属性描述对象

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概述

JavaScript提供了一个内部数据结构,用来描述一个对象的属性的行为,控制它的行为。这被称为“属性描述对象”(attributes object)。每个属性都有自己对应的属性描述对象,保存该属性的一些元信息。

下面是属性描述对象的一个实例。

{
  value: 123,
  writable: false,
  enumerable: true,
  configurable: false,
  get: undefined,
  set: undefined
}

属性描述对象提供6个元属性。

(1)value

value存放该属性的属性值,默认为undefined

(2)writable

writable存放一个布尔值,表示属性值(value)是否可改变,默认为true

(3)enumerable

enumerable存放一个布尔值,表示该属性是否可枚举,默认为true。如果设为false,会使得某些操作(比如for...in循环、Object.keys())跳过该属性。

(4)configurable

configurable存放一个布尔值,表示“可配置性”,默认为true。如果设为false,将阻止某些操作改写该属性,比如,无法删除该属性,也不得改变该属性的属性描述对象(value属性除外)。也就是说,configurable属性控制了属性描述对象的可写性。

(5)get

get存放一个函数,表示该属性的取值函数(getter),默认为undefined

(6)set

set存放一个函数,表示该属性的存值函数(setter),默认为undefined

Object.getOwnPropertyDescriptor()

Object.getOwnPropertyDescriptor方法可以读出对象自身属性的属性描述对象。

var o = { p: 'a' };

Object.getOwnPropertyDescriptor(o, 'p')
// Object { value: "a",
//   writable: true,
//   enumerable: true,
//   configurable: true
// }

上面代码表示,使用Object.getOwnPropertyDescriptor方法,读取o对象的p属性的属性描述对象。

Object.defineProperty(),Object.defineProperties()

Object.defineProperty方法允许通过定义属性描述对象,来定义或修改一个属性,然后返回修改后的对象。它的格式如下。

Object.defineProperty(object, propertyName, attributesObject)

上面代码中,Object.defineProperty方法接受三个参数,第一个是属性所在的对象,第二个是属性名(它应该是一个字符串),第三个是属性的描述对象。比如,新建一个o对象,并定义它的p属性,写法如下。

var o = Object.defineProperty({}, 'p', {
  value: 123,
  writable: false,
  enumerable: true,
  configurable: false
});

o.p
// 123

o.p = 246;
o.p
// 123
// 因为writable为false,所以无法改变该属性的值

如果属性已经存在,Object.defineProperty方法相当于更新该属性的属性描述对象。

需要注意的是,Object.defineProperty方法和后面的Object.defineProperties方法,都有性能损耗,会拖慢执行速度,不宜大量使用。

如果一次性定义或修改多个属性,可以使用Object.defineProperties方法。

var o = Object.defineProperties({}, {
  p1: { value: 123, enumerable: true },
  p2: { value: 'abc', enumerable: true },
  p3: { get: function () { return this.p1 + this.p2 },
    enumerable:true,
    configurable:true
  }
});

o.p1 // 123
o.p2 // "abc"
o.p3 // "123abc"

上面代码中的p3属性,定义了取值函数get。这时需要注意的是,一旦定义了取值函数get(或存值函数set),就不能将writable设为true,或者同时定义value属性,会报错。

var o = {};

Object.defineProperty(o, 'p', {
  value: 123,
  get: function() { return 456; }
});
// TypeError: Invalid property.
// A property cannot both have accessors and be writable or have a value,

上面代码同时定义了get属性和value属性,结果就报错。

Object.defineProperty()Object.defineProperties()的第三个参数,是一个属性对象。它的writableconfigurableenumerable这三个属性的默认值都为false

var obj = {};
Object.defineProperty(obj, 'foo', { configurable: true });
Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, 'foo')
// {
//   value: undefined,
//   writable: false,
//   enumerable: false,
//   configurable: true
// }

上面代码中,定义obj对象的foo属性时,只定义了可配置性configurabletrue。结果,其他元属性都是默认值。

writable属性为false,表示对应的属性的值将不得改写。

var o = {};

