【拓展】未来的JavaScript记录与元组
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2020-08-20 21:38
编者按：本文译者李松峰，资深技术图书译者，翻译出版过40余部技术及交互设计专著，现任360奇舞团Web前端开发资深专家，360前端技术委员会委员、W3C AC代表。
Dr. Axel Rauschmayer最近撰文介绍了还处于Stage1阶段的两个JavaScript新特性：记录和元组。
记录和元组是一个新提案（Record & Tuple，https://github.com/tc39/proposal-record-tuple），建议为JavaScript增加两个复合原始类型：
记录（Record），是不可修改的按值比较的对象
元组（Tuple），是不可修改的按值比较的数组
什么是按值比较
当前，JavaScript只有在比较原始值（如字符串）时才会按值比较（比较内容）：
> 'abc' === 'abc'
true
但在比较对象时，则是按标识比较（by identity），因此对象只与自身严格相等：
> {x: 1, y: 4} === {x: 1, y: 4}
false
> ['a', 'b'] === ['a', 'b']
false
“记录和元组”的提案就是为了让我们可以创建按值比较的复合类型值。
比如，在对象字面量前面加一个井号（#），就可以创建一个记录。而记录是一个按值比较的复合值，且不可修改：
> #{x: 1, y: 4} === #{x: 1, y: 4}
true
如果在数组字面量前面加一个#，就可以创建一个元组，也就是可以按值比较且不可修改的数组：
> #['a', 'b'] === #['a', 'b']
true
按值比较的复合值就叫复合原始值或者复合原始类型。
记录和元组是原始类型
使用typeof可以看出来，记录和元组都是原始类型：
> typeof #{x: 1, y: 4}
'record'
> typeof #['a', 'b']
'tuple'
记录和元组的内容有限制
记录：
键必须是字符串
值必须是原始值（包括记录和元组）
元组：
元素必须是原始值（包括记录和元组）
把对象转换为记录和元组
> Record({x: 1, y: 4})
#{x: 1, y: 4}
> Tuple.from(['a', 'b'])
#['a', 'b']
注意：这些都是浅层转换。如果值树结构中有任何节点不是原始值，Record()和Tuple.from()会抛出异常。
使用记录
const record = #{x: 1, y: 4};
// 访问属性
assert.equal(record.y, 4);
// 解构
const {x} = record;
assert.equal(x, 1);
// 扩展
assert.ok(
#{...record, x: 3, z: 9} === #{x: 3, y: 4, z: 9});
使用元组
const tuple = #['a', 'b'];
// 访问元素
assert.equal(tuple[1], 'b');
// 解构（元组是可迭代对象）
const [a] = tuple;
assert.equal(a, 'a');
// 扩展
assert.ok(
#[...tuple, 'c'] === #['a', 'b', 'c']);
// 更新
assert.ok(
tuple.with(0, 'x') === #['x', 'b']);
为什么按值比较的值不可修改
某些数据结构（比如散列映射和搜索树）有槽位，其中键的保存位置根据它们的值来确定。如果键的值改变了，那这个键通常必须放到不同的槽位。这就是为什么在JavaScript中可以用作键的值：
要么按值比较且不可修改（原始值）
要么按标识比较且可修改（对象）
复合原始值的好处
复合原始值有如下好处。
深度比较对象，这是一个内置操作，可以通过如===来调用。
共享值：如果对象是可修改的，为了安全共享就需要深度复制它的一个副本。而对于不可修改的值，就可以直接共享。
数据的非破坏性更新：如果要修改复合值，由于一切都是不可修改的，所以就要创建一个可修改的副本，然后就可以放心地重用不必修改的部分。
在Map和Set等数据结构中使用：因为两个内容相同的复合原始值在这门语言的任何地方（包括作为Map的键和作为Set的元素）都被认为严格相等，所以映射和集合成会变得更有用。
接下来演示这些好处。
示例：集合与映射变得更有用
通过集合去重
有了复合原始值，即使是复合值（不是原始值那样的原子值）也可以去重：
> [...new Set([#[3,4], #[3,4], #[5,-1], #[5,-1]])]
[#[3,4], #[5,-1]]
如果是数组就办不到了：
> [...new Set([[3,4], [3,4], [5,-1], [5,-1]])]
[[3,4], [3,4], [5,-1], [5,-1]]
映射的复合键
因为对象是按标识比较的，所以在（非弱）映射中用对象作为键几乎没什么用：
const m = new Map();
m.set({x: 1, y: 4}, 1);
m.set({x: 1, y: 4}, 2);
assert.equal(m.size, 2)
如果使用复合原始值就不一样了：下面行(A)创建的映射会保存地址（记录）到人名的映射。
const persons = [
#{
name: 'Eddie',
address: #{
street: '1313 Mockingbird Lane',
city: 'Mockingbird Heights',
},
},
#{
name: 'Dawn',
address: #{
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
},
},
#{
name: 'Herman',
address: #{
street: '1313 Mockingbird Lane',
city: 'Mockingbird Heights',
},
},
#{
name: 'Joyce',
address: #{
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
},
},
];
const addressToNames = new Map(); // (A)
for (const person of persons) {
if (!addressToNames.has(person.address)) {
addressToNames.set(person.address, new Set());
}
addressToNames.get(person.address).add(person.name);
}
assert.deepEqual(
// Convert the Map to an Array with key-value pairs,
// so that we can compare it via assert.deepEqual().
