ES6 Symbol

发表于 2020-08-14 更新于 2024-09-17 分类于 JavaScript Waline：

简介

ES5 的对象属性名都是字符串，这容易造成属性名的冲突。比如，你使用了一个他人提供的对象，但又想为这个对象添加新的方法（mixin 模式），新方法的名字就有可能与现有方法产生冲突。如果有一种机制，保证每个属性的名字都是独一无二的就好了，这样就从根本上防止属性名的冲突。这就是 ES6 引入Symbol的原因。

ES6 引入了一种新的原始数据类型Symbol，表示独一无二的值。它是 JavaScript 语言的第七种数据类型，前六种是：undefined、null、布尔值（Boolean）、字符串（String）、数值（Number）、对象（Object）。

Symbol 值通过Symbol函数生成。这就是说，对象的属性名现在可以有两种类型，一种是原来就有的字符串，另一种就是新增的 Symbol 类型。凡是属性名属于 Symbol 类型，就都是独一无二的，可以保证不会与其他属性名产生冲突。

特性及应用

独一无二

let s = Symbol();

typeof s
// "symbol"

上面代码中，变量s就是一个独一无二的值。typeof运算符的结果，表明变量s是 Symbol 数据类型，而不是字符串之类的其他类型。

注意，Symbol函数前不能使用new命令，否则会报错。这是因为生成的 Symbol 是一个原始类型的值，不是对象。也就是说，由于 Symbol 值不是对象，所以不能添加属性。基本上，它是一种类似于字符串的数据类型。

Symbol函数可以接受一个字符串作为参数，表示对 Symbol 实例的描述，主要是为了在控制台显示，或者转为字符串时，比较容易区分。

let s1 = Symbol('foo');
let s2 = Symbol('bar');

s1 // Symbol(foo)
s2 // Symbol(bar)

s1.toString() // "Symbol(foo)"
s2.toString() // "Symbol(bar)"

上面代码中，s1和s2是两个 Symbol 值。如果不加参数，它们在控制台的输出都是Symbol()，不利于区分。有了参数以后，就等于为它们加上了描述，输出的时候就能够分清，到底是哪一个值。

如果 Symbol 的参数是一个对象，就会调用该对象的toString方法，将其转为字符串，然后才生成一个 Symbol 值。

const obj = {
  toString() {
    return 'abc';
  }
};
const sym = Symbol(obj);
sym // Symbol(abc)

注意，Symbol函数的参数只是表示对当前 Symbol 值的描述，因此相同参数的Symbol函数的返回值是不相等的。

// 没有参数的情况
let s1 = Symbol();
let s2 = Symbol();

s1 === s2 // false

// 有参数的情况
let s1 = Symbol('foo');
let s2 = Symbol('foo');

s1 === s2 // false

上面代码中，s1和s2都是Symbol函数的返回值，而且参数相同，但是它们是不相等的。

Symbol 值不能与其他类型的值进行运算，会报错。

let sym = Symbol('My symbol');

"your symbol is " + sym
// TypeError: can't convert symbol to string
`your symbol is ${sym}`
// TypeError: can't convert symbol to string

但是，Symbol 值可以显式转为字符串。

let sym = Symbol('My symbol');

String(sym) // 'Symbol(My symbol)'
sym.toString() // 'Symbol(My symbol)'

另外，Symbol 值也可以转为布尔值，但是不能转为数值。

let sym = Symbol();
Boolean(sym) // true
!sym  // false

if (sym) {
  // ...
}

Number(sym) // TypeError
sym + 2 // TypeError

应用 - 作为对象属性标识符

由于每一个 Symbol 值都是不相等的，这意味着 Symbol 值可以作为标识符，用于对象的属性名，就能保证不会出现同名的属性。这对于一个对象由多个模块构成的情况非常有用，能防止某一个键被不小心改写或覆盖。

let mySymbol = Symbol();

// 第一种写法
let a = {};
a[mySymbol] = 'Hello!';

// 第二种写法
let a = {
  [mySymbol]: 'Hello!'
};

// 第三种写法
let a = {};
Object.defineProperty(a, mySymbol, { value: 'Hello!' });

// 以上写法都得到同样结果
a[mySymbol] // "Hello!"

上面代码通过方括号结构和Object.defineProperty，将对象的属性名指定为一个 Symbol 值。

注意，Symbol 值作为对象属性名时，不能用点运算符。

const mySymbol = Symbol();
const a = {};

a.mySymbol = 'Hello!';
a[mySymbol] // undefined
a['mySymbol'] // "Hello!"

