前端javascript高级

周sir | 2020年4月16日 | html/css/js, web前端技术 | 0 条评论 | 1019

本文将从以下十一个维度为读者总结前端基础知识

JS基础

1. 如何在ES5环境下实现let

对于这个问题，我们可以直接查看babel转换前后的结果，看一下在循环中通过let定义的变量是如何解决变量提升的问题

babel在let定义的变量前加了道下划线，避免在块级作用域外访问到该变量，除了对变量名的转换，我们也可以通过自执行函数来模拟块级作用域

(function(){
  for(var i = 0; i < 5; i ++){
    console.log(i)  // 0 1 2 3 4
  }
})();

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

2. 如何在ES5环境下实现const

实现const的关键在于Object.defineProperty()这个API，这个API用于在一个对象上增加或修改属性。通过配置属性描述符，可以精确地控制属性行为。Object.defineProperty() 接收三个参数：

Object.defineProperty(obj, prop, desc)

参数	说明
obj	要在其上定义属性的对象
prop	要定义或修改的属性的名称
descriptor	将被定义或修改的属性描述符

属性描述符	说明	默认值
value	该属性对应的值。可以是任何有效的 JavaScript 值（数值，对象，函数等）。默认为 undefined	undefined
get	一个给属性提供 getter 的方法，如果没有 getter 则为 undefined	undefined
set	一个给属性提供 setter 的方法，如果没有 setter 则为 undefined。当属性值修改时，触发执行该方法	undefined
writable	当且仅当该属性的writable为true时，value才能被赋值运算符改变。默认为 false	false
enumerable	enumerable定义了对象的属性是否可以在 for…in 循环和 Object.keys() 中被枚举	false
Configurable	configurable特性表示对象的属性是否可以被删除，以及除value和writable特性外的其他特性是否可以被修改	false

对于const不可修改的特性，我们通过设置writable属性来实现

function _const(key, value) {    
    const desc = {        
        value,        
        writable: false    
    }    
    Object.defineProperty(window, key, desc)
}
    
_const('obj', {a: 1})   //定义obj
obj.b = 2               //可以正常给obj的属性赋值
obj = {}                //抛出错误，提示对象read-only

参考资料：如何在 ES5 环境下实现一个const ？

3. 手写call()

call() 方法`使用一个指定的 this 值和单独给出的一个或多个参数来调用一个函数
语法：`function.call(thisArg, arg1, arg2, ...)

call()的原理比较简单，由于函数的this指向它的直接调用者，我们变更调用者即完成this指向的变更：

//变更函数调用者示例
function foo() {
    console.log(this.name)
}

// 测试
const obj = {
    name: '写代码像蔡徐抻'
}
obj.foo = foo   // 变更foo的调用者
obj.foo()       // '写代码像蔡徐抻'

基于以上原理, 我们两句代码就能实现call()

Function.prototype.myCall = function(thisArg, ...args) {
    thisArg.fn = this              // this指向调用call的对象,即我们要改变this指向的函数
    return thisArg.fn(...args)     // 执行函数并return其执行结果
}

但是我们有一些细节需要处理：

Function.prototype.myCall = function(thisArg, ...args) {
    const fn = Symbol('fn')        // 声明一个独有的Symbol属性, 防止fn覆盖已有属性
    thisArg = thisArg || window    // 若没有传入this, 默认绑定window对象
    thisArg[fn] = this              // this指向调用call的对象,即我们要改变this指向的函数
    const result = thisArg[fn](...args)  // 执行当前函数
    delete thisArg[fn]              // 删除我们声明的fn属性
    return result                  // 返回函数执行结果
}

//测试
foo.myCall(obj)     // 输出'写代码像蔡徐抻'

4. 手写apply()

apply() 方法调用一个具有给定this值的函数，以及作为一个数组（或类似数组对象）提供的参数。
语法：func.apply(thisArg, [argsArray])

apply()和call()类似，区别在于call()接收参数列表，而apply()接收一个参数数组，所以我们在call()的实现上简单改一下入参形式即可

Function.prototype.myApply = function(thisArg, args) {
    const fn = Symbol('fn')        // 声明一个独有的Symbol属性, 防止fn覆盖已有属性
    thisArg = thisArg || window    // 若没有传入this, 默认绑定window对象
    thisArg[fn] = this              // this指向调用call的对象,即我们要改变this指向的函数
    const result = thisArg[fn](...args)  // 执行当前函数
    delete thisArg[fn]              // 删除我们声明的fn属性
    return result                  // 返回函数执行结果
}

