ES6 - ECMAScript 6

ECMAScript6.0(以下简称ES6)是 JavaScript 语言的下一代标准,已经在2015年6月正式发布了。他的目标,是使得 JavaScript 语言可以用来编写复杂的大型应用程序,成为企业级开发语言。

ECMAScript 和 JavaScript 的关系

要讲清楚这个问题,需要回顾历史。1996年11月,JavaScript 的创造者Netscape 公司,决定将 JavaScript 提交国际标准化组织ECMA,希望(ECMA-262)的第一版,规定了浏览器脚本语言的标准,并将这种语言称为 ECMAScript,这个版本就是1.0版。

该标准从一开始就是针对 JavaScript 语言指定的,但是之所以不叫 JavaScript,有两个原因。一是商标,Java 是 sun 公司的商标,根据授权协议,只有 Netscape 公司可以合法地使用 JavaScript 这个名字,且 JavaScript 本身也已经被 Netscape 公司注册为商标。二是想体现这门语言的制定者是 ECMA,不是 Netscape,这样有利于保证这门语言的开放性和中立性。

因此,ECMAScript 和 JavaScript 的关系是,前者是后者的规格,后者是前者的一种实现(另外的 ECMAScript 方言还有 Jscript 和 ActionScript),日常场合,这两个词是可以互换的。

let 和 const 命令

let命令

基本用法

ES6新增了 let 命令,用来声明变量。它的用法类似于 var,但是所声明的变量,只在 let 命令所在的代码块内有效。

{
    let a = 10;
    var b = 1;
}

a // ReferenceError: a is not defined.
b // 1

上面代码在代码块之中,分别用 letvar 声明两个变量。然后在代码块之外调用,结果 let 声明的变量报错,var 声明的变量返回了正确的值。这表明,let 声明的变量旨在它所在的代码块有效。

for循环的计数器,就很合适使用 let 命令。

for (let i = 0; i < 10; i++) {}

console.log(i);
//ReferenceError: i is not defined

上面代码中,计数器i只在for循环体内有效,在循环体外引用就会报错。

下面的代码如果使用 var,最后输出的是10

var a = [];
for (var i = 0; i < 10; i++) {
    a[i] = function () {
        console.log(i);
    }
}
a[6](); // 10

上面代码中,变量ivar声明的,在全局范围内都有效,所以全局只有一个变量i。每一次循环,变量i的值都会发生改变,而循环内被赋给数组afunction在运行时,会通过闭包读到这同一个变量i,导致最后输出的是最后一轮的i的值,也就是10。

而如果使用let,声明的变量仅在块级作用域内有效,最后输出的是6。

var a = [];
for (let i = 0; i < 10; i++) {
    a[i] = function () {
         console.log(i);
     };
}
a[6](); // 6

上面代码中,变量ilet声明的,当前的i只在本轮循环有效,所以每一次循环的i其实都是一个新的变量,所以最后输出的是6。你可能会问,如果每一轮循环的变量i都是重新声明的,那它怎么知道上一轮循环的值,从而计算出本轮循环的值?这是因为 JavaScript 引擎内部会记住上一轮循环的值,初始化本轮的变量i时,就在上一轮循环的基础上进行计算。

另外,for循环还有一个特别之处,就是循环语句部分是一个父作用域,而循环体内部是一个单独的子作用域。

for (let i = 0; i < 3; i++) {
    let i = 'abc';
    console.log(i)
} 
//abc
//abc
//abc

上面代码输出了3次abc,这表明函数内部的变量i和外部的变量i是分离的。

不允许重复声明

let 不允许在相同作用域内,重复声明同一个变量。

// 报错
function () {
    let a = 10;
    var a = 1;
}

// 报错
function () {
    let a = 10;
    let a = 1;
}

因此,不能在函数内部重新声明参数。

function func(arg) {
    let arg // 报错
}

// 报错
function func(arg) {
    {
        let arg // 不报错
    }
}

块级作用域

为什么需要块级作用域?

