vscode工具函数Symbol使用深入解析_编程技术

什么是Symbol？

符号（Symbol）是JavaScript中的一个原始数据类型，是ECMAScript 6标准引入的新特性。符号是一种类似于字符串的数据类型，但与字符串不同的是，符号是唯一的并且不可变的。

Symbol的定义方法如下：

?
const mySymbol = Symbol('my symbol');

每次调用Symbol创建的值都是唯一的，即使对同一个参数调用两遍Symbol它们的值还是不一样的：

?
Symbol("foo") === Symbol("foo"); // false

js的第六种基本数据类型

在Symbol出现之前，Javascript已经有五种内置的基本数据类型：

布尔值（Boolean）：表示真或假，只有两个取值：true和false。
数字（Number）：表示整数或浮点数，可以使用十进制、十六进制、八进制、科学计数法等多种表示方式。
字符串（String）：表示文本字符串，可以使用单引号、双引号、反引号等方式表示。
空值（Null）：表示一个空值或不存在的对象。
未定义（Undefined）：表示一个未定义的值或未声明的变量。

Symbol则作为第六种基本数据类型加入到语言中：

符号（Symbol）：表示唯一的、不可变的值，用于保护属性名、实现私有属性或方法等场景。

Symbol的起源

在JavaScript诞生之初，对象属性只能使用字符串作为键，这导致了一些问题。例如，当两个不同的对象试图使用相同的字符串作为属性名时，可能会导致属性名冲突。此外，JavaScript中没有一种简单的方法来实现私有属性或方法。

其实对于Symbol的追溯早在Lisp语言中就有体现：

?
(setq x (intern "my-symbol"))

这里其实就是创建了一个名为my-symbol的符号对象，并将其赋值给变量x。

另外，ES6引入Symbol其实离不开Ruby的身影，在Ruby中，可以使用冒号（:）来创建符号。冒号后面跟着符号的名称，如：

?
:my_symbol

可以看到其实Ruby的语法更加简洁，定义和使用都是用冒号区分：

?
person = {
  'name' => 'John',
  'age' => 30,
  :gender => 'Male'
}
puts person[:gender]  # 输出：'Male'

所以，在这样的需求背景下，ES6在首批特性中包含了Symbol也不足为奇了。

Symbol的基本知识

定义与使用

在JavaScript中，可以使用Symbol()函数来创建一个符号，如下所示：

?
const mySymbol = Symbol();

Symbol函数可以接受一个描述性字符串作为参数，用于标识符号的含义，如下所示：

?
const mySymbol = Symbol('my symbol');

需要注意的是，每个Symbol()函数调用都会返回一个唯一的符号，即使描述性字符串相同，它们也是不同的符号。

Symbol类型的值可以用作对象的属性名，如下所示：

?
const mySymbol = Symbol('my symbol');
const myObject = {
  [mySymbol]: 'hello'
};
console.log(myObject[mySymbol]);  // 输出：'hello'

在上面的代码中，我们使用符号mySymbol作为对象myObject的属性名，并将其值设置为'hello'。使用符号作为属性名的好处是它们不会与其他属性名冲突，并且对外不可见，因此可以用于实现私有属性或方法等场景。

另外，JavaScript中的Symbol类型有两个特殊的方法Symbol.for()和Symbol.keyFor()，用于创建全局符号和获取已经存在的全局符号。

Symbol.for(): 用于创建或获取一个全局符号，如果全局符号已经存在，则返回已经存在的符号，否则创建一个新的全局符号。例如：

?
const mySymbol = Symbol.for('my symbol');
const sameSymbol = Symbol.for('my symbol');
console.log(mySymbol === sameSymbol);  // 输出：true

在上面的代码中，我们使用Symbol.for()方法来创建一个全局符号'my symbol'，并将其赋值给mySymbol变量。然后，我们再次使用Symbol.for()方法来获取同一个全局符号，赋值给sameSymbol变量。由于全局符号已经存在，因此sameSymbol变量的值等于mySymbol变量的值，输出true。

