JavaScript Function and Advance Notes

本章将深入J高级，诸如Spread语法、闭包、垃圾回收机制、函数对象、SetTimeout和SetInterval、装饰器模式和转发call/apply以及箭头函数。

递归和堆栈

递归

一个函数在其内部调用自身，就是所谓的递归

递归和迭代（即循环） — 两种思考方式

1. 递归通常是将函数调用简化为一个更简单的函数调用，然而再将其简化为一个更简单的函数调用，如此反复，直到基础的递归（结果显而易见的）
2. 递归深度：最大的嵌套调用次数。在JS中，最大递归深度受限于JS引擎，引擎在最大递归深度小于等于10000时是可靠的。
3. 任何递归都可以用迭代（即循环）来重写。同时，循环算法更节省内存。但对于大多数任务来说，递归方法足够快，并且容易编写和维护。

执行上下文和堆栈 — 递归调用如何工作

定义：执行上下文是一个内部数据结构，包含函数执行的详细细节（当前控制流所在位置，当前变量，this的值以及其他）

当一个函数进行嵌套调用时：

1. 当前函数被暂停
2. 与它相关的执行上下文被执行上下文堆栈的特殊数据结构保存
3. 执行嵌套调用
4. 嵌套调用结束，从堆栈恢复之前的执行上下文，并从停止的位置继续执行

递归遍历 — 递归的应用之一

递归结构

链表

Rest参数与Spread语法

• rest参数作用：传入任意数量的参数
• Spread作用：数组作为参数传入给支持任意数量参数的函数

Rest参数 — ...

首先，在JavaScript中，无论函数是如何定义的，都可以传入任意数量的参数，并且不会报错，但只会将前n各定义的参数进行调用，而忽略多余的参数。

用法

...剩余参数数组名

例1：

function sumAll(...args) {
  let sum = 0;
  
  for  (let item of args) {
    sum += item;
  }
  
  return sum;
}

console.log(sumAll(1,2,3,4)); // 10

例2:

function members(m1, m2, ...others) {
  console.log(m1);
  console.log(m2);
  console.log(others.length);
}

members('Will', 'Dion', 'Akshay', 'Sam'); // 'Will', 'Dion', 2

注意：...Rest必须放在参数列表的最后，否则会报错

arguments变量

arguments变量是一个特殊的类数组对象，该对象按参数索引包含所有参数。

function showName() {
  console.log(arguments.length);
  console.log(arguments[0]);
  console.log(arguments[1]);
  
  let sum = 0;
  for (let person of arguments) sum += 1; // 可遍历的
}

showName('Will'); // 1， 'Will', 'undefined'

注：箭头函数中没有arguments, 如果其嵌套在另一个“普通”函数中，则其访问到的arguments属于外部函数

Spread — ...

用法

...+可迭代对象，即可将可迭代对象展开到参数列表中

用例：

• 传递可迭代参数

  Math.max(1,3,5,29,0); // 29
  let arr = [1,3,5,29,0];
  Math.max(...arr); // 29
  let arr1 = [8,2,1,-9];
  Math.max(...arr, ...arr1); // 29

• 合并数组

  let arr1 = [1,2,3];
  let arr2 = [4,5,6];
  
  let arr = [0,...arr1,...arr2];
  arr; // [0,1,2,3,4,5,6]

• 字符串 — 因为Spread语法内部使用迭代器来收集元素，与for...of方式相同

  let str1 = 'Hello';
  
  [...str1]; // ['H','e','l','l','o']
  
  Array.from(str1); // ['H','e','l','l','o']

  Array.from(obj)和[...obj]的差别：

  • Array.from(obj)的适用范围更广，不仅适用于类数组对象也适用于可迭代对象
  • Spread语法只适用于可迭代对象

获取一个array/object的副本

即spread语法也可以实现类似Object.assign()的功能——即浅拷贝

用例

let arr = [1,2,3];
let arrCopy = [...arr];

