JavaScript中創建原子的方法總結

前言

原子操作這是Java多線程編程的老生常談了。所謂原子操作是指不會被線程調度機制打斷的操作；這種操作一旦開始，就一直運行到結束，中間不會有任何 context switch （切換到另一個線程）。

當然JS是單線程的，所以不存在線程打斷這么一說，我只是從Java中借引了這么一個概念。如果一段JS代碼在執行過程中沒有未知操作被引入，那么這段代碼就是100%可控和安全的，這就是原子操作。反之非原子操作可能會因為外界操作的引入導致代碼變得難以控制而產生隱晦的bug。

JavaScript中可以通過Object.create(null)來創建原子，這是非常自然而又易于理解的方式。不過也有一些其它的方法來實現相同的效果，雖然在概念上有所不同，但是它們創建的一樣是“原子對象”。

創建原子

使用Object.create()

// 方法1
atom = Object.create(null)

使用Object.setPrototypeOf()

// 方法2
atom = Object.setPrototypeOf(new Object, null)

// OR
atom = Object.setPrototypeOf({}, null)

重置構造器的原型屬性

// 方法3
function MyObject() {
 // ...
}
Object.setPrototypeOf(MyObject.prototype, null);

atom = new MyObject;

重置類的原型

注：“非派生類（沒有extends聲明的類）”，與將一個普通函數用作構造器時的特性基本一致。

class MyClass {
 // ...
}
Object.setPrototypeOf(MyClass.prototype, null);

atom = new MyClass;

使用派生自null值的類

JavaScript在處理extends null時會將MyClass.prototype的原型置為null，因此這個類構建的實例自然就是atom。但是，派生自null值的類無法直接構建，因此需要聲明自己的構造方法（以該方法創建和返回的對象作為this）。

// 方法4
class MyClass extends null {
 constructor() {
 return Object.create(new.target.prototype);
 }
}
atom = new MyClass;

上例在實現構造方法constructor()時是直接引用new.target.prototype來作為原型的，這樣也就可以在new運算時引用到MyClass子類的原型。例如：

// 方法5
class MyClassEx extends MyClass {
 get description() {
 return 'class MyClassEx';
 }
}
atom = new MyClassEx;
console.log(atom.description); // class MyClassEx

使用一般函數并直接返回原子

下面的代碼是兼容構造器、原型繼承和函數調用等方式的。

// 方法6
// （當作為函數調用時,new.target為undefined值）
function MyAtom() {
 return Object.create(new.target && new.target.prototype || null);
}

// 示例1
atom = new MyAtom;
// 示例2
atom = MyAtom();

使用類來創建原子的一個特例

在上述方法4中，由于聲明了extends null，因此類MyClass必須擁有一個自己的構造方法。但事實上在JavaScript中，extends null所表達的含義是：

這是類MyClass不能使用默認的constructor() ——而“通常”必須由用戶代碼來實現構造方法的原因。然而JavaScript只是在靜態語法分析時才通過extends null來識別父類，真正在運行期時，它是通過方法的內部槽([[HomeObject]])來動態查找super的。——由于該內部槽指向類MyClass（或類的原型屬性MyClass.prototype），因此所謂的super其實就是如下的運算值：

// for static class methods
_super = Object.getPrototypeOf(MyClass)

// for instance methods
_super = Object.getPrototypeOf(MyClass.prototype)

既然如此，我們就可以通過如下的代碼來聲明一個“可以創建原子”的類。例如：

// 方法7
Atom = Object.setPrototypeOf(class extends null {}, Object)
atom = new Atom;

在這個方法中，實際上Atom指向類表達式，并且重置了它的原型：

// （如下等價于方法7的第一行代碼）
Atom = class extends null {};
Object.setPrototypeOf(Atom.prototype, null);
Object.setPrototypeOf(Atom, Object);

其中extends null決定了Atom.prototype的原型指向一個null值，而setPrototypeOf(...)決定了當new Atom()時，對象實際上是由Object() ——這個super來創建的。因此，當new Atom時，實際發生的操作是：

// （如下等價于方法7的第二行代碼）
_this = new Object(); // call super()
Object.setPrototypeOf(_this, Atom.prototype); // prototype is null
atom = _this;

所以方法7是一種能夠“利用JavaScript原生構造器”來創建原子的技巧。比如最簡單的獲得一個Arguments()構造器的方法其實是這樣：

let Arguments = Object.setPrototypeOf(class extends null {}, Array);

這樣得到的對象將與JavaScript內置在函數調用中創建的argument完全一致：

// （JavaScript的arguments對象也是原子）
let arguments = new Arguments(1,2,3); // more paraments

不過在ES6中arguments也實現了迭代器界面，因此需要一行額外的代碼來處理之：

// for ES6
Arguments.prototype[Symbol.iterator] = [][Symbol.iterator];

其它

1. 關于映射類

在Metameta( @aimingoo/metameta  （本地下載）)中，可以使用Meta.from()來得到一個映射類，這與上面的方法7是相同的方式：

// 方法8（in metameta）
MyAtomObject = Meta.from(Object);
atom = new MyAtomObject;

有趣的是，這樣得到的“MyAtomObject類”（在Metameta中稱為Objext類）將繼承所有來自Object.xxx的類方法，例如Object.keys()等。這些方法在元系統中也是可以直接使用的。例如：

// (in metameta)
Objext = Meta.from(Object);
Objext.keys(new Objext);

2. 關于extends new.target

上面在方法4中提到extends null相當于將MyClass.prototype的原型設為null，——在方法7中也使用了這一技巧——因此事實上在Metameta( @aimingoo/metameta  （本地下載）)中實現MetaMeta()時，采用的extends new.target也就相當于：

// class MyClass extends new.target ...
Object.setPrototypeOf(MyClass.prototype, new.target)

這一技巧用在類的constructor()方法中，返回一個新的類（類聲明的表達式）。

總結

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