上面代码中，因为点运算符后面总是字符串，所以不会读取mySymbol作为标识名所指代的那个值，导致a的属性名实际上是一个字符串，而不是一个 Symbol 值。

同理，在对象的内部，使用 Symbol 值定义属性时，Symbol 值必须放在方括号之中。

let s = Symbol();

let obj = {
  [s]: function (arg) { ... }
};

obj[s](123);

上面代码中，如果s不放在方括号中，该属性的键名就是字符串s，而不是s所代表的那个 Symbol 值。

应用 - 定义常量

Symbol 类型还可以用于定义一组常量，保证这组常量的值都是不相等的。

const log = {};

log.levels = {
  DEBUG: Symbol('debug'),
  INFO: Symbol('info'),
  WARN: Symbol('warn')
};
console.log(log.levels.DEBUG, 'debug message');
console.log(log.levels.INFO, 'info message');

下面是另外一个例子。

const COLOR_RED    = Symbol();
const COLOR_GREEN  = Symbol();

function getComplement(color) {
  switch (color) {
    case COLOR_RED:
      return COLOR_GREEN;
    case COLOR_GREEN:
      return COLOR_RED;
    default:
      throw new Error('Undefined color');
    }
}

常量使用 Symbol 值最大的好处，就是其他任何值都不可能有相同的值了，因此可以保证上面的switch语句会按设计的方式工作。

无法被遍历

Symbol 作为属性名，遍历对象的时候，该属性不会出现在for...in、for...of循环中，也不会被Object.keys()、Object.getOwnPropertyNames()、JSON.stringify()返回。

但是，它也不是私有属性，有一个Object.getOwnPropertySymbols()方法，可以获取指定对象的所有 Symbol 属性名。该方法返回一个数组，成员是当前对象的所有用作属性名的 Symbol 值。

const obj = {};
let a = Symbol('a');
let b = Symbol('b');

obj[a] = 'Hello';
obj[b] = 'World';

const objectSymbols = Object.getOwnPropertySymbols(obj);

objectSymbols
// [Symbol(a), Symbol(b)]

上面代码是Object.getOwnPropertySymbols()方法的示例，可以获取所有 Symbol 属性名。

下面是另一个例子，Object.getOwnPropertySymbols()方法与for...in循环、Object.getOwnPropertyNames方法进行对比的例子。

const obj = {};
const foo = Symbol('foo');

obj[foo] = 'bar';

for (let i in obj) {
  console.log(i); // 无输出
}

Object.getOwnPropertyNames(obj) // []
Object.getOwnPropertySymbols(obj) // [Symbol(foo)]

上面代码中，使用for...in循环和Object.getOwnPropertyNames()方法都得不到 Symbol 键名，需要使用Object.getOwnPropertySymbols()方法。

另一个新的 API，Reflect.ownKeys()方法可以返回所有类型的键名，包括常规键名和 Symbol 键名。

let obj = {
  [Symbol('my_key')]: 1,
  enum: 2,
  nonEnum: 3
};

Reflect.ownKeys(obj)
//  ["enum", "nonEnum", Symbol(my_key)]

应用 - 定义内部使用的方法

由于以 Symbol 值作为键名，不会被常规方法遍历得到。我们可以利用这个特性，为对象定义一些非私有的、但又希望只用于内部的方法。

let size = Symbol('size');

class Collection {
  constructor() {
    this[size] = 0;
  }

  add(item) {
    this[this[size]] = item;
    this[size]++;
  }

  static sizeOf(instance) {
    return instance[size];
  }
}

let x = new Collection();
Collection.sizeOf(x) // 0

x.add('foo');
Collection.sizeOf(x) // 1

Object.keys(x) // ['0']
Object.getOwnPropertyNames(x) // ['0']
Object.getOwnPropertySymbols(x) // [Symbol(size)]

上面代码中，对象x的size属性是一个 Symbol 值，所以Object.keys(x)、Object.getOwnPropertyNames(x)都无法获取它。这就造成了一种非私有的内部方法的效果。

创建相同的Symbol

有时，我们希望重新使用同一个 Symbol 值，Symbol.for()方法可以做到这一点。它接受一个字符串作为参数，然后搜索有没有以该参数作为名称的 Symbol 值。如果有，就返回这个 Symbol 值，否则就新建一个以该字符串为名称的 Symbol 值，并将其注册到全局。

let s1 = Symbol.for('foo');
let s2 = Symbol.for('foo');

s1 === s2 // true

上面代码中，s1和s2都是 Symbol 值，但是它们都是由同样参数的Symbol.for方法生成的，所以实际上是同一个值。

Symbol.for()与Symbol()这两种写法，都会生成新的 Symbol。它们的区别是，前者会被登记在全局环境中供搜索，后者不会。Symbol.for()不会每次调用就返回一个新的 Symbol 类型的值，而是会先检查给定的key是否已经存在，如果不存在才会新建一个值。比如，如果你调用Symbol.for("cat")30 次，每次都会返回同一个 Symbol 值，但是调用Symbol("cat")30 次，会返回 30 个不同的 Symbol 值。

