你不知道的javaScript箭头函数,this只是冰山一角

导读

如果你查阅了javascript箭头函数的资料,大抵会得出这样的结论:
1、箭头函数最大的特点是没有this,如果在箭头函数内部使用this,则this指向函数被定义时所在的作用域所指向的this;
2、不能作为构造函数;
3、不能用new操作符调用;
4、没有prototype属性;
5、不能用call/apply/bind去改变this指向;
6、也没有属于自己的arguments、super、new.target。
我们知道this指向问题是箭头函数诞生的最主要原因,但是,它为什么不能作为构造函数、为什么不能用new操作符调用、又为什么没有prototype,是刻意的设计还是修改this问题带来的副作用?如果你有兴趣深入研究,欢迎往下看并留言指正和补充。

一、箭头函数的特点

这一章我会把箭头函数常见的8个特点用举例的方式罗列出来。

1、箭头函数没有this,箭头函数如果内部使用了this,那么这个this永远等于:箭头函数定义时所在的词法作用域所指向的this,如果这个词法作用域的this是动态的,那箭头函数的this也是动态的。
function Foo() {
  setTimeout( () => {
    console.log(this.id);
  }, 100);
}

var id = 21;
var obj = { id: 42 }

Foo();  //21
Foo.call(obj);  //42

箭头函数作为实参传入setTimeout,是在Foo(){...}这个函数作用域里定义的,而这个作用域的this指向哪儿,箭头函数的this就指向哪儿。所以:
(1)、Foo()调用的时候,this指向全局,所以箭头函数的this也指向全局。
(2)、Foo.call(obj)调用的时候,this指向obj,所以箭头函数的this也指向obj。

2、如果箭头函数外层没有普通函数,无论严格模式还是宽松格模式,它的this都会指向window(全局对象),而普通函数严格模式下this为undefined。
3、箭头函数因为没有this,所以不能用call、apply、bind去改变this指向。
(x => this.a+x).call( { a:20 } )   //不会报错,只是this指向不会被改变
4、箭头函数不能用new操作符调用。
 var Foo = () => {};
 var foo = new Foo();  // TypeError: Foo is not a constructor
5、箭头函数因为不能用new操作符调用,所以也没有new.target属性。

PS:new.target属性用于确定构造函数是否为new调用

6、箭头函数不存在 prototype 属性。
var Foo = () => {};
console.log(Foo.prototype);  // undefined
7、箭头函数也没有自己的arguments、super。如果箭头函数内部使用到,指向外层函数的arguments、super。
function Foo() {
  setTimeout(() => {
    console.log(arguments);
  }, 100);
}
Foo(2, 4, 6, 8); //[2, 4, 6, 8]

但是可以用rest参数去获取箭头函数不定数量的参数:

var Foo = (...rest) => {
  console.log(rest)
}
Foo(2, 4, 6, 8); //[2, 4, 6, 8]
8、箭头函数都是匿名函数。

我们知道匿名函数有以下几个不足:
(1) 匿名函数在栈追踪中不会显示出有意义的函数名,使得调试很困难。
(2) 如果没有函数名,当函数需要引用自身时只能使用已经过期的 arguments.callee 引用,比如在递归中。另一个函数需要引用自身的例子,是在事件触发后事件监听器需要解绑自身。
(3) 匿名函数省略了对于代码可读性/可理解性很重要的函数名。在不污染命名空间的时候,一个语义化的名称可以让代码不言自明。
匿名函数的特点也隐隐指出哪些场合可以用箭头函数,哪些场合不合适。此外,用作IIFE立即执行函数时,箭头函数和普通函数也有一个细微区别:

/**普通函数这两种写法都可以*/
( function(x){console.log(x)} )(1);
( function(x){console.log(x)}(1) );

/**箭头函数只支持一种写法*/
( x => {console.log(x)} )(1);
( x => {console.log(x)}(1) );  //不支持

二、箭头函数为什么有这些特点?

更少的字符、没有麻烦的this、匿名函数(没有函数名)、没有prototype、不允许用new调用。这一切看起来都让箭头函数看上去是普通函数的精简版。从掌握的资料来看,有理由认为箭头函数是一种职责更单一的函数。让我们往下分析!