ES5 只有全局作用域和函数作用域,没有块级作用域,者带来很多不合理的场景。

第一种场景,内层变量可能会覆盖外层变量。

var tmp = new Date()

function f() {
    console.log(tmp)
    if (false) {
        var tmp = 'hello world'
    }
}

f() // undefined

上面代码的原意是,if代码块的外部使用外层的tmp变量,内部使用内层的tmp变量。但是,函数f执行后,输出结果为undefined,原因在于变量提升,导致内层的tmp变量覆盖了外层的tmp变量。

第二种场景,用来计数的循环变量泄露为全局变量。

var s = 'hello'

for (var i = 0; i < s.length; i++) {
    console.log(s[i])
}

console.log(i) // 5

上面代码中,变量i只用来控制循环,但是循环结束后,它并没有消失,泄露成了全局变量。

ES6 的块级作用域

let实际上为了 JavaScript 新增了块级作用域;

function f1() {
    let n = 5
    if (true) {
        let n = 10
    }
    console.log(n) // 5
}

上面的函数有两个代码块,都声明了变量n,运行后输出5。这表示外层代码块不受内层代码块的影响。如果使用var定义变量n,最后输出的值就是10。

ES6 允许块级作用域的任意嵌套。

{{{{{let insane = 'Hello World'}}}}}

上面代码使用了一个五层的块级作用域。外层作用域无法读取内层作用域的变量。

{{{{
    {let insane = 'Hello World'}
    console.log(insane) // 报错
}}}}

内层作用域可以定义外层作用域的同名变量。

{{{{
    let insane = 'Hello World';
    {let insane = 'Hello World'}
}}}};

块级作用域的出现,实际上使得获得广泛应用的立即执行函数表达式(IIFE)不再必要了。

// IIFE 写法
(function () {
    var tmp = ...
    ...
}())

// 块级作用域写法
{
    let tmp = ...
    ...
}

块级作用域与函数声明

函数能不能在块级作用域之中声明?这是一个相当令人混淆的问题。

ES5 规定,函数只能在顶层作用域和函数作用域之中声明,不能在块级作用域声明。

// 情况一
if (true) {
    function f() {}
}

// 情况二
try {
    function f() {}
} catch(e) {
    // ...
}

上面两种函数声明,根据 ES5 的规定都是非法的。

但是,浏览器没有遵守这个规定,为了兼容以前的旧代码,还是支持在块级作用域之中声明函数,因此上面两种情况实际都能运行,不会报错。

ES6 引入了块级作用域,明确允许在块级作用域之中声明函数。ES6 规定,块级作用域之中,函数声明语句的行为类似于let,在块级作用域之外不可引用。

function f() { console.log('I am outside!'); }

(function () {
    if (false) {
      // 重复声明一次函数f
      function f() { console.log('I am inside!'); }
    }

    f();
}());

上面代码在 ES5 中运行,会得到“I am inside!”,因为在if内声明的函数f会被提升到函数头部,实际运行的代码如下。

// ES5 环境
function f() { console.log('I am outside!'); }

(function () {
    function f() { console.log('I am inside!'); }
    if (false) {
    }
    f();
}());

ES6 就完全不一样了,理论上会得到“I am outside!”。因为块级作用域内声明的函数类似于let,对作用域之外没有影响。但是,如果你真的在 ES6 浏览器中运行一下上面的代码,是会报错的,这是为什么呢?

原来,如果改变了块级作用域内声明的函数的处理规则,显然会对老代码产生很大影响。为了减轻因此产生的不兼容问题,ES6在 附录B里面规定,浏览器的实现可以不遵守上面的规定,有自己的 行为方式

允许在块级作用域内声明函数。 函数声明类似于var,即会提升到全局作用域或函数作用域的头部。 同时,函数声明还会提升到所在的块级作用域的头部。

注意,上面三条规则只对 ES6 的浏览器实现有效,其他环境的实现不用遵守,还是将块级作用域的函数声明当作let处理。

根据这三条规则,在浏览器的 ES6 环境中,块级作用域内声明的函数,行为类似于var声明的变量。

// 浏览器的 ES6 环境
function f() { console.log('I am outside!'); }

(function () {
    if (false) {
      // 重复声明一次函数f
      function f() { console.log('I am inside!'); }
    }