JSON.stringify(arr) === JSON.stringify(arrCopy); // true
arr === arrCopy; // false

arr.push(4);
arr; // [1,2,3,4]
arrCopy; // [1,2,3]

变量作用域及闭包

代码块 {...}

如果在代码块{...}中声明了一个变量。那么它只在该代码块内可见

{
  let only = 'hello';
  
  only; // 'hello'
}
only; // Error: only is not defined

注：在同一个代码块中，如果对已存在的变量，使用let或const进行重复声明，则会报错

if, for, while

对于if、for、while等，在{...}中声明的变量也仅在内部可见

for (let i=0; i<3; i++) {
  console.log(i); // 0,1,2
}

console.log(i); // Error, no such variable

表面上看，let i也位于{...}之外，但for构造十分特殊，在()中声明的变量也被视作代码块的一部分

嵌套函数

function speak(name, age) {
  function infoMan() {
    return name+": "+age;
  }
  
  console.log(infoMan());
}

speak("Will", 24);

词法环境

Step1. 变量

在JS中，每个运行的函数，代码块{...}，以及整个脚本，都有一个被称为词法环境的隐藏的关联对象。该词法环境对象由两部分组成：

1. 环境记录——一个将所有局部变量作为其属性的对象
2. 对外部词法环境的引用，与外部代码相关联

例如：


如上图，矩形表示环境记录，箭头表示外部引用，由于全局词法环境没有外部引用，所以箭头指向了null

注：词法环境是一个规范对象，它仅仅是理论上存在，但我们无法在代码中获取该对象

Step2. 函数声明

注：函数声明的初始化会被立即执行完成，所以不同于变量声明，函数可以在其被定义前使用。但是不适用于将函数分配给变量的函数表达式，如let say = function(){...}

Step3. 内部和外部的词法环境

在一个函数运行时，在其调用刚开始时，会自动创建一个新的词法环境来存储这个调用的局部变量和参数


如图所示，内部词法环境存储一个单独的属性name，外部词法环境即全局词法环境存储phrase变量和函数本身。并且当代码要访问一个变量时，首先会搜索内部词法环境，然后搜索外部词法环境，然后搜索更外部的，直至全局词法环境。因此内部词法环境引用了outer去访问变量phrase。

Step4. 返回函数


如果要更新变量的值，变量会在其所在的词法环境中更新其自身的值（即变量将在同一位置更新值）

Plus: 闭包

定义：闭包是指内部函数总是可以访问在外部函数中声明的变量和参数。JavaScript中的函数会自动通过隐藏的词法环境存储了创建它们的位置，所以他们都可以访问外部的变量。

垃圾收集

词法环境仅在可达到时才会被保留在内存中，否则词法环境及其中的所有变量都会被从内存中删除。

全局对象

全局对象提供任何地方都可以使用的变量和函数。在浏览器中，它叫window，在Node.js中，它叫global。但更通用的事gloablThis，几乎所有环境都支持该名称。

• 全局对象的所有属性都可以直接被访问

  alert('Hello World!');
  // 等价于
  window.alert('Hello World!');

• 使用var声明的变量会成为全局对象的属性（不建议使用）

  var rank = 1;
  
  window.rank; // 1

• 如果要想在全局范围使用，可以直接将其作为属性写入

  window.rank = 1;
  window.admin = {
    name: "Will"
  };
  
  rank; // 1
  admin.name; // 'Will'

  使用ployfills

使用全局对象测试对现代JS语言的支持情况

if (!window.Promise) {
  window.Promise = ... // 该旧版本浏览器不支持Promise对象，因此手动实现该现代语言功能
}

函数对象，NFE

在JS中，函数就是对象，即我们不仅可以调用它们，还可以把它们当作对象，增删属性，按引用传递。

属性 “name”

function sayHi() {
  alert("Hello World!");
}

sayHi.name; // 'sayHi'

