; // 返回标准的 Promise 构造函数
  }
}

const myPromise = new MyPromise((resolve, reject) => {
  setTimeout(() => {
    resolve('Hello');
  }, 1000);
});

const anotherPromise = myPromise.then(value => value + ' World');

console.log(anotherPromise instanceof MyPromise); // false
console.log(anotherPromise instanceof Promise); // true

    在这个例子中，我们自定义了一个 MyPromise 类，并将其 Symbol.species 设置为标准的 Promise 构造函数。这意味着，then() 方法返回的是标准的 Promise 实例，而不是 MyPromise 实例。

  • 自定义 Map 类：

    class MyMap extends Map {
  static get [Symbol.species]() {
    return this; // 返回 MyMap 自身
  }
}

const myMap = new MyMap();
myMap.set('a', 1);
myMap.set('b', 2);

const filteredMap = new MyMap([...myMap].filter(([key, value]) => value > 1));

console.log(filteredMap instanceof MyMap); // true
console.log(filteredMap instanceof Map); // true

    在这个例子中，我们自定义了一个 MyMap 类，并将其 Symbol.species 设置为自身。这意味着，filter() 方法返回的是 MyMap 实例。

总结

Symbol.toStringTag 和 Symbol.species 是 JS 中强大的元编程工具，它们允许我们自定义对象的内部特性，从而更好地控制对象的行为。

  • Symbol.toStringTag 用于自定义对象的 toString() 行为，提高调试和日志记录的可读性。
  • Symbol.species 用于控制派生类的构造函数，自定义内置方法的行为。

掌握了这两个 Symbol，你就能更深入地理解 JS 的内部机制，编写更灵活、更强大的代码。

希望今天的讲解对大家有所帮助！记住，元编程的世界充满了乐趣和挑战，勇敢地探索吧！ 祝大家编程愉快！

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注