//测试
foo.myApply(obj, [])     // 输出'写代码像蔡徐抻'

5. 手写bind()

bind() 方法创建一个新的函数，在 bind() 被调用时，这个新函数的 this 被指定为 bind() 的第一个参数，而其余参数将作为新函数的参数，供调用时使用。
语法: function.bind(thisArg, arg1, arg2, …)

从用法上看，似乎给call/apply包一层function就实现了bind()：

Function.prototype.myBind = function(thisArg, ...args) {
    return () => {
        this.apply(thisArg, args)
    }
}

但我们忽略了三点：

bind()除了this还接收其他参数，bind()返回的函数也接收参数，这两部分的参数都要传给返回的函数
new的优先级：如果bind绑定后的函数被new了，那么此时this指向就发生改变。此时的this就是当前函数的实例
没有保留原函数在原型链上的属性和方法

Function.prototype.myBind = function (thisArg, ...args) {
    var self = this
    // new优先级
    var fbound = function () {
        self.apply(this instanceof self ? this : thisArg, args.concat(Array.prototype.slice.call(arguments)))
    }
    // 继承原型上的属性和方法
    fbound.prototype = Object.create(self.prototype);

    return fbound;
}

//测试
const obj = { name: '写代码像蔡徐抻' }
function foo() {
    console.log(this.name)
    console.log(arguments)
}

foo.myBind(obj, 'a', 'b', 'c')()    //输出写代码像蔡徐抻 ['a', 'b', 'c']

6. 手写一个防抖函数

防抖和节流的概念都比较简单，所以我们就不在“防抖节流是什么”这个问题上浪费过多篇幅了，简单点一下：

防抖，即短时间内大量触发同一事件，只会执行一次函数，实现原理为设置一个定时器，约定在xx毫秒后再触发事件处理，每次触发事件都会重新设置计时器，直到xx毫秒内无第二次操作，防抖常用于搜索框/滚动条的监听事件处理，如果不做防抖，每输入一个字/滚动屏幕，都会触发事件处理，造成性能浪费。

function debounce(func, wait) {
    let timeout = null
    return function() {
        let context = this
        let args = arguments
        if (timeout) clearTimeout(timeout)
        timeout = setTimeout(() => {
            func.apply(context, args)
        }, wait)
    }
}

7. 手写一个节流函数

防抖是延迟执行，而节流是间隔执行，函数节流即每隔一段时间就执行一次，实现原理为设置一个定时器，约定xx毫秒后执行事件，如果时间到了，那么执行函数并重置定时器，和防抖的区别在于，防抖每次触发事件都重置定时器，而节流在定时器到时间后再清空定时器

function throttle(func, wait) {
    let timeout = null
    return function() {
        let context = this
        let args = arguments
        if (!timeout) {
            timeout = setTimeout(() => {
                timeout = null
                func.apply(context, args)
            }, wait)
        }

    }
}

实现方式2：使用两个时间戳prev旧时间戳和now新时间戳，每次触发事件都判断二者的时间差，如果到达规定时间，执行函数并重置旧时间戳

function throttle(func, wait) {
    var prev = 0;
    return function() {
        let now = Date.now();
        let context = this;
        let args = arguments;
        if (now - prev > wait) {
            func.apply(context, args);
            prev = now;
        }
    }
}

8. 数组扁平化

对于[1, [1,2], [1,2,3]]这样多层嵌套的数组，我们如何将其扁平化为[1, 1, 2, 1, 2, 3]这样的一维数组呢：

1.ES6的flat()

const arr = [1, [1,2], [1,2,3]]
arr.flat(Infinity)  // [1, 1, 2, 1, 2, 3]

2.序列化后正则

const arr = [1, [1,2], [1,2,3]]
const str = `[${JSON.stringify(arr).replace(/(\[|\])/g, '')}]`
JSON.parse(str)   // [1, 1, 2, 1, 2, 3]

3.递归
对于树状结构的数据，最直接的处理方式就是递归

const arr = [1, [1,2], [1,2,3]]
function flat(arr) {
  let result = []
  for (const item of arr) {
    item instanceof Array ? result = result.concat(flat(item)) : result.push(item)
  }
  return result
}

flat(arr) // [1, 1, 2, 1, 2, 3]