属性 ”length“

function f1(a) {}
function f2(a,b) {}
function f3(a,b,..) {}

f1.length; // 1
f2.length; // 2
f3.length; // 2

可知，rest参数不参与计数

自定义属性

注： 属性不是变量，定义函数的属性，并不会在函数内部定义一个局部变量，即属性和变量是两个毫不相关的东西。

function sayHi() {
  sayHi.counter++;
}

sayHi.counter = 0;
sayHi();
sayHi();
sayHi,counter; // 2

命名函数表达式（NFE, Named Function Expression）

定义：指带有名字的函数表达式

1. 普通函数表达式

   let sayHi = function(who) {
     console.log(who);
   }

2. 命名函数表达式

   let sayHi = function func(who) {
     console.log(who);
   }

   命名函数表达式有两个特殊地方：

   1. 允许函数内部引用自身
   2. 在函数外部不可见

   let sayHi = function func(who) {
     if (who) {
       console.log(who);
     } else {
       func("Guest");
     }
   }
   
   sayHi(); // 'Guest'
   func(); // Error, func is not defined

   new Function（很少用）

语法：

let func = new Function ([arg1, agr2, ...], functionBody);

例如：

let sumNum = new Function ('a', 'z', 'return a + z');
sum(1,3); // 4

注：new Function创建的函数的[[Environment]]不指向当前的词法环境，而是指向全局环境。

调度：setTimeout和setInterval

有时，我们并不想立即执行一个函数，而是等待一段时间之后再执行，我们称之为“计划调用”（scheduling a call）

目前有两种实现：

• setTimeout允许我们函数在一定时间间隔之后再执行，且仅执行一次
• setInterval允许我们一定的时间间隔重复运行该函数，从一定时间间隔之后开始运行

注：这两个方法并不在JS规范中，但大多数运行环境都有内建的调度程序，并提供了这些方法。目前，所有浏览器及Node.js都支持这两个方法

setTimeout

语法：

let timerId = setTimeout(func|codeString, delay, arg1, arg2, ...)

参数说明：

1. func|codeString: 要执行的函数或代码字符串（不推荐）
2. delay: 执行前的延迟，以毫秒为单位（1000ms = 1s），默认值为0
3. arg1, arg2, ...: 被执行函数的参数
4. timerId: 接收setTimeout返回的“定时器标识符（timer identifier）”

例1：

function sayHi() {
  console.log("Hello");
}

steTimeout(sayHi, 1000);

例2:

function sayHi(name, age) {
  console.log(`${name}: ${age}`);
}

setTimeout(sayHi, 1000, 'Will', 24); // Will: 24

注：setTimeout接收的是一个对函数的引用，因此通常情况不要传入一个函数的执行，如sayHi()，因此通常它们不会返回任何结果，setTimeout将接收到一个undefined

用clearTimeout来取消调度

setTimeout在调用时会返回一个“定时器标识符（timer identifier）”，我们可以用变量来接收它，并使用它来取消执行

let timerId = setTimeout(...);
clearTimeout(timerId);

例如：

let timerId = setTimeout(() => alert('Hello World!'), 1000);
console.log(timerId); // 定时器标识符

clearTimeout(timerId); // 取消调度
console.log(timerId); // 定时器标识符还在（并不会因为调度被取消而变成null）

setInterval

语法与setTimeout完全相同

它们的区别是：

• setTimeout只执行一次，但**setInterval是每间隔给定时间，周期性执行**
• 对于setInterval来说，内部调用程序会每隔一定时间执行一次function，但是function执行也需要时间，且其消耗时间算在“每隔一定时间”内，因此在使用setInterval时，function实际调用的间隔要比代码中设定的“每隔一定时间”要短

let timerId = setInterval(() => console.log('tick'), 2000); // 每两秒打印一次'tick'

setTimeout(() => clearInterval(timerId), 5000); // 5秒后停止

嵌套的setTimeout

周期性调度有两种实现方式

• setInterval
• 嵌套的setTimeout

let timerId = setTimeout(function func1() {
  console.log('tick');
  timerId = setTimeout(func1, 1000); //嵌套
}, 1000)

