问题

为什么说js中的array不是真array,class不是真class?

回答
JavaScript 的“假”数组与“假”类:深入理解其本质

在 JavaScript 的世界里,我们常常听到两种说法:“JavaScript 的数组不是真正的数组”和“JavaScript 的类不是真正的类”。初听之下,这似乎有些令人费解,毕竟我们日常编写代码时,Array 对象和 Class 构造出来的实例,看起来与很多传统面向对象语言中的数组和类别并无二致。然而,这种说法并非空穴来风,而是源于 JavaScript 语言在设计之初的某些哲学考量和历史遗留问题,导致其在底层实现和行为特性上,与我们认知中“标准”的数组和类有所不同。

揭秘 JavaScript 的“假”数组:它到底哪里“假”?

要理解为什么说 JavaScript 的数组不是“真”数组,我们需要先抛开对数组的刻板印象,以及对比一下其他语言中数组的典型特征。

传统意义上的“真”数组通常具备以下特点:

1. 固定长度(或动态但元素类型统一): 很多低级语言或强类型语言中的数组,其长度在创建时就已确定,或者虽然可以动态扩容,但其元素必须是同一种数据类型。
2. 连续的内存空间: 数组元素在内存中是连续存储的,这使得通过索引访问元素时效率极高,可以直接通过基地址加上偏移量计算出目标地址。
3. 索引是整数且连续: 数组的访问是通过从 0 开始的连续整数索引进行的。

然而,JavaScript 的 Array 对象,在很多方面与上述“真”数组有所区别:

1. 动态长度且元素类型不统一: 这是最直观的区别。在 JavaScript 中,数组的长度是动态的,可以随时增减。更重要的是,你可以将任何类型的数据放入同一个数组中,例如 `[1, "hello", true, { name: "Alice" }]`。这与很多语言中要求数组元素类型统一的规定截然不同。

2. “稀疏”数组(Sparse Arrays): JavaScript 允许创建“稀疏”数组,即数组的索引并不一定是连续的。例如:

```javascript
let sparseArray = [];
sparseArray[0] = 'first';
sparseArray[100] = 'last';
console.log(sparseArray.length); // 输出 101
console.log(sparseArray[50]); // 输出 undefined
```

在这种情况下,索引 1 到 99 并没有实际存储任何值,但 `length` 属性会根据最高的索引值自动更新。这种“非连续”的存储方式,使得 JavaScript 数组在底层可能并不是像传统数组那样完全连续的内存块。其内部实现更像是一个“键值对”的集合,其中键是整数(但不是必须连续的),值可以是任意类型。

3. 原型链和继承: JavaScript 的 Array 对象也是一个对象,它继承自 `Array.prototype`。这意味着它拥有 `push`, `pop`, `map`, `filter` 等方法。这赋予了它强大的功能,但也使得它与一个纯粹的、仅由连续内存和整数索引组成的“低级”数组结构有所区别。它更像是一个“被包装”起来的、提供了丰富方法的对象。

4. Arraylike Objects(类数组对象): JavaScript 中存在许多“类数组对象”,例如 `arguments` 对象(在函数内部)、DOM 操作返回的 `NodeList` 等。这些对象拥有 `length` 属性,并且可以通过索引访问元素,但它们并不是真正的 `Array` 实例,也无法直接调用数组的原生方法(除非通过 `Array.prototype.call` 或 `slice` 等方式)。这进一步说明了 JavaScript 中“数组”概念的灵活性,以及它可能只是一个特征的集合,而非严格的底层数据结构。

为什么会这样设计?

JavaScript 的设计目标之一是灵活性和易用性。它旨在成为一种可以在浏览器中轻松操作 DOM、处理用户交互的脚本语言,并且希望能够快速开发。

统一的数据模型: 在 JavaScript 中,一切皆对象。让数组也遵循对象模型,拥有方法,并支持存储不同类型的数据,使得 JavaScript 在处理多样化数据时更加方便,也减少了开发者需要额外处理的类型转换。
动态性: 互联网应用往往需要动态地添加或删除数据,数组长度的动态性恰好满足了这一需求,避免了在创建时预设固定长度可能带来的麻烦。
历史原因: JavaScript 的早期版本设计受到了一些语言的影响,也可能是在实现过程中为了简化设计或适应当时的网络环境而做出的权衡。

总结来说,JavaScript 的数组“假”不在于它不能完成数组应有的功能,而在于其底层实现和一些特性与许多其他语言中“纯粹”的、高效率的、固定类型且连续存储的数组结构存在差异。它更像是一个经过精心包装的对象,提供了便利的接口,但牺牲了部分底层效率和严格的结构性。

剖析 JavaScript 的“假”类:它为何不是“真”?