    f();
}());
// Uncaught TypeError: f is not a function

上面的代码在符合 ES6 的浏览器中,都会报错,因为实际运行的是下面的代码。

// 浏览器的 ES6 环境
function f() { console.log('I am outside!'); }
(function () {
    var f = undefined;
    if (false) {
      function f() { console.log('I am inside!'); }
    }

    f();
}());
// Uncaught TypeError: f is not a function

考虑到环境导致的行为差异太大,应该避免在块级作用域内声明函数。如果确实需要,也应该写成函数表达式,而不是函数声明语句。

// 函数声明语句
{
    let a = 'secret';
    function f() {
      return a;
    }
}

// 函数表达式
{
    let a = 'secret';
    let f = function () {
      return a;
    };
}

另外,还有一个需要注意的地方。ES6 的块级作用域允许声明函数的规则,只在使用大括号的情况下成立,如果没有使用大括号,就会报错。

// 不报错
'use strict';
if (true) {
    function f() {}
}

// 报错
'use strict';
if (true)
    function f() {}

do 表达式

本质上,块级作用域是一个语句,将多个操作封装在一起,没有返回值。

{
    let t = f();
    t = t * t + 1;
}

上面代码中,块级作用域将两个语句封装在一起。但是,在块级作用域以外,没有办法得到t的值,因为块级作用域不返回值,除非t是全局变量。

现在有一个 提案,使得块级作用域可以变为表达式,也就是说可以返回值,办法就是在块级作用域之前加上do,使它变为do表达式。

let x = do {
    let t = f();
    t * t + 1;
};

上面代码中,变量x会得到整个块级作用域的返回值。

const 命令

基本用法

const声明一个只读变量。一旦声明,常量的值就不能改变。

const PI = 3.1415;
PI // 3.1415

PI = 3;
// TypeError: Assignment to constant variable.

上面代码表明改变常量的值会报错。

const声明的变量不得改变值,这意味着,const一旦声明变量,就必须立即初始化,不能留到以后赋值。

const foo;
// SyntaxError: Missing initializer in const declaration

上面代码表示,对于const来说,只声明不赋值,就会报错。

const的作用域与let命令相同:只在声明所在的块级作用域内有效。

if (true) {
    const MAX = 5
}

MAX // Uncaught ReferenceError: MAX is not defined

const命令声明的常量也是不提升,同样存在暂时性死区,只能在声明的位置后面使用。

if (true) {
    console.log(MAX); // ReferenceError
    const MAX = 5;
}

上面代码在常量MAX声明之前就调用,结果报错。

const声明的常量,也与let一样不可重复声明。

var message = "Hello!";
let age = 25;

// 以下两行都会报错
const message = "Goodbye!";
const age = 30;

本质

const实际上保证的,并不是变量的值不得改动,而是变量指向的那个内存地址不得改动。对于简单类型的数据(数值、字符串、布尔值),值就保存在变量指向的那个内存地址,因此等同于常量。但对于复合类型的数据(主要是对象和数组),变量指向的内存地址,保存的只是一个指针,const只能保证这个指针是固定的,至于它指向的数据结构是不是可变的,就完全不能控制了。因此,将一个对象声明为常量必须非常小心。

const foo = {};

// 为 foo 添加一个属性,可以成功
foo.prop = 123;
foo.prop // 123

// 将 foo 指向另一个对象,就会报错
foo = {}; // TypeError: "foo" is read-only

上面代码中,常量foo储存的是一个地址,这个地址指向一个对象。不可变的只是这个地址,即不能把foo指向另一个地址,但对象本身是可变的,所以依然可以为其添加新属性。

下面是另一个例子。

const a = [];
a.push('Hello'); // 可执行
a.length = 0;    // 可执行
a = ['Dave'];    // 报错

上面代码中,常量a是一个数组,这个数组本身是可写的,但是如果将另一个数组赋值给a,就会报错。 如果真的想将对象冻结,应该使用Object.freeze方法。

const foo = Object.freeze({})