Object.defineProperty(o, 'p', {
  value: "bar"
});

o.p // bar

o.p = 'foobar';
o.p // bar

Object.defineProperty(o, 'p', {
  value: 'foobar',
});
// TypeError: Cannot redefine property: p

上面代码由于writable属性默认为false,导致无法对p属性重新赋值,但是不会报错(严格模式下会报错)。不过,如果再一次使用Object.defineProperty方法对value属性赋值,就会报错。

configurable属性为false,将无法删除该属性,也无法修改attributes对象(value属性除外)。

var o = {};

Object.defineProperty(o, 'p', {
  value: 'bar',
});

delete o.p
o.p // "bar"

上面代码中,由于configurable属性默认为false,导致无法删除某个属性。

enumerable属性为false,表示对应的属性不会出现在for...in循环和Object.keys方法中。

var o = {
  p1: 10,
  p2: 13,
};

Object.defineProperty(o, 'p3', {
  value: 3,
});

for (var i in o) {
  console.log(i, o[i]);
}
// p1 10
// p2 13

上面代码中,p3属性是用Object.defineProperty方法定义的,由于enumerable属性默认为false,所以不出现在for...in循环中。

元属性

属性描述对象的属性,被称为“元属性”,因为它可以看作是控制属性的属性。

可枚举性(enumerable)

JavaScript的最初版本,in 运算符和基于它的for...in循环,会遍历对象实例的所有属性,包括继承的属性。

var obj = {};
'toString' in obj // true

上面代码中,toString不是obj对象自身的属性,但是in运算符也返回true,导致被for...in循环遍历,这显然不太合理。后来就引入了“可枚举性”这个概念,只有可枚举的属性,才会被for...in循环遍历,同时还规定原生继承的属性都是不可枚举的,这样就保证了for...in循环的可用性。

可枚举性(enumerable)用来控制所描述的属性,是否将被包括在for...in循环之中。具体来说,如果一个属性的enumerablefalse,下面三个操作不会取到该属性。

  • for..in循环
  • Object.keys方法
  • JSON.stringify方法

因此,enumerable可以用来设置“秘密”属性。

var o = {a: 1, b: 2};

o.c = 3;
Object.defineProperty(o, 'd', {
  value: 4,
  enumerable: false
});

o.d // 4

for (var key in o) {
  console.log(o[key]);
}
// 1
// 2
// 3

Object.keys(o)  // ["a", "b", "c"]

JSON.stringify(o) // "{a:1, b:2, c:3}"

上面代码中,d属性的enumerablefalse,所以一般的遍历操作都无法获取该属性,使得它有点像“秘密”属性,但不是真正的私有属性,还是可以直接获取它的值。

基本上,JavaScript原生提供的属性都是不可枚举的,用户自定义的属性都是可枚举的。

与枚举性相关的几个操作的区别的是,for...in循环包括继承自原型对象的属性,Object.keys方法只返回对象本身的属性。如果需要获取对象自身的所有属性,不管是否可枚举,可以使用Object.getOwnPropertyNames方法,详见下文。

考虑到JSON.stringify方法会排除enumerablefalse的值,有时可以利用这一点,为对象添加注释信息。

var car = {
  id: 123,
  color: 'red',
  ownerId: 12
};

var owner = {
  id: 12,
  name: 'Jack'
};

Object.defineProperty(car, 'ownerInfo', {
  value: owner,
  enumerable: false
});

car.ownerInfo
// {id: 12, name: "Jack"}

JSON.stringify(car)
//  "{"id": 123,"color": "red","ownerId": 12}"

上面代码中,owner对象作为注释部分,加入car对象。由于ownerInfo属性不可枚举,所以JSON.stringify方法最后输出car对象时,会忽略ownerInfo属性。

这提示我们,如果你不愿意某些属性出现在JSON输出之中,可以把它的enumerable属性设为false

可配置性(configurable)

可配置性(configurable)决定了是否可以修改属性描述对象。也就是说,当configurablefalse的时候,value、writable、enumerable和configurable都不能被修改了。

var o = Object.defineProperty({}, 'p', {
  value: 1,
  writable: false,
  enumerable: false,
  configurable: false
});