[...addressToNames],
[
[
#{
street: '1313 Mockingbird Lane',
city: 'Mockingbird Heights',
},
new Set(['Eddie', 'Herman']),
],
[
#{
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
},
new Set(['Dawn', 'Joyce']),
],
]);
示例：有效地深度相等
使用复合属性值处理对象
在下面的例子中，我们使用数组的方法.filter()（行(B)）提取了地址等于address（行(A)）的所有条目 。
const persons = [
#{
name: 'Eddie',
address: #{
street: '1313 Mockingbird Lane',
city: 'Mockingbird Heights',
},
},
#{
name: 'Dawn',
address: #{
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
},
},
#{
name: 'Herman',
address: #{
street: '1313 Mockingbird Lane',
city: 'Mockingbird Heights',
},
},
#{
name: 'Joyce',
address: #{
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
},
},
];
const address = #{ // (A)
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
};
assert.deepEqual(
persons.filter(p => p.address === address), // (B)
[
#{
name: 'Dawn',
address: #{
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
},
},
#{
name: 'Joyce',
address: #{
street: '1630 Revello Drive',
city: 'Sunnydale',
},
},
]);
对象变了吗?
在处理缓存的数据（如下面例子中的previousData）时，内置深度相等可以让我们有效地检查数据是否发生了变化。
let previousData;
function displayData(data) {
if (data === previousData) return;
// ···
}
displayData(#['Hello', 'world']); // 显示
displayData(#['Hello', 'world']); // 不显示
测试
多数测试框架都支持深度相等，以检查某个计算是否产生了预期的结果。例如，Node.js内置的assert模块有一个函数叫deepEqual()。有了复合原始值，就可以直接断言：
function invert(color) {
return #{
red: 255 - color.red,
green: 255 - color.green,
blue: 255 - color.blue,
};
}
assert.ok(
invert(#{red: 255, green: 153, blue: 51})
=== #{red: 0, green: 102, blue: 204});
新语法的优缺点
新语法的一个缺点是字符#已经在很多地方被占用了（比如私有字段），另外非数字字母字符多少显得有点神秘。可以看看下面的例子：
const della = #{
name: 'Della',
children: #[
#{
name: 'Huey',
},
#{
name: 'Dewey',
},
#{
name: 'Louie',
},
],
};
优点是这个语法比较简洁。对于一个常用的结构，当然越简单越好。此外，一旦熟悉了这个语法之后，神秘感自然就会越来越淡。
除了特殊的字面量语法，还可以使用工厂函数：
const della = Record({
name: 'Della',
children: Tuple([
Record({
name: 'Huey',
}),
Record({
name: 'Dewey',
}),
Record({
name: 'Louie',
}),
]),
});
如果JavaScript支持Tagged Collection Literals（https://github.com/zkat/proposal-collection-literals，已撤销），这个语法还可能有所改进：
const della = Record!{
name: 'Della',
children: Tuple![
Record!{
name: 'Huey',
},
Record!{
name: 'Dewey',
},
Record!{
name: 'Louie',
},
],
};
唉，即便使用更短的名字，结果看起来还是有点乱：
const R = Record;
const T = Tuple;
const della = R!{
name: 'Della',
children: T![
R!{
name: 'Huey',
},
R!{
name: 'Dewey',
},
R!{
name: 'Louie',
},
],
};
JSON与记录和元组
JSON.stringify()把记录当成对象，把元组当成数组（递归）。
JSON.parseImmutable与JSON.parse()类似，但返回记录而非对象，返回元组而非数组（递归）。
未来：类的实例会按值比较吗？
相比对象和数组，我其实更喜欢使用类作为一个数据容器。因为它可以把名字添加到对象上。为此，我希望将来会有一种类，它的实例不可修改且按值比较。
假如我们还可以深度、非破坏性地更新那些包含由值类型的类产生的对象的数据，那就更好了。
扩展阅读
共享可修改状态的问题及如何避免：https://exploringjs.com/deep-js/ch_shared-mutable-state.html