4.reduce()递归

const arr = [1, [1,2], [1,2,3]]
function flat(arr) {
  return arr.reduce((prev, cur) => {
    return prev.concat(cur instanceof Array ? flat(cur) : cur)
  }, [])
}

flat(arr)  // [1, 1, 2, 1, 2, 3]

5.迭代+展开运算符

// 每次while都会合并一层的元素，这里第一次合并结果为[1, 1, 2, 1, 2, 3, [4,4,4]]
// 然后arr.some判定数组中是否存在数组，因为存在[4,4,4]，继续进入第二次循环进行合并
let arr = [1, [1,2], [1,2,3,[4,4,4]]]
while (arr.some(Array.isArray)) {
  arr = [].concat(...arr);
}

console.log(arr)  // [1, 1, 2, 1, 2, 3, 4, 4, 4]

9. 手写一个Promise

实现一个符合规范的Promise篇幅比较长，建议阅读笔者上一篇文章：异步编程二三事 | Promise/async/Generator实现原理解析 | 9k字

JS面向对象

在JS中一切皆对象，但JS并不是一种真正的面向对象(OOP)的语言，因为它缺少类(class)的概念。虽然ES6引入了class和extends，使我们能够轻易地实现类和继承。但JS并不存在真实的类，JS的类是通过函数以及原型链机制模拟的，本小节的就来探究如何在ES5环境下利用函数和原型链实现JS面向对象的特性

在开始之前，我们先回顾一下原型链的知识，后续new和继承等实现都是基于原型链机制。很多介绍原型链的资料都能写上洋洋洒洒几千字，但我觉得读者们不需要把原型链想太复杂，容易把自己绕进去，其实在我看来，原型链的核心只需要记住三点：

每个对象都有__proto__属性，该属性指向其原型对象，在调用实例的方法和属性时，如果在实例对象上找不到，就会往原型对象上找
构造函数的prototype属性也指向实例的原型对象
原型对象的constructor属性指向构造函数

1. 模拟实现new

首先我们要知道new做了什么

创建一个新对象，并继承其构造函数的prototype，这一步是为了继承构造函数原型上的属性和方法
执行构造函数，方法内的this被指定为该新实例，这一步是为了执行构造函数内的赋值操作
返回新实例（规范规定，如果构造方法返回了一个对象，那么返回该对象，否则返回第一步创建的新对象）

// new是关键字,这里我们用函数来模拟,new Foo(args) <=> myNew(Foo, args)
function myNew(foo, ...args) {
  // 创建新对象,并继承构造方法的prototype属性, 这一步是为了把obj挂原型链上, 相当于obj.__proto__ = Foo.prototype
  let obj = Object.create(foo.prototype)  
  
  // 执行构造方法, 并为其绑定新this, 这一步是为了让构造方法能进行this.name = name之类的操作, args是构造方法的入参, 因为这里用myNew模拟, 所以入参从myNew传入
  let result = foo.apply(obj, args)

  // 如果构造方法已经return了一个对象, 那么就返回该对象, 一般情况下，构造方法不会返回新实例，但使用者可以选择返回新实例来覆盖new创建的对象 否则返回myNew创建的新对象
  return typeof result === 'object' && result !== null ? result : obj
}

function Foo(name) {
  this.name = name
}
const newObj = myNew(Foo, 'zhangsan')
console.log(newObj)                 // Foo {name: "zhangsan"}
console.log(newObj instanceof Foo)  // true

2. ES5如何实现继承

说到继承，最容易想到的是ES6的extends，当然如果只回答这个肯定不合格，我们要从函数和原型链的角度上实现继承，下面我们一步步地、递进地实现一个合格的继承

一. 原型链继承

原型链继承的原理很简单，直接让子类的原型对象指向父类实例，当子类实例找不到对应的属性和方法时，就会往它的原型对象，也就是父类实例上找，从而实现对父类的属性和方法的继承

// 父类
function Parent() {
    this.name = '写代码像蔡徐抻'
}
// 父类的原型方法
Parent.prototype.getName = function() {
    return this.name
}
// 子类
function Child() {}

// 让子类的原型对象指向父类实例, 这样一来在Child实例中找不到的属性和方法就会到原型对象(父类实例)上寻找
Child.prototype = new Parent()
Child.prototype.constructor = Child // 根据原型链的规则,顺便绑定一下constructor, 这一步不影响继承, 只是在用到constructor时会需要