Symbol的重要属性

1. Symbol.iterator: 用于指定对象的默认迭代器，例如：

?
const myObject = {
  *[Symbol.iterator]() {
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
  }
};
for (const value of myObject) {
  console.log(value);
}
// 输出：1 2 3

在上面的代码中，我们为myObject对象设置了Symbol.iterator符号，并指定了一个生成器函数作为迭代器的实现。然后，我们可以使用for...of循环迭代myObject对象，并输出其中的值。

2. Symbol.hasInstance: 用于定义一个对象是否为某个构造函数的实例。

Symbol.hasInstance方法接受一个参数，表示要检查的对象。该方法需要返回一个布尔值，表示该对象是否为该构造函数的实例。例如：

?
class MyClass {
  static [Symbol.hasInstance](obj) {
    return obj instanceof Array;
  }
}
console.log([] instanceof MyClass);  // 输出：true
console.log({} instanceof MyClass);  // 输出：false

在上面的代码中，我们定义了一个MyClass类，并使用Symbol.hasInstance方法自定义了instanceof运算符的行为，使其检查对象是否为数组。当检查[]对象时，instanceof运算符返回true，因为[]是Array的实例；当检查{}对象时，instanceof运算符返回false，因为{}不是Array的实例。

需要注意的是，Symbol.hasInstance方法是一个静态方法，需要定义在构造函数的静态属性中。另外，Symbol.hasInstance方法不能被继承，因此子类需要重新定义该方法。

3. Symbol.toStringTag: 用于自定义对象的默认字符串描述。

当调用Object.prototype.toString()方法时，会使用该对象的Symbol.toStringTag属性作为默认的字符串描述，例如：

?
class MyObject {
  get [Symbol.toStringTag]() {
    return 'MyObject';
  }
}
const obj = new MyObject();
console.log(Object.prototype.toString.call(obj));  // 输出：'[object MyObject]'

在上面的代码中，我们定义了一个MyObject类，并使用Symbol.toStringTag属性自定义了该类的默认字符串描述。然后，我们创建了一个obj对象，并使用Object.prototype.toString()方法获取其字符串描述，输出'[object MyObject]'。

需要注意的是，Symbol.toStringTag属性只有在调用Object.prototype.toString()方法时才会生效，对其他方法没有影响。另外，如果没有定义Symbol.toStringTag属性，则默认使用构造函数的名称作为字符串描述。

4. Symbol.asyncIterator: 用于指定对象的默认异步迭代器。

当使用for await...of循环迭代一个对象时，会调用该对象的Symbol.asyncIterator方法获取异步迭代器。

Symbol.asyncIterator方法需要返回一个异步迭代器对象，该对象实现了next()方法，并返回一个Promise对象。当迭代器迭代到结束时，next()方法应该返回一个Promise对象，该Promise对象的value属性为undefined，done属性为true。

例如，下面的代码演示了如何使用Symbol.asyncIterator属性定义一个异步迭代器：

?
const myObject = {
  async *[Symbol.asyncIterator]() {
    yield Promise.resolve(1);
    yield Promise.resolve(2);
    yield Promise.resolve(3);
  }
};
(async function() {
  for await (const value of myObject) {
    console.log(value);
  }
})();
// 输出：1 2 3

在上面的代码中，我们为myObject对象设置了Symbol.asyncIterator符号，并指定了一个异步生成器函数作为异步迭代器的实现。然后，我们使用for await...of循环迭代myObject对象，并输出其中的值。

需要注意的是，使用Symbol.asyncIterator属性定义的异步迭代器只能使用for await...of循环进行迭代，不能使用普通的for...of循环。此外，Symbol.asyncIterator属性只有在支持异步迭代器的环境中才能使用，例如Node.js的版本必须在10.0.0以上才支持异步迭代器。