嵌套的setTimeout比setInterval具有更多的灵活性，因此它可以根据当前执行结果来调度下一次调用。例如，如果一开始每5秒向服务器请求一次数据，但如果服务器过载了，那么就必须降低请求频率，如增加间隔时间

let delay = 5000;

let timerId = setTimeout(function request() {
  ...发送请求...
  if (由于服务器过载请求失败) {
    delay =* 2;
  }
  
  timerId = setTimeout(request, delay)
}, delay)

零延时的setTimeout

语法：setTimeout(func, 0)或setTimeout(func)

但func仍然要等到当前正在执行的脚本执行完成后，调度程序才会调用它。

setTimeout(() => console.log("World!"));
console.log("Hello, ");

控制台的结果为：

'Hello, '

'World!'

装饰器模式和转发 — call/apply

在JavaScript中，函数不仅可以被传递和用作对象，而且还可以在它们之间进行转发（forward）调用并装饰（decorate）它们。

透明缓存

假设有一个CPU负载很重的函数，但它的结果非常稳定（即对于相同的输入值，它总返回相同的结果）。因此，我们希望将结果缓存下来，以节省重新计算的额外花费

实现方式：创建一个包装器（wrapper）函数，同时该函数增加了缓存的功能。

function slow(x) {
  console.log(x);
  return x;
}

function cachingDecorator(func) {
  let cache = new Map();
  
  return function(x) {      // wrapper
    if (cache.has(x)) {
      return cache.get(x);
    }
    
    let result = func(x);  // (**)
    
    cache.set(x, result);
    return result;
  }
}

slow = cachingDecorator(slow);

console.log(slow(1)); // 1
console.log(slow(2)); // 2

cachingDecorator是一个装饰器（decorator）即它是一个特殊的函数，它接受另一个函数并改变其行为。

使用”func.call”设定上下文

上述的缓存装饰器不适用于对象方法

let worker = {
  someMethod() {
    return 1;
  },
  
  slow(x) {
    return x * this.someMethod(); // (*)
  }
};

worker.slow = cachingDecorator(worker.slow);
worker.slow(2); // Error: Cannot read property 'someMethod' of undefined

错误原因是，当调用(*)行时，使用的this是来自包装器在(**)行调用原始函数的this=undefined。

使用内置的函数方法function.call(context, arg1, arg2, ...)可以显式设置this

上述cachingDecarator代码第(**)应为let result = func.call(this, x)。此时this=worker。

其他用例：

function say(phrase) {
  console.log(this.name+': '+phrase);
}

let user = {name:"John"};

say.call(user, 'Hello'); // 'John: Hello'

传递多个参数

例如，多参数worker.slow:

let worker = {
  slow(min, max) {
    return min + max;
  }
}

解决方法：

1. 实现一个类似map的多个键的数据结构
2. 使用嵌套map：即cache.set(min)存储键值对(max, result)。然后使用cache.get(min).get(max)来获取result
3. 使用类似哈希函数：将两个值合并为一个

function cachingDecorator(func, hash) {
  let cache = new Map();
  return function() {
    let key = hash(arguments);
    if (cache.has(key)) {
      return cache.get(key);
    }
    
    let result = func.call(this, ...arguments);
    
    cache.set(key, result);
    return result;
  };
}

function hash(args) {
  return args[0] + ', ' + args[1];
}

worker.slow = cachingDecorator(worker.slow, hash);
console.log(worker.slow(1,2)); // 3

function.apply

语法：

function.apply(context, args)

function.apply与function.call类似，参数context用于设定this，唯一的区别在于传入apply的args必须为一个类数组对象，而传入call的arg1, arg2, ...必须为一个参数列表。

Tips：

• 使用Spread语法...可以将**可迭代对象args**展开为参数列表传递给call
• apply仅接受类数组对象args

例如：

func.call(context, ...args);
func.apply(context, args);