// 然后Child实例就能访问到父类及其原型上的name属性和getName()方法
const child = new Child()
child.name          // '写代码像蔡徐抻'
child.getName()     // '写代码像蔡徐抻'

原型继承的缺点:

由于所有Child实例原型都指向同一个Parent实例, 因此对某个Child实例的父类引用类型变量修改会影响所有的Child实例
在创建子类实例时无法向父类构造传参, 即没有实现super()的功能

// 示例:
function Parent() {
    this.name = ['写代码像蔡徐抻'] 
}
Parent.prototype.getName = function() {
    return this.name
}
function Child() {}

Child.prototype = new Parent()
Child.prototype.constructor = Child 

// 测试
const child1 = new Child()
const child2 = new Child()
child1.name[0] = 'foo'
console.log(child1.name)          // ['foo']
console.log(child2.name)          // ['foo'] (预期是['写代码像蔡徐抻'], 对child1.name的修改引起了所有child实例的变化)

二. 构造函数继承

构造函数继承，即在子类的构造函数中执行父类的构造函数，并为其绑定子类的this，让父类的构造函数把成员属性和方法都挂到子类的this上去，这样既能避免实例之间共享一个原型实例，又能向父类构造方法传参

function Parent(name) {
    this.name = [name]
}
Parent.prototype.getName = function() {
    return this.name
}
function Child() {
    Parent.call(this, 'zhangsan')   // 执行父类构造方法并绑定子类的this, 使得父类中的属性能够赋到子类的this上
}

//测试
const child1 = new Child()
const child2 = new Child()
child1.name[0] = 'foo'
console.log(child1.name)          // ['foo']
console.log(child2.name)          // ['zhangsan']
child2.getName()                  // 报错,找不到getName(), 构造函数继承的方式继承不到父类原型上的属性和方法

构造函数继承的缺点:

继承不到父类原型上的属性和方法

三. 组合式继承

既然原型链继承和构造函数继承各有互补的优缺点, 那么我们为什么不组合起来使用呢, 所以就有了综合二者的组合式继承

function Parent(name) {
    this.name = [name]
}
Parent.prototype.getName = function() {
    return this.name
}
function Child() {
    // 构造函数继承
    Parent.call(this, 'zhangsan') 
}
//原型链继承
Child.prototype = new Parent()
Child.prototype.constructor = Child

//测试
const child1 = new Child()
const child2 = new Child()
child1.name[0] = 'foo'
console.log(child1.name)          // ['foo']
console.log(child2.name)          // ['zhangsan']
child2.getName()                  // ['zhangsan']

组合式继承的缺点:

每次创建子类实例都执行了两次构造函数(Parent.call()和new Parent())，虽然这并不影响对父类的继承，但子类创建实例时，原型中会存在两份相同的属性和方法，这并不优雅

四. 寄生式组合继承

为了解决构造函数被执行两次的问题, 我们将指向父类实例改为指向父类原型, 减去一次构造函数的执行

function Parent(name) {
    this.name = [name]
}
Parent.prototype.getName = function() {
    return this.name
}
function Child() {
    // 构造函数继承
    Parent.call(this, 'zhangsan') 
}
//原型链继承
// Child.prototype = new Parent()
Child.prototype = Parent.prototype  //将`指向父类实例`改为`指向父类原型`
Child.prototype.constructor = Child

//测试
const child1 = new Child()
const child2 = new Child()
child1.name[0] = 'foo'
console.log(child1.name)          // ['foo']
console.log(child2.name)          // ['zhangsan']
child2.getName()                  // ['zhangsan']

但这种方式存在一个问题，由于子类原型和父类原型指向同一个对象，我们对子类原型的操作会影响到父类原型，例如给Child.prototype增加一个getName()方法，那么会导致Parent.prototype也增加或被覆盖一个getName()方法，为了解决这个问题，我们给Parent.prototype做一个浅拷贝

function Parent(name) {
    this.name = [name]
}
Parent.prototype.getName = function() {
    return this.name
}
function Child() {
    // 构造函数继承
    Parent.call(this, 'zhangsan') 
}
//原型链继承
// Child.prototype = new Parent()
Child.prototype = Object.create(Parent.prototype)  //将`指向父类实例`改为`指向父类原型`
Child.prototype.constructor = Child

//测试
const child = new Child()
const parent = new Parent()
child.getName()                  // ['zhangsan']
parent.getName()                 // 报错, 找不到getName()