类似地,“JavaScript 的类不是真正的类”这一说法,也需要我们去理解 JavaScript 在引入 `class` 语法糖之前的原型继承机制,以及 `class` 语法糖的本质。

传统面向对象语言中的“真”类通常具备以下特点:

1. 蓝图和实例: 类是创建对象的蓝图,它定义了对象的属性和方法。类的实例是根据这个蓝图创建出来的具体对象。
2. 封装、继承、多态: 这是面向对象的三大特性。类提供了封装的机制,允许继承,并且支持多态。
3. 编译时或运行时类型检查: 在很多语言中,类的概念与类型系统紧密相关,存在编译时或运行时对类型的检查,以确保代码的正确性。
4. 明确的构造函数: 类通常有一个显式的构造函数,用于初始化新创建的实例。

JavaScript 在引入 `class` 关键字之前,以及 `class` 关键字的本质,让它的“类”显得有所不同:

1. 基于原型(Prototypebased)的继承: 这是 JavaScript 面向对象的核心。在 ES6 之前,JavaScript 没有 `class` 关键字,而是通过构造函数和原型链来实现“类”的模拟。

构造函数: 我们可以定义一个函数,然后使用 `new` 关键字来调用它,创建对象。函数内部的 `this` 指向新创建的对象,用于设置实例的属性。

```javascript
function Person(name, age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
Person.prototype.sayHello = function() {
console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
};

let person1 = new Person("Alice", 30);
person1.sayHello(); // 输出: Hello, my name is Alice
```

原型链: 当我们访问一个对象的属性或方法时,如果该对象自身没有,JavaScript 引擎会沿着其内部的 `[[Prototype]]`(通常可以通过 `__proto__` 访问,但不推荐直接使用)指针向上查找,直到找到该属性或方法,或者到达原型链的顶端(`null`)。`prototype` 属性是构造函数的一个特殊属性,它指向该构造函数创建的所有实例共享的原型对象。实例的 `[[Prototype]]` 指向的就是这个原型对象。

这种基于原型的继承方式,与基于类的继承(Classbased inheritance)有着本质的区别。在基于类的继承中,子类继承父类的“结构”或“蓝图”,形成一种层级关系。而在原型继承中,对象直接继承另一个对象的属性和方法,更像是一种“委托”或“委托链”。

2. `class` 关键字是语法糖: ES6 引入的 `class` 关键字,并不能改变 JavaScript 底层的原型继承机制。它只是对已有的基于原型的继承模型进行了一层语法糖的封装,使得 JavaScript 在定义“类”时,看起来更接近传统面向对象语言的语法,提高了代码的可读性和可维护性。

```javascript
class Person {
constructor(name, age) {
this.name = name;
this.age = age;
}

sayHello() {
console.log(`Hello, my name is ${this.name}`);
}
}

let person1 = new Person("Alice", 30);
person1.sayHello();
```

本质上,上面的 `class` 声明会被 JavaScript 引擎编译成与之前使用构造函数和原型链相似的代码。`class` 声明定义的并不是一个独立的、新的继承模型,而是对现有原型链机制的一种更清晰的表达方式。

3. 没有真正的封装(私有成员的模拟): 在传统的面向对象语言中,类可以定义私有成员,这些成员只能在类的内部访问。JavaScript 在 `class` 语法糖出现之前,并没有原生的私有成员概念,开发者通常通过命名约定(例如在属性名前加下划线 `_`)来模拟。ES6 引入了私有字段(`privateField`),但其实现方式仍然是基于闭包和 WeakMap 等机制的模拟,而非语言层面内置的严格隔离。

4. “一切皆对象”的哲学: JavaScript 倾向于将所有东西都视为对象,包括函数。构造函数本身就是函数对象,而原型对象也是普通对象。这种统一性虽然带来了灵活性,但也使得“类”的概念不如在静态类型语言中那样清晰和独立。

为什么会这样设计?

JavaScript 的设计哲学是动态性和灵活性。

原型继承的优势: 原型继承允许更灵活的继承方式,对象之间可以动态地添加或修改属性和方法,甚至在运行时修改原型链。这在需要高度动态性的 Web 开发场景下非常有用。
语法糖的引入: 随着 JavaScript 在 Web 开发中的地位日益重要,以及开发者对更清晰面向对象语法的需求,`class` 语法的出现极大地改善了代码的可读性和开发体验,降低了学习门槛,但它并没有改变 JavaScript 的核心继承机制。
从脚本语言到通用语言的演变: JavaScript 从最初的简单脚本语言,逐渐发展成为一种功能强大的通用编程语言,其面向对象特性的演进也反映了这种趋势,但其根基始终是原型。

总结来说,JavaScript 的“类”之所以被称为“假”类,主要是因为它并非基于传统的、独立的类定义和实例化机制,而是建立在原型链这一独特的基础之上。ES6 的 `class` 语法糖只是为这种原型继承披上了一层更友好的外衣,使其在表现形式上更接近我们熟悉的类,但其底层运作原理并未改变。它更多的是一种“类构造器”或“对象工厂”的模式,而非严格意义上的、具有独立类型定义和编译时检查的“类”。

理解了这些,我们就能更深入地认识 JavaScript 这门语言的独特性和演进过程。这些“假”的背后,是 JavaScript 在设计和发展过程中对灵活性、易用性和动态性的极致追求。

网友意见

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js中的数组本质上还是一个对象。你可能知道这个,但不知道你有没有深思过它的意思。

比如数组var a=[1,5,6],这是数组字面量的写法。它是一个对象{"0":1, "1":5, "2":6, "length":3…}。数组对象包括了0到n-1和length为n的属性,以及一些数组方法

你可能会注意到我这里属性名都打了引号,因为在ES5中属性名都是字符串,ES6中属性名可以是符号symbol这种基本类型。

所以访问a[1]等同于a["1"],这就给了你一种其他编程语言中的数组的假象。为什么可以写成a[1]呢?因为js有个不成文的规定: 在期望字符串的地方一定会转换成字符串。所以1会转换成字符串形式。

至于class,只是构造函数的语法糖。

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