Object.defineProperty(o,'p', {value: 2})
// TypeError: Cannot redefine property: p

Object.defineProperty(o,'p', {writable: true})
// TypeError: Cannot redefine property: p

Object.defineProperty(o,'p', {enumerable: true})
// TypeError: Cannot redefine property: p

Object.defineProperties(o,'p',{configurable: true})
// TypeError: Cannot redefine property: p

上面代码首先定义对象o,并且定义o的属性pconfigurablefalse。然后,逐一改动valuewritableenumerableconfigurable,结果都报错。

需要注意的是,writable只有在从false改为true会报错,从true改为false则是允许的。

var o = Object.defineProperty({}, 'p', {
  writable: true,
  configurable: false
});

Object.defineProperty(o,'p', {writable: false})
// 修改成功

至于value,只要writableconfigurable有一个为true,就允许改动。

var o1 = Object.defineProperty({}, 'p', {
  value: 1,
  writable: true,
  configurable: false
});

Object.defineProperty(o1,'p', {value: 2})
// 修改成功

var o2 = Object.defineProperty({}, 'p', {
  value: 1,
  writable: false,
  configurable: true
});

Object.defineProperty(o2,'p', {value: 2})
// 修改成功

另外,configurablefalse时,直接对该属性赋值,不报错,但不会成功。

var o = Object.defineProperty({}, 'p', {
  value: 1,
  configurable: false
});

o.p = 2;
o.p // 1

上面代码中,o对象的p属性是不可配置的,对它赋值是不会生效的。

可配置性决定了一个变量是否可以被删除(delete)。

var o = Object.defineProperties({}, {
  p1: { value: 1, configurable: true },
  p2: { value: 2, configurable: false }
});

delete o.p1 // true
delete o.p2 // false

o.p1 // undefined
o.p2 // 2

上面代码中的对象o有两个属性,p1是可配置的,p2是不可配置的。结果,p2就无法删除。

需要注意的是,当使用var命令声明变量时,变量的configurablefalse

var a1 = 1;

Object.getOwnPropertyDescriptor(this,'a1')
// Object {
//  value: 1,
//  writable: true,
//  enumerable: true,
//  configurable: false
// }

而不使用var命令声明变量时(或者使用属性赋值的方式声明变量),变量的可配置性为true

a2 = 1;

Object.getOwnPropertyDescriptor(this,'a2')
// Object {
//  value: 1,
//  writable: true,
//  enumerable: true,
//  configurable: true
// }

// 或者写成

window.a3 = 1;

Object.getOwnPropertyDescriptor(window, 'a3')
// Object {
//  value: 1,
//  writable: true,
//  enumerable: true,
//  configurable: true
// }

上面代码中的this.a3 = 1a3 = 1是等价的写法。window指的是浏览器的顶层对象。

这种差异意味着,如果一个变量是使用var命令生成的,就无法用delete命令删除。也就是说,delete只能删除对象的属性。

var a1 = 1;
a2 = 1;

delete a1 // false
delete a2 // true

a1 // 1
a2 // ReferenceError: a2 is not defined

可写性(writable)

可写性(writable)决定了属性的值(value)是否可以被改变。

var o = {};

Object.defineProperty(o, 'a', {
  value: 37,
  writable: false
});

o.a // 37
o.a = 25;
o.a // 37

上面代码将o对象的a属性可写性设为false,然后改变这个属性的值,就不会有任何效果。

注意,正常模式下,对可写性为false的属性赋值不会报错,只会默默失败。但是,严格模式下会报错,即使是对a属性重新赋予一个同样的值。

关于可写性,还有一种特殊情况。就是如果原型对象的某个属性的可写性为false,那么派生对象将无法自定义这个属性。

var proto = Object.defineProperty({}, 'foo', {
  value: 'a',
  writable: false
});

var o = Object.create(proto);

o.foo = 'b';
o.foo // 'a'

上面代码中,对象protofoo属性不可写,结果proto的派生对象o,也不可以再自定义这个属性了。在严格模式下,这样做还会抛出一个错误。但是,有一个规避方法,就是通过覆盖属性描述对象,绕过这个限制,原因是这种情况下,原型链会被完全忽视。