到这里我们就完成了ES5环境下的继承的实现，这种继承方式称为寄生组合式继承，是目前最成熟的继承方式，babel对ES6继承的转化也是使用了寄生组合式继承

我们回顾一下实现过程：
一开始最容易想到的是原型链继承，通过把子类实例的原型指向父类实例来继承父类的属性和方法，但原型链继承的缺陷在于对子类实例继承的引用类型的修改会影响到所有的实例对象以及无法向父类的构造方法传参。
因此我们引入了构造函数继承, 通过在子类构造函数中调用父类构造函数并传入子类this来获取父类的属性和方法，但构造函数继承也存在缺陷，构造函数继承不能继承到父类原型链上的属性和方法。
所以我们综合了两种继承的优点，提出了组合式继承，但组合式继承也引入了新的问题，它每次创建子类实例都执行了两次父类构造方法，我们通过将子类原型指向父类实例改为子类原型指向父类原型的浅拷贝来解决这一问题，也就是最终实现 —— 寄生组合式继承

V8引擎机制

1. V8如何执行一段JS代码

预解析：检查语法错误但不生成AST
生成AST：经过词法/语法分析，生成抽象语法树
生成字节码：基线编译器(Ignition)将AST转换成字节码
生成机器码：优化编译器(Turbofan)将字节码转换成优化过的机器码，此外在逐行执行字节码的过程中，如果一段代码经常被执行，那么V8会将这段代码直接转换成机器码保存起来，下一次执行就不必经过字节码，优化了执行速度

上面几点只是V8执行机制的极简总结，建议阅读参考资料：

1.V8 是怎么跑起来的 —— V8 的 JavaScript 执行管道
2.JavaScript 引擎 V8 执行流程概述

2. 介绍一下引用计数和标记清除

引用计数：给一个变量赋值引用类型，则该对象的引用次数+1，如果这个变量变成了其他值，那么该对象的引用次数-1，垃圾回收器会回收引用次数为0的对象。但是当对象循环引用时，会导致引用次数永远无法归零，造成内存无法释放。
标记清除：垃圾收集器先给内存中所有对象加上标记，然后从根节点开始遍历，去掉被引用的对象和运行环境中对象的标记，剩下的被标记的对象就是无法访问的等待回收的对象。

3. V8如何进行垃圾回收

JS引擎中对变量的存储主要有两种位置，栈内存和堆内存，栈内存存储基本类型数据以及引用类型数据的内存地址，堆内存储存引用类型的数据

栈内存的回收：

栈内存调用栈上下文切换后就被回收，比较简单

堆内存的回收：

V8的堆内存分为新生代内存和老生代内存，新生代内存是临时分配的内存，存在时间短，老生代内存存在时间长

新生代内存回收机制：
- 新生代内存容量小，64位系统下仅有32M。新生代内存分为From、To两部分，进行垃圾回收时，先扫描From，将非存活对象回收，将存活对象顺序复制到To中，之后调换From/To，等待下一次回收
老生代内存回收机制
- 晋升：如果新生代的变量经过多次回收依然存在，那么就会被放入老生代内存中
- 标记清除：老生代内存会先遍历所有对象并打上标记，然后对正在使用或被强引用的对象取消标记，回收被标记的对象
- 整理内存碎片：把对象挪到内存的一端

参考资料：聊聊V8引擎的垃圾回收

4. JS相较于C++等语言为什么慢，V8做了哪些优化

JS的问题：
- 动态类型：导致每次存取属性/寻求方法时候，都需要先检查类型；此外动态类型也很难在编译阶段进行优化
- 属性存取：C++/Java等语言中方法、属性是存储在数组中的，仅需数组位移就可以获取，而JS存储在对象中，每次获取都要进行哈希查询
V8的优化：
- 优化JIT(即时编译)：相较于C++/Java这类编译型语言，JS一边解释一边执行，效率低。V8对这个过程进行了优化：如果一段代码被执行多次，那么V8会把这段代码转化为机器码缓存下来，下次运行时直接使用机器码。
- 隐藏类：对于C++这类语言来说，仅需几个指令就能通过偏移量获取变量信息，而JS需要进行字符串匹配，效率低，V8借用了类和偏移位置的思想，将对象划分成不同的组，即隐藏类
- 内嵌缓存：即缓存对象查询的结果。常规查询过程是：获取隐藏类地址 -> 根据属性名查找偏移值 -> 计算该属性地址，内嵌缓存就是对这一过程结果的缓存
- 垃圾回收管理：上文已介绍