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JavaScript Symbol类型

什么是Symbol？​

Symbol是JavaScript在ES6（ECMAScript 2015）中新增的一种基本数据类型，它与number、string、boolean、null、undefined、bigint一起构成了JavaScript的七种基本数据类型。

Symbol的最大特点是唯一性，即使是创建两个相同描述的Symbol，它们也是不同的：

javascript
const symbol1 = Symbol('description');
const symbol2 = Symbol('description');

console.log(symbol1 === symbol2); // false
console.log(typeof symbol1);      // "symbol"
备注

Symbol值是由Symbol()函数生成的，而不是通过new Symbol()构造函数创建的，因为Symbol是原始数据类型，不是对象。

Symbol的基本用法​

创建Symbol​

创建Symbol的基本语法如下：

javascript
// 创建一个没有描述的Symbol
const sym1 = Symbol();

// 创建一个带描述的Symbol
const sym2 = Symbol('desc');

// 查看Symbol的描述
console.log(sym2.description); // "desc"

Symbol作为对象属性​

Symbol的一个主要用途是作为对象的属性键，这可以确保属性不会与其他属性发生冲突：

javascript
const mySymbol = Symbol('myKey');
const obj = {};

// 使用Symbol作为对象的属性键
obj[mySymbol] = 'Symbol value';

// 访问Symbol属性
console.log(obj[mySymbol]); // "Symbol value"

// Symbol属性不会在常规迭代中出现
console.log(Object.keys(obj)); // []
console.log(Object.getOwnPropertyNames(obj)); // []

// 但可以通过特定方法获取
console.log(Object.getOwnPropertySymbols(obj)); // [Symbol(myKey)]

Symbol的特性​

唯一性​

Symbol的最核心特性是唯一性，即使描述相同，每个Symbol也是唯一的：

javascript
const sym1 = Symbol('foo');
const sym2 = Symbol('foo');

console.log(sym1 === sym2); // false

这种特性使Symbol成为防止属性名冲突的理想选择。

全局Symbol注册表​

如果您需要在不同的代码段中使用相同的Symbol，可以使用Symbol.for()方法：

javascript
// 在全局Symbol注册表中创建或查找一个Symbol
const globalSym1 = Symbol.for('globalSymbol');
const globalSym2 = Symbol.for('globalSymbol');

console.log(globalSym1 === globalSym2); // true

// 获取全局Symbol的键
console.log(Symbol.keyFor(globalSym1)); // "globalSymbol"

// 注意：普通Symbol无法通过Symbol.keyFor获取键
const localSym = Symbol('localSymbol');
console.log(Symbol.keyFor(localSym)); // undefined

Symbol不会被自动转换为字符串​

与其他原始类型不同，Symbol不会被自动转换为字符串：

javascript
const sym = Symbol('My symbol');

// 这会抛出错误
// alert(sym); // TypeError: Cannot convert a Symbol value to a string

// 正确的做法
alert(sym.toString()); // "Symbol(My symbol)"
alert(sym.description); // "My symbol"

内置的Symbol值​

JavaScript内置了一系列Symbol常量，它们被用作对象的系统属性，以影响JavaScript的特定行为。

Symbol.iterator​

这是最常用的内置Symbol之一，用于定义对象的默认迭代器：

javascript
const myArray = [1, 2, 3];
const iterator = myArray[Symbol.iterator]();

console.log(iterator.next()); // { value: 1, done: false }
console.log(iterator.next()); // { value: 2, done: false }
console.log(iterator.next()); // { value: 3, done: false }
console.log(iterator.next()); // { value: undefined, done: true }

其他常用内置Symbol​

javascript
// Symbol.hasInstance: 用于自定义instanceof行为
class MyArray {
  static [Symbol.hasInstance](instance) {
    return Array.isArray(instance);
  }
}

console.log([] instanceof MyArray); // true

// Symbol.toPrimitive: 用于自定义对象转换为原始值的行为
const obj = {
  [Symbol.toPrimitive](hint) {
    if (hint === 'number') return 42;
    if (hint === 'string') return 'hello';
    return true;
  }
};

console.log(+obj);     // 42
console.log(`${obj}`); // "hello"
console.log(obj + ''); // "true"

Symbol的实际应用场景​

1. 创建私有属性​

Symbol可以用来创建"半私有"属性，这些属性不会在常规对象迭代中出现：

javascript
const _id = Symbol('id');
const _password = Symbol('password');

class User {
  constructor(name, password) {
    this.name = name;
    this[_id] = Math.random().toString(36).substr(2, 9);
    this[_password] = password;
  }
  
  checkPassword(pwd) {
    return this[_password] === pwd;
  }
  
  get id() {
    return this[_id];
  }
}

const user = new User('Alice', '1234');
console.log(user.name);            // "Alice"
console.log(user.id);              // 随机生成的ID
console.log(user.checkPassword('1234')); // true

// 注意：密码属性不会被普通方式访问到
console.log(Object.keys(user));    // ["name"]
console.log(user._password);       // undefined
警告

虽然Symbol属性不会出现在大多数对象属性枚举操作中，但它们不是真正的私有属性。仍然可以通过Object.getOwnPropertySymbols()方法获取所有Symbol属性。

2. 防止属性名冲突​

当扩展第三方库或框架时，使用Symbol可以安全地添加新属性，而不会覆盖既有属性：

javascript
// 假设这是一个第三方库对象
const thirdPartyObject = {
  id: 'original-id',
  process() {
    console.log('Original process');
  }
};

// 我们的扩展
const ID = Symbol('id');
thirdPartyObject[ID] = 'our-special-id';

// 我们的扩展不会影响原始功能
console.log(thirdPartyObject.id); // "original-id"
console.log(thirdPartyObject[ID]); // "our-special-id"

3. 实现自定义迭代器​

通过定义Symbol.iterator属性，可以使自定义对象变成可迭代的：

javascript
const range = {
  start: 1,
  end: 5,
  [Symbol.iterator]() {
    let current = this.start;
    const end = this.end;
    
    return {
      next() {
        if (current <= end) {
          return { value: current++, done: false };
        } else {
          return { done: true };
        }
      }
    };
  }
};

// 现在可以使用for...of循环遍历range对象
for (const num of range) {
  console.log(num); // 依次输出: 1, 2, 3, 4, 5
}

// 也可以使用展开语法
console.log([...range]); // [1, 2, 3, 4, 5]

总结​

Symbol是JavaScript中一种特殊的原始数据类型，具有以下关键特点：

  1. 唯一性：每个Symbol都是独一无二的，即使描述相同
  2. 可用作对象属性键：不会与字符串键冲突
  3. 不会在常规属性枚举中出现：适合作为"半私有"属性
  4. 全局注册表：通过Symbol.for()可以创建共享的Symbol
  5. 内置Symbol常量：用于自定义对象的特定行为

Symbol的出现丰富了JavaScript的类型系统，为开发者提供了更多控制程序行为的能力，特别是在处理对象属性和自定义对象行为方面。

练习​

  1. 创建一个带有私有计数器的类，使用Symbol来保存计数值。
  2. 实现一个自定义对象，使其可以通过for...of循环迭代。
  3. 使用Symbol.for创建一个应用程序范围内共享的唯一标识符。
  4. 实现一个对象，当它被用于数学运算时返回一个数字，当它被用于字符串连接时返回一个字符串。

扩展阅读​

通过掌握Symbol类型，你将能够编写更加健壮、安全和可扩展的JavaScript代码，尤其是在处理复杂的对象结构和API设计时。