Object.defineProperty(o, 'foo', {
  value: 'b'
});

o.foo // 'b'

Object.getOwnPropertyNames()

Object.getOwnPropertyNames方法返回直接定义在某个对象上面的全部属性的名称,而不管该属性是否可枚举。

var o = Object.defineProperties({}, {
  p1: { value: 1, enumerable: true },
  p2: { value: 2, enumerable: false }
});

Object.getOwnPropertyNames(o)
// ["p1", "p2"]

一般来说,系统原生的属性(即非用户自定义的属性)都是不可枚举的。

// 比如,数组实例自带length属性是不可枚举的
Object.keys([]) // []
Object.getOwnPropertyNames([]) // [ 'length' ]

// Object.prototype对象的自带属性也都是不可枚举的
Object.keys(Object.prototype) // []
Object.getOwnPropertyNames(Object.prototype)
// ['hasOwnProperty',
//  'valueOf',
//  'constructor',
//  'toLocaleString',
//  'isPrototypeOf',
//  'propertyIsEnumerable',
//  'toString']

上面代码可以看到,数组的实例对象([])没有可枚举属性,不可枚举属性有length;Object.prototype对象也没有可枚举属性,但是有不少不可枚举属性。

Object.prototype.propertyIsEnumerable()

对象实例的propertyIsEnumerable方法用来判断一个属性是否可枚举。

var o = {};
o.p = 123;

o.propertyIsEnumerable('p') // true
o.propertyIsEnumerable('toString') // false

上面代码中,用户自定义的p属性是可枚举的,而继承自原型对象的toString属性是不可枚举的。

存取器(accessor)

除了直接定义以外,属性还可以用存取器(accessor)定义。其中,存值函数称为setter,使用set命令;取值函数称为getter,使用get命令。

存取器提供的是虚拟属性,即该属性的值不是实际存在的,而是每次读取时计算生成的。利用这个功能,可以实现许多高级特性,比如每个属性禁止赋值。

var o = {
  get p() {
    return 'getter';
  },
  set p(value) {
    console.log('setter: ' + value);
  }
};

上面代码中,o对象内部的getset命令,分别定义了p属性的取值函数和存值函数。定义了这两个函数之后,对p属性取值时,取值函数会自动调用;对p属性赋值时,存值函数会自动调用。

o.p // "getter"
o.p = 123 // "setter: 123"

注意,取值函数Getter不能接受参数,存值函数Setter只能接受一个参数(即属性的值)。另外,对象也不能有与取值函数同名的属性。比如,上面的对象o设置了取值函数p以后,就不能再另外定义一个p属性。

存取器往往用于,属性的值需要依赖对象内部数据的场合。

var o ={
  $n : 5,
  get next() { return this.$n++ },
  set next(n) {
    if (n >= this.$n) this.$n = n;
    else throw '新的值必须大于当前值';
  }
};

o.next // 5

o.next = 10;
o.next // 10

上面代码中,next属性的存值函数和取值函数,都依赖于对内部属性$n的操作。

存取器也可以通过Object.defineProperty定义。

var d = new Date();

Object.defineProperty(d, 'month', {
  get: function () {
    return d.getMonth();
  },
  set: function (v) {
    d.setMonth(v);
  }
});

上面代码为Date的实例对象d,定义了一个可读写的month属性。

存取器也可以使用Object.create方法定义。

var o = Object.create(Object.prototype, {
  foo: {
    get: function () {
      return 'getter';
    },
    set: function (value) {
      console.log('setter: '+value);
    }
  }
});

如果使用上面这种写法,属性foo必须定义一个属性描述对象。该对象的getset属性,分别是foo的取值函数和存值函数。

利用存取器,可以实现数据对象与DOM对象的双向绑定。

Object.defineProperty(user, 'name', {
  get: function () {
    return document.getElementById('foo').value;
  },
  set: function (newValue) {
    document.getElementById('foo').value = newValue;
  },
  configurable: true
});