其中args为数组

方法借用

如上类哈希函数只适用于2个参数

function hash(args) {
  return args[0] + ', ' + args[1];
}

简单并理想的方法是使用.join()方法，但是尽管args对象是可迭代和类数组对象，但是它不是真正的数组。因此，使用args.join()会报错。

使用方法借用可以解决这个问题：

function hash() {
  return [].join.call(arguments);
}

装饰器和函数属性

通常，用装饰的函数/方法去替换原函数/方法是安全的，但是如果原函数有属性，如func.calledCount，则装饰后的函数不会具有该属性。

函数绑定

问题：当将对象方法作为回调进行传递，经常会出现“丢失this“的问题

丢失this

例子：

let user = {
  firstName: "John",
  sayHi() {
    console.log(`Hello, ${this.firstName}!`);
  }
};

setTimeout(user.sayHi, 1000); // 'Hello, undefined'

其中，浏览器中的setTimeout方法有些特殊，它会为函数调用设定this=window，因为它其实是在获取window.firstName。在其他类似情况下，this通常会被设定为undefined。

那么想将一个对象方法传递到别的地方，然后在该位置进行调用，如何才能确保在正确的上下文中调用它呢？

解决方案1—包装器

let user = {
  firstName: "John",
  sayHi() {
    console.log(`Hello, ${this.firstName}!`);
  }
};

setTimeout(function() {
  user.sayHi(); // 'Hello, John!'
}, 1000);

也可以使用箭头函数，但更简洁

setTimeout(() => user.sayHi(), 1000);

但是，如果user的内容在setTimeout中的函数执行前改变了，那么就会发生错误，**使用bind可以避免这样的问题

解决方案2—bind

内建方法bind可以帮助函数绑定this

基本语法如下：

let boundFunc = func.bind(context);

例如：

let user = {
  firstName: 'John',
  sayHi() {
    console.log(`Hello, ${this.firstName}!`);
  }
};

let sayHi = user.sayHi.bind(user);

setTimeout(sayHi, 1000); // 'Hello, John!'

user = 1;

偏函数—Partial functions

bind的完整语法：

let boundFunc = func.bind(context, arg1, arg2, ...);

bind允许将上下文绑定为this，以及绑定函数的起始参数（即设定某个参数的输入值且不可修改）

例如：

function mul(a, b) {
  return a*b;
}

let double = mul.bind(null, 2);

console.log(double(3)); // 3*2=6
console.log(double(4)); // 4*2=8

深入理解箭头函数

JS的精髓之一是在于创建一个函数并将其传递到某个地方再执行。在这种情况下，我们通常不想离开当前的上下文，此时箭头函数就显得很方便了

箭头函数没有”this”

箭头函数没有this，如果要访问this，则会从外部获取。

let group = {
  title: 'JS-Squad',
  students: ['Will', 'Dion', 'Akshay'],
  
  showList() {
    this.students.forEach(
    student => console.log(this.title + ': ' + student))
  }
};

group.showList(); // 'JS-Squad: Will' ...

其中，forEach种使用了箭头函数，因此会从外部获取this，该this为group，所以就是group.title。

箭头函数没有”arguments”

同时，箭头函数也没有arguments变量。因此当我们（常见，在装饰器中）需要使用当前的this和arguments转发一个调用时，可以使用如下写法：

其中：defer获得一个函数，然后返回一个包装器。

箭头函数版：

function defer(f, ms) {
  return function() {
    setTimeout(() => f.apply(this, arguments), ms)
  };
}

function sayHi(who) {
  console.log(`Hello, ${who}!`);
}

let sayHiDefer = defer(sayHi, 2000);
sayHiDefer('John');

非箭头函数版：

function def(f, ms) {
  return function(...args) {
    let ctx = this;
    setTimeout(function() {
      return f.apply(ctx, args)
    }, ms);
  };
}

此时，需要创建ctx和args，以便setTimeout内部的函数可以获取它们。

补充之前

for loop

• for/in - loops through the properties of an object
• for/of- loops through the values of an iterable object