1、this是引擎创建执行上下文(Execution Contexts)时,提供给出来的API,是外部JS代码访问当前执行上下文的唯一通道,而箭头函数关闭了这个通道,它并不希望提供当前执行上下文给外部。

(1)首先明确一点:箭头函数是真的没有this,而不是所谓的继承外层函数的this。箭头函数内部使用this时看上去更像闭包!翻阅ECMAScript规范看到:
ECMAScript规范对箭头函数this的说明

规范明确说明了箭头函数没有this、argument、super和new.target。如果在这种情况下你仍然在箭头函数内部使用this,那么此时是往外层作用域找到这个this的,看上去非常像闭包不是吗:

//箭头函数内部使用this
function Foo() {  
  var Bar = () => {
    console.log(this);    
  };
  return Bar;
};
Foo()();
//用闭包方式引用外层this
function Foo() {
  var self = this; 
  var Bar = () => {
    console.log(self);    
  };
  return Bar;
};
Foo()();

(2)每个函数被调用之时引擎都会主动创建一个执行上下文(execution context)。这个上下文会包含函数在哪里被调用(通常是函数环境记录Function Environment Records)、函数的调用方法、传入的参数等信息。从ECMAScript规范可以看到:

ECMAScript规范对执行上下文(Execution Contexts)的说明
正在运行的执行上下文始终是此堆栈的顶层元素。每当控制权从与当前运行的执行上下文关联的可执行代码转移到与该执行上下文无关的可执行代码时,将创建一个新的执行上下文。新创建的执行上下文被推送到堆栈上,成为正在运行的执行上下文。this的绑定发生在创建Function Environment Records时:
ECMAScript规范对于箭头函数不绑定this的说明
可以看到引擎在调用函数时要判断函数类型(FunctionKind),只要不是箭头函数(ArrowFunction)就会提供this绑定。箭头函数是个特例受到了特殊对待。
所以,this是属于执行上下文的一部分,同时也是引擎唯一一个暴露给外部JS代码用以访问当前执行上下文的通道,而引擎把箭头函数的通道给关了,表明引擎并不希望把箭头函数的执行上下文提供给外部。
当然this有它自己特定的用途,它提供了一种更优雅的方式来隐式“传递”一个对象引用,因此可以将 API 设计得更加简洁并且易于复用。 随着你的使用模式越来越复杂,显式传递上下文对象会让代码变得越来越混乱,使用 this 则不会这样。但我猜你的代码里肯定也存在这样的代码:

function add(x,y) {  
  return x + y;
};

这类函数在业务代码里大量存在,压根没有用到this,但引擎仍然会为其绑定一个this,无疑是一种不小的开销和浪费。所以单从没有this这点上讲,表明箭头函数运行时省去了一些步骤,同时也表明普通函数能做的事箭头函数不一定能胜任,不可能相互替代。不想面对麻烦的this也不是选择箭头函数的唯一理由,还有什么理由选择用箭头函数呢,请往下看。

2、箭头函数为什么不能用new调用

(1)一个函数能被new操作符调用的条件是什么?看看规范怎么说:

ECMAScript规范关于new操作符调用的说明
ECMAScript规范关于什么是constructor的说明
ECMAScript规范关于什么是constructor的说明

规范指出,一个函数能用new操作符调用那么它必定是一个constructor,而是一个constructor的条件是它具有[[Construct]] internal method(内置的构造方法)。并且A function object is not necessarily a constructor指出函数不一定都是constructor。恰好我们的主角箭头函数就是这一类不是constructor的函数。
那么为什么箭头函数不是constructor?回答这个问题前,我们首先要知道constructor最最最主要的作用是creates and initializes objects,也就是创建和初始化对象,然后我们要把prototype拉进来一起讨论,因为prototype和constructor相伴相生。先看规范:
ECMAScript规范关于prototype和constructor的说明
规范指出,每个consturctor都是一个函数,它有一个名为“prototype”的属性,用于实现基于原型的继承和共享属性。所以可以推测,箭头函数之所以被设计成非constructor,是因为设计师对它的期望是:不要干创建初始化对象的活,也不需要和原型共享什么属性,这些东西交给普通函数干就好,箭头函数你只做简简单单的事情。所以关于箭头函数不能用new调用的结论是:
箭头函数不能用new关键字调用的结论