上面代码使用存取函数,将DOM对象foo与数据对象username属性,实现了绑定。两者之中只要有一个对象发生变化,就能在另一个对象上实时反映出来。

对象的拷贝

有时,我们需要将一个对象的所有属性,拷贝到另一个对象。ES5没有提供这个方法,必须自己实现。

var extend = function (to, from) {
  for (var property in from) {
    to[property] = from[property];
  }

  return to;
}

extend({}, {
  a: 1
})
// {a: 1}

上面这个方法的问题在于,如果遇到存取器定义的属性,会只拷贝值。

extend({}, {
  get a() { return 1 }
})
// {a: 1}

为了解决这个问题,我们可以通过Object.defineProperty方法来拷贝属性。

var extend = function (to, from) {
  for (var property in from) {
    Object.defineProperty(
      to,
      property,
      Object.getOwnPropertyDescriptor(from, property)
    );
  }

  return to;
}

extend({}, { get a(){ return 1 } })
// { get a(){ return 1 } })

这段代码还是有问题,拷贝某些属性时会失效。

extend(document.body.style, {
  backgroundColor: "red"
});

上面代码的目的是,设置document.body.style.backgroundColor属性为red,但是实际上网页的背景色并不会变红。但是,如果用第一种简单拷贝的方法,反而能够达到目的。这提示我们,可以把两种方法结合起来,对于简单属性,就直接拷贝,对于那些通过属性描述对象设置的属性,则使用Object.defineProperty方法拷贝。

var extend = function (to, from) {
  for (var property in from) {
    var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(from, property);

    if (descriptor && ( !descriptor.writable
      || !descriptor.configurable
      || !descriptor.enumerable
      || descriptor.get
      || descriptor.set)) {
      Object.defineProperty(to, property, descriptor);
    } else {
      to[property] = from[property];
    }
  }
}

上面的这段代码,可以很好地拷贝对象所有可遍历(enumerable)的属性。

控制对象状态

JavaScript提供了三种方法,精确控制一个对象的读写状态,防止对象被改变。最弱一层的保护是Object.preventExtensions,其次是Object.seal,最强的Object.freeze

Object.preventExtensions()

Object.preventExtensions方法可以使得一个对象无法再添加新的属性。

var o = new Object();

Object.preventExtensions(o);

Object.defineProperty(o, 'p', {
  value: 'hello'
});
// TypeError: Cannot define property:p, object is not extensible.

o.p = 1;
o.p // undefined

如果是在严格模式下,则会抛出一个错误。

(function () {
  'use strict';
  o.p = '1'
}());
// TypeError: Can't add property bar, object is not extensible

不过,对于使用了preventExtensions方法的对象,可以用delete命令删除它的现有属性。

var o = new Object();
o.p = 1;

Object.preventExtensions(o);

delete o.p;
o.p // undefined

Object.isExtensible()

Object.isExtensible方法用于检查一个对象是否使用了Object.preventExtensions方法。也就是说,检查是否可以为一个对象添加属性。

var o = new Object();

Object.isExtensible(o) // true
Object.preventExtensions(o);
Object.isExtensible(o) // false

上面代码新生成了一个o对象,对该对象使用Object.isExtensible方法,返回true,表示可以添加新属性。对该对象使用Object.preventExtensions方法以后,再使用Object.isExtensible方法,返回false,表示已经不能添加新属性了。

Object.seal()

Object.seal方法使得一个对象既无法添加新属性,也无法删除旧属性。

var o = {
  p: 'hello'
};

Object.seal(o);

delete o.p;
o.p // "hello"

o.x = 'world';
o.x // undefined

上面代码中,一个对象执行Object.seal方法以后,就无法添加新属性和删除旧属性了。

Object.seal实质是把属性描述对象的configurable属性设为false,因此属性描述对象不再能改变了。

var o = {
  p: 'a'
};

// seal方法之前
Object.getOwnPropertyDescriptor(o, 'p')
// Object {
//   value: "a",
//   writable: true,
//   enumerable: true,
//   configurable: true
// }

Object.seal(o);

// seal方法之后
Object.getOwnPropertyDescriptor(o, 'p')
// Object {
//   value: "a",
//   writable: true,
//   enumerable: true,
//   configurable: false
// }