Symbol.for("bar") === Symbol.for("bar")
// true

Symbol("bar") === Symbol("bar")
// false

上面代码中，由于Symbol()写法没有登记机制，所以每次调用都会返回一个不同的值。

Symbol.keyFor()方法返回一个已登记的 Symbol 类型值的key。

let s1 = Symbol.for("foo");
Symbol.keyFor(s1) // "foo"

let s2 = Symbol("foo");
Symbol.keyFor(s2) // undefined

上面代码中，变量s2属于未登记的 Symbol 值，所以返回undefined。

注意，Symbol.for()为 Symbol 值登记的名字，是全局环境的，不管有没有在全局环境运行。

function foo() {
  return Symbol.for('bar');
}

const x = foo();
const y = Symbol.for('bar');
console.log(x === y); // true

上面代码中，Symbol.for('bar')是函数内部运行的，但是生成的 Symbol 值是登记在全局环境的。所以，第二次运行Symbol.for('bar')可以取到这个 Symbol 值。

Symbol.for()的这个全局登记特性，可以用在不同的 iframe 或 service worker 中取到同一个值。

iframe = document.createElement('iframe');
iframe.src = String(window.location);
document.body.appendChild(iframe);

iframe.contentWindow.Symbol.for('foo') === Symbol.for('foo')
// true

上面代码中，iframe 窗口生成的 Symbol 值，可以在主页面得到。

内置Symbol

Symbol.hasInstance

对象的Symbol.hasInstance属性，指向一个内部方法。当其他对象使用instanceof运算符，判断是否为该对象的实例时，会调用这个方法。比如，foo instanceof Foo在语言内部，实际调用的是Foo[Symbol.hasInstance](foo)。

class MyClass {
  [Symbol.hasInstance](foo) {
    return foo instanceof Array;
  }
}

[1, 2, 3] instanceof new MyClass() // true

上面代码中，MyClass是一个类，new MyClass()会返回一个实例。该实例的Symbol.hasInstance方法，会在进行instanceof运算时自动调用，判断左侧的运算子是否为Array的实例。

下面是另一个例子。

class Even {
  static [Symbol.hasInstance](obj) {
    return Number(obj) % 2 === 0;
  }
}

// 等同于
const Even = {
  [Symbol.hasInstance](obj) {
    return Number(obj) % 2 === 0;
  }
};

1 instanceof Even // false
2 instanceof Even // true
12345 instanceof Even // false

Symbol.isConcatSpreadable

对象的Symbol.isConcatSpreadable属性等于一个布尔值，表示该对象用于Array.prototype.concat()时，是否可以展开。

let arr1 = ['c', 'd'];
['a', 'b'].concat(arr1, 'e') // ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
arr1[Symbol.isConcatSpreadable] // undefined

let arr2 = ['c', 'd'];
arr2[Symbol.isConcatSpreadable] = false;
['a', 'b'].concat(arr2, 'e') // ['a', 'b', ['c','d'], 'e']

上面代码说明，数组的默认行为是可以展开，Symbol.isConcatSpreadable默认等于undefined。该属性等于true时，也有展开的效果。

类似数组的对象正好相反，默认不展开。它的Symbol.isConcatSpreadable属性设为true，才可以展开。

let obj = {length: 2, 0: 'c', 1: 'd'};
['a', 'b'].concat(obj, 'e') // ['a', 'b', obj, 'e']

obj[Symbol.isConcatSpreadable] = true;
['a', 'b'].concat(obj, 'e') // ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']

Symbol.isConcatSpreadable属性也可以定义在类里面。

class A1 extends Array {
  constructor(args) {
    super(args);
    this[Symbol.isConcatSpreadable] = true;
  }
}
class A2 extends Array {
  constructor(args) {
    super(args);
  }
  get [Symbol.isConcatSpreadable] () {
    return false;
  }
}
let a1 = new A1();
a1[0] = 3;
a1[1] = 4;
let a2 = new A2();
a2[0] = 5;
a2[1] = 6;
[1, 2].concat(a1).concat(a2)
// [1, 2, 3, 4, [5, 6]]

上面代码中，类A1是可展开的，类A2是不可展开的，所以使用concat时有不一样的结果。

注意，Symbol.isConcatSpreadable的位置差异，A1是定义在实例上，A2是定义在类本身，效果相同。

参考资料：

https://es6.ruanyifeng.com/#docs/symbol