三、总结

我认为ES6之前JS中的函数做为一等公民,功能非常强大,强大到并不是所有函数都需要这些功能,事实上我们编写的很多函数都像return x+y;一样根本不需要this、不需要上下文、不需要原型、不需要创建对象,而这些引擎都默默的做了,无疑是一种额外的开销。所以箭头函数是被设计为一种精简后的、职责更单一的函数存在。

四、引申

1、用Function.prototype.bind生成的函数行为怪异。

用Function.prototype.bind生成的函数称为Bound Function Object,是一类极其特殊的函数。看下面的代码:

let Foo = function (){
  console.log('Foo')
}
var Bar = Foo.bind({})
Bar()

Foo调用bind后生成一个新的函数,这个新生成的函数就是一个Bound Function Object。看看ECMAScript规范对它的定义:

ECMAScript规范对Bound Function Object的说明
ECMAScript规范对Bound Function Object的内置Construct的说明

规范指出Bound Function Object可以有内置Construct,也可以没有(may have a ... ...)。而且它有没有内置Construct完全由所绑定的函数决定,对于上例,即是由Foo决定。Foo如果是一个constructor,那Bar也是一个constructor,反之则不是。所以:

var Foo1 = function(){};
var Foo2 = () => {};
var Bar1 = Foo1.bind({});
var Bar2 = Foo2.bind({});

new Bar1();  //正常执行
new Bar2();  //Bar2 is not a constructor

因为Foo2作为箭头函数本身不是constructor,所以用bind绑定后生成的新函数也不是constructor。另外,无论所绑定的函数是否是constructor,它都没有prototype,看规范:
ECMAScript规范对Bound Function Object没有prototype属性的说明

所以:

var Foo1 = function(){};
var Foo2 = () => {};
var Bar1 = Foo1.bind({});
var Bar2 = Foo2.bind({});

console.log(Bar1.prototype); //undefined
console.log(Bar2.prototype); //undefined

我觉得这里应该是ECMAScript不严谨的地方。规范里多个地方都指出做为constructor的函数就有prototype属性,但bind这里又是个特例。

2、箭头函数没有this,这是JS历史以来头一遭。但不是constructor的函数却不是头一回了,除了箭头函数不是constructor,还有哪些函数不是constructor呢?

(1)async函数。

var Foo1 = async function(){};
var Foo2 = async () => {};

console.log(Foo1.prototype); //undefined
console.log(Foo2.prototype); //undefined
new Foo1(); //Foo1 is not a constructor
new Foo2(); //Foo2 is not a constructor

说明无论箭头函数、普通函数,只要被设置成async,那么都不是constructor,自然也没有prototype属性。
(2)大部分内置函数(准确的说是Built-in Functions not implemented as an ECMAScript Function)。什么是”not implemented as an ECMAScript Function“呢?你可以理解为内置函数有两种实现方式,一种是实现为ECMAScript Function Object,一种是非ECMAScript Function Object。凡事以ECMAScript Function Object方式实现的内置函数都是constructor(也具有prototype属性)。比如Boolean()、Number()、String()函数。下面这两种用法都没毛病。

Number('1014');
new Number('1024');

之所以能用new调用是因为Number内置函数是以ECMAScript Function Object方式实现的。那么剩下的内置函数都是以非ECMAScript Function Object方式实现的,有decodeURI() encodeURI() decodeURIComponent() encodeURIComponent() isFinite() isNaN() parseInt() parseFloat() 以及Math.random()等Math对象下的函数,这些内置函数都不是constructor,也没有prototype,因为它们做为工具函数,不需要创建初始化新对象、不需要共享原型的属性。所以:

console.log(parseInt.prototype); //undefined
console.log(Math.random.prototype); //undefined
new parseInt(); //parseInt is not a constructor
new Math.random(); //Math.random is not a constructor

也就是规范里这条指出的:
ECMAScript规范对built-in function内置函数的说明

除非特别声明,内置函数一般不是constructor、也没有prototype属性。而进行了特别声明的就是Boolean()、Number()、String()这3个了。

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