// 常规模式时,下面一行不起作用
// 严格模式时,该行会报错
foo.prop = 123

上面代码中,常量foo指向一个冻结的对象,所以添加新属性不起作用,严格模式时还会报错。

除了将对象本身冻结,对象的属性也应该冻结。下面是一个将对象彻底冻结的函数。

var constantize = (obj) => {
    Object.freeze(obj);
    Object.keys(obj).forEach( (key, i) => {
      if ( typeof obj[key] === 'object' ) {
        constantize( obj[key] );
      }
    });
};

ES6 声明变量的六种方法

ES5 只有两种声明变量的方法:var命令和function命令。ES6除了添加letconst命令,后面章节还会提到,另外两种声明变量的方法:import命令和class命令。所以,ES6 一共有6种声明变量的方法。

顶层对象的属性

顶层对象,在浏览器环境指的是window对象,在Node指的是global对象。ES5之中,顶层对象的属性与全局变量是等价的。

window.a = 1
a // 1

a = 2
window.a // 2

顶层对象的属性与全局变量挂钩,被认为是JavaScript语言最大的设计败笔之一。这样的设计带来了几个很大的问题,首先是没法在编译时就报出变量未声明的错误,只有运行时才能知道(因为全局变量可能是顶层对象的属性创造的,而属性的创造是动态的);其次,程序员很容易不知不觉地就创建了全局变量(比如打字出错);最后,顶层对象的属性是到处可以读写的,这非常不利于模块化编程。另一方面,window对象有实体含义,指的是浏览器的窗口对象,顶层对象是一个有实体含义的对象,也是不合适的。

ES6为了改变这一点,一方面规定,为了保持兼容性,var命令和function命令声明的全局变量,依旧是顶层对象的属性;另一方面规定,let命令、const命令、class命令声明的全局变量,不属于顶层对象的属性。也就是说,从ES6开始,全局变量将逐步与顶层对象的属性脱钩。

var a = 1
// 如果在Node的REPL环境,可以携程global.a
// 或者采用通用方法,写成this.a
window.a // 1

let b = 1
window.b // undefined

上面代码中,全局变量avar命令声明,所以它是顶层对象的属性;全局变量blet命令声明,所以它不是顶层对象的属性,返回undefined

golbal 对象

ES5的顶层对象,本身也是一个问题,因为它在各种实现里面是不统一的。

浏览器里面,顶层对象是window,但 Node 和 Web Worker 没有window。 浏览器和 Web Worker 里面,self也指向顶层对象,但是Node没有self。 Node 里面,顶层对象是global,但其他环境都不支持。

同一段代码为了能够在各种环境,都能取到顶层对象,现在一般是使用this变量,但是有局限性。

全局环境中,this会返回顶层对象。但是,Node模块和ES6模块中,this返回的是当前模块。 函数里面的this,如果函数不是作为对象的方法运行,而是单纯作为函数运行,this会指向顶层对象。但是,严格模式下,这时this会返回undefined。 不管是严格模式,还是普通模式,new Function('return this')(),总是会返回全局对象。但是,如果浏览器用了CSP(Content Security Policy,内容安全政策),那么evalnew Function这些方法都可能无法使用。

综上所述,很难找到一种方法,可以在所有情况下,都取到顶层对象。下面是两种勉强可以使用的方法。

// 方法一
(typeof window !== 'undefined'
     ? window
     : (typeof process === 'object' &&
          typeof require === 'function' &&
          typeof global === 'object')
       ? global
       : this);

// 方法二
var getGlobal = function () {
    if (typeof self !== 'undefined') { return self; }
    if (typeof window !== 'undefined') { return window; }
    if (typeof global !== 'undefined') { return global; }
    throw new Error('unable to locate global object');
};

现在有一个 提案,在语言标准的层面,引入global作为顶层对象。也就是说,在所有环境下,global都是存在的,都可以从它拿到顶层对象。

垫片库system.global模拟了这个提案,可以在所有环境拿到global

// CommonJS的写法
require('system.global/shim')();

// ES6模块的写法
import shim from 'system.global/shim'; shim();

上面代码可以保证各种环境里面,global对象都是存在的。

// CommonJS的写法
var global = require('system.global')();

// ES6模块的写法
import getGlobal from 'system.global';
const global = getGlobal();

上面代码将顶层对象放入变量global

ES6 - ECMAScript6
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