Symbol的实现原理

symbol作为基本数据类型实现比较简单，在最新的v8代码实现如下：

?
Symbol Factory::NewSymbolInternal(AllocationType allocation) {
  DCHECK(allocation != AllocationType::kYoung);
  // Statically ensure that it is safe to allocate symbols in paged spaces.
  STATIC_ASSERT(Symbol::kSize <= kMaxRegularHeapObjectSize);
  Symbol symbol = Symbol::cast(AllocateRawWithImmortalMap(
      Symbol::kSize, allocation, read_only_roots().symbol_map()));
  DisallowGarbageCollection no_gc;
  // Generate a random hash value.
  int hash = isolate()->GenerateIdentityHash(Name::kHashBitMask);
  symbol.set_raw_hash_field(Name::kIsNotIntegerIndexMask |
                            (hash << Name::kHashShift));
  symbol.set_description(read_only_roots().undefined_value(),
                         SKIP_WRITE_BARRIER);
  symbol.set_flags(0);
  DCHECK(!symbol.is_private());
  return symbol;
}

该函数使用AllocateRawWithImmortalMap()方法为新的Symbol对象分配内存，并将其强制转换为Symbol类型。接着，该函数使用DisallowGarbageCollection类禁用垃圾回收器，以确保不会在生成哈希值的过程中触发垃圾回收。接下来，该函数使用GenerateIdentityHash()方法生成一个随机的哈希值，并将其存储在新的Symbol对象中。然后，该函数将Symbol对象的描述设置为undefined，并将其标志设置为0。最后，该函数返回新创建的Symbol对象。

所以使用hash来唯一标识一个symbol，在v8内部还实现了symbol-table来实现Symbol.for的查找，本质上也是一个哈希表。

为了简单起见，我们用js来模拟一下Symbol的实现：

?
const registry = {};
function createSymbol(description) {
  const symbol = Object.create(null);
  symbol.toString = () => `Symbol(${description || ''})`;
  Object.defineProperty(symbol, 'description', {
    value: description,
    writable: false,
    configurable: false,
    enumerable: false,
  });
  return symbol;
}
function Symbol(description) {
  if (typeof description !== 'undefined') {
    description = String(description);
  }
  if (registry[description]) {
    return registry[description];
  }
  const symbol = createSymbol(description);
  registry[description] = symbol;
  return symbol;
}
Symbol.for = function (key) {
  if (registry[key]) {
    return registry[key];
  }
  const symbol = createSymbol(key);
  registry[key] = symbol;
  return symbol;
};
Symbol.keyFor = function (symbol) {
  for (const key in registry) {
    if (registry.hasOwnProperty(key) && registry[key] === symbol) {
      return key;
    }
  }
};
export default Symbol;

我们使用一个全局对象registry来存储Symbol对象及其描述符信息。createSymbol()函数用于创建新的Symbol对象，其中使用了Object.create()方法来创建一个没有原型的对象，并通过定义toString()和description属性来实现Symbol对象的基本功能。Symbol()函数用于创建新的Symbol对象，它根据传入的描述符信息从registry中查找Symbol对象，如果找到了则返回已有的Symbol对象，否则创建新的Symbol对象并添加到registry中。

Symbol的使用场景

Symbol在VSCode的应用其实不多，最新的代码只有：

?
/**
 * Can be passed into the Delayed to defer using a microtask
 * */
export const MicrotaskDelay = Symbol('MicrotaskDelay');

在实际中，Symbol经常被用于：

1. 唯一属性键：Symbol可以作为对象属性的键，避免属性名冲突。

这在创建第三方库或插件时非常有用，因为可以确保库或插件的属性不会与其他代码意外冲突。

?
const uniqueKey = Symbol('uniqueKey');
const obj = {
  [uniqueKey]: 'This value is uniquely keyed'
};

2. 定义私有属性（当然这一点现在ES规范已经有更好的方式了）

使用Symbol可以在对象上创建"私有"属性，它们不会被常规的属性枚举（如for...in，Object.keys()或JSON.stringify()）包含在内。这有助于保护对象内部实现细节。

3. 内置Symbol

JavaScript内置了一些具有特定功能的Symbol。例如，Symbol.iterator可以定义对象的迭代行为，Symbol.toStringTag可以自定义Object.prototype.toString.call()方法的输出。