Object.defineProperty(o, 'p', {
  enumerable: false
})
// TypeError: Cannot redefine property: p

上面代码中,使用Object.seal方法之后,属性描述对象的configurable属性就变成了false,然后改变enumerable属性就会报错。

可写性(writable)有点特别。如果writablefalse,使用Object.seal方法以后,将无法将其变成true;但是,如果writabletrue,依然可以将其变成false

var o1 = Object.defineProperty({}, 'p', {
  writable: false
});
Object.seal(o1);
Object.defineProperty(o1, 'p', {
  writable:true
})
// Uncaught TypeError: Cannot redefine property: p

var o2 = Object.defineProperty({}, 'p', {
  writable: true
});
Object.seal(o2);
Object.defineProperty(o2, 'p', {
  writable:false
});

Object.getOwnPropertyDescriptor(o2, 'p')
// {
//   value: '',
//   writable: false,
//   enumerable: true,
//   configurable: false
// }

上面代码中,同样是使用了Object.seal方法,如果writable原为false,改变这个设置将报错;如果原为true,则不会有问题。

至于属性对象的value是否可改变,是由writable决定的。

var o = { p: 'a' };
Object.seal(o);
o.p = 'b';
o.p // 'b'

上面代码中,Object.seal方法对p属性的value无效,是因为此时p属性的writabletrue

Object.isSealed()

Object.isSealed方法用于检查一个对象是否使用了Object.seal方法。

var o = { p: 'a' };

Object.seal(o);
Object.isSealed(o) // true

这时,Object.isExtensible方法也返回false

var o = { p: 'a' };

Object.seal(o);
Object.isExtensible(o) // false

Object.freeze()

Object.freeze方法可以使得一个对象无法添加新属性、无法删除旧属性、也无法改变属性的值,使得这个对象实际上变成了常量。

var o = {
  p: 'hello'
};

Object.freeze(o);

o.p = 'world';
o.p // hello

o.t = 'hello';
o.t // undefined

上面代码中,对现有属性重新赋值(o.p = 'world')或者添加一个新属性,并不会报错,只是默默地失败。但是,如果是在严格模式下,就会报错。

var o = {
  p: 'hello'
};

Object.freeze(o);

// 对现有属性重新赋值
(function () {
  'use strict';
  o.p = 'world';
}())
// TypeError: Cannot assign to read only property 'p' of #<Object>

// 添加不存在的属性
(function () {
  'use strict';
  o.t = 123;
}())
// TypeError: Can't add property t, object is not extensible

Object.isFrozen()

Object.isFrozen方法用于检查一个对象是否使用了Object.freeze()方法。

var obj = {
  p: 'hello'
};

Object.freeze(obj);
Object.isFrozen(obj) // true

前面说过,如果一个对象被冻结,再对它的属性赋值,在严格模式下会报错。Object.isFrozen方法可以防止发生这样的错误。

var obj = {
  p: 'hello'
};

Object.freeze(obj);

if (!Object.isFrozen(obj)) {
  obj.p = 'world';
}

上面代码中,确认obj没有被冻结后,再对它的属性赋值,就不会报错了。

局限性

上面的方法锁定对象的可写性有一个漏洞,依然可以通过改变原型对象,来为对象增加属性。

var obj = new Object();
Object.preventExtensions(obj);

var proto = Object.getPrototypeOf(obj);
proto.t = 'hello';
obj.t
// hello

一种解决方案是,把原型也冻结住。

var obj = Object.seal(
  Object.create(
    Object.freeze({x: 1}),
    {
      y: {
        value: 2,
        writable: true
      }
    }
  )
);

Object.getPrototypeOf(obj).hello = "hello";
obj.hello // undefined

另外一个局限是,如果属性值是对象,上面这些方法只能冻结属性指向的对象,而不能冻结对象本身的内容。

var obj = {
  foo: 1,
  bar: ['a', 'b']
};
Object.freeze(obj);

obj.bar.push('c');
obj.bar // ["a", "b", "c"]

上面代码中,obj.bar属性指向一个数组,obj对象被冻结以后,这个指向无法改变,即无法指向其他值,但是所指向的数组是可以改变的。

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