4. 注册全局Symbol

Symbol.for()方法允许在全局Symbol注册表中创建或获取Symbol。这对于跨多个地方或模块使用相同的Symbol时非常有用。

?
const globalSymbol = Symbol.for('globalSymbol');
const sameGlobalSymbol = Symbol.for('globalSymbol');
console.log(globalSymbol === sameGlobalSymbol); // true

Symbol的发展

在tc39上已经有两个关于Symbol的提案：

Symbols as WeakMap keys（Stage3）

Symbol作为一种新的数据类型，其功能和用途都比较有限，因此tc39在Symbol的基础上提出了一些新的提案，以扩展其功能和用途。其中一个比较重要的提案是Symbols as WeakMap keys，该提案已经进入到Stage3阶段。

WeakMap是一种新的集合类型，可以用于存储对象和关联的元数据。WeakMap的特点是键必须是对象，值可以是任意类型。WeakMap的另一个特点是，当键对象不再被引用时，WeakMap会自动删除该键值对，以避免内存泄漏。

Symbols as WeakMap keys提案的目的是将Symbol作为WeakMap的键。这样，就可以在不影响WeakMap的自动垃圾回收机制的情况下，将Symbol作为对象的元数据来使用。

?
const weak = new WeakMap();
// Pun not intended: being a symbol makes it become a more symbolic key
const key = Symbol('my ref');
const someObject = { /* data data data */ };
weak.set(key, someObject);

Symbol Predicates Proposal（Stage2）

这是另一个关于Symbol的提案，添加了以下判断方法：Symbol.isRegistered(symbol)和Symbol.isWellKnown(symbol)。

其实对于库作者而言，了解更多关于Symbol的信息是很重要的。根据使用情况，了解一个Symbol是否真正唯一、可伪造（已注册）或跨域共享（众所周知）可能非常关键。例如，将Symbol用作WeakMap键需要确保Symbol未被注册。该提案处于第二阶段，正在受到JavaScript社区的广泛关注。如果被采纳，它将为Symbol的应用带来更多的灵活性。

?
function isWeakMapKey(key) {
  switch (typeof key) {
    case "object":
      return key !== null;
    case "function":
      return true;
    case "symbol":
      return !Symbol.isRegistered(sym);
  }
  return false;
}
isWeakMapKey({}); // true
isWeakMapKey(Symbol()); // true
isWeakMapKey("foo"); // false
isWeakMapKey(Symbol.for("foo")); // false
isWeakMapKey(Symbol.asyncIterator); // true

您还可以检查是否获得了真正唯一的Symbol：

?
const isUniqueSymbol = sym => typeof sym === "symbol" && !(Symbol.isRegistered(sym) || Symbol.isWellKnown(sym));
isUniqueSymbol(Symbol()); // true
isUniqueSymbol(Symbol.for("foo")); // false
isUniqueSymbol(Symbol.asyncIterator); // false
isUniqueSymbol({}); // false

小结

本文介绍了JavaScript中的Symbol类型，包括Symbol的创建、使用场景以及实现原理。Symbol是一种新的基本数据类型，用于表示唯一标识符。与字符串和数字不同，Symbol值是唯一的，不可修改和可枚举的。Symbol的主要用途包括：定义唯一属性键、定义私有属性、内置Symbol和注册全局Symbol。

此外，文章还介绍了两个关于Symbol的提案：Symbols as WeakMap keys和Symbol Predicates Proposal。这些提案旨在扩展Symbol的功能和用途，并为JavaScript开发人员提供更多的选项。

总之，Symbol为JavaScript添加了一个新的基本数据类型，为开发人员提供了一种新的表示唯一标识符的方式，可以用于创建唯一属性键、定义私有属性、内置Symbol和注册全局Symbol等用途。

在实际项目中，如果遇到定义一个唯一的key的场景，就可以考虑使用 Symbol 来完成，可以避免冲突。

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