Три особенности JavaScript, о которых полезно знать каждому Java/C-разработчику

Иногда JavaScript может вводить разработчика в заблуждение, а иногда — доводить до белого каления из-за своей неполной консистентности. Есть в JavaScript некоторые вещи, которые только запутывают и сбивают с толку. Самые известные из них оператор with, неявные глобальные переменные и странное поведение при операции сравнения.

Пожалуй, вокруг JavaScript разгоралось больше всего споров в истории программирования. Помимо его недостатков (отчасти рассмотренных в новых спецификациях ECMAScript), большинство программистов недовольны следующими моментами:

• DOM, который многие ошибочно считают эквивалентом самого языка JavaScript, обладает очень неудачным API.
• Когда переходишь на JavaScript с языков С и Java, то попадаешь в ловушку синтаксиса, который устроен не так, как в императивных языках. Это очень часто приводит к багам и сильно раздражает.

В результате JavaScript обрёл довольно плохую репутацию, которой он, в общем-то, не заслуживает. И чаще всего это связано с тем, что многие разработчики переносят на JavaScript свой опыт работы на Java или С/С++. Здесь разобраны три наиболее трудных случая, демонстрирующих разницу в подходах между Java и JavaScript.

Область видимости

Большинство разработчиков переходят на JavaScript в связи с необходимостью. И почти все повторяют одну ошибку — начинают писать код, не изучив предварительно особенности языка. Очень многие хотя бы раз испытывают затруднения с областями видимости.

Синтаксис JavaScript очень похож на используемый в семействе С, с его фигурными скобками, разделяющими конструкции функций, if и for. Поэтому многие разработчики предполагают, что и область видимости на уровне блоков устроена по аналогичным принципам. К сожалению, это не так.

Во-первых, область видимости переменных определяется функциями, а не скобками. То есть if и for не создают новую область видимости, а объявленная в их конструкциях переменная, на самом деле, «поднимается». То есть создаётся она в начале самой первой функции, в которой она объявлена, иными словами — в глобальной области видимости.

Во-вторых, наличие оператора with делает область видимости JavaScript динамической, её нельзя определить до начала выполнения программы. Лучше вообще избегать использования with, без него JavaScript превращается в язык, использующий лексические области видимости. То есть достаточно будет прочитать код, чтобы понять для себя все области видимости.

Формально, в JavaScript существует четыре способа включения идентификатора в область видимости:

• Согласно стандарту языка: по умолчанию, все области содержат идентификаторы this и arguments.
• На основе формальных параметров: область видимости любого формального параметра функции ограничена телом функции.
• С помощью объявления функций.
• С помощью объявления переменных.

Но нужно помнить об одном моменте: объявление (неявное) переменных без использования var приводит к неявному определению глобальной области видимости. То же самое относится и к указателю this, когда функция вызывается без явной привязки.

Прежде чем перейти к деталям, следует порекомендовать использовать строгий режим ('use strict';) и помещать все объявления переменных и функций в начало каждой функции. Избегайте объявления переменных и функций внутри блоков for и if.

Поднятие

Этот термин применяется для упрощённого описания того, как на самом деле осуществляется объявление. Поднимаемые переменные объявляются в самом начале содержащих их функций, а затем инициализируются как undefined. Присваивание осуществляется непосредственно в той строке, где происходит объявление.

Рассмотрим пример:

function myFunction() {
  console.log(i);
  var i = 0;
  console.log(i);
  if (true) {
    var i = 5;
    console.log(i);
  }
  console.log(i);
}

Как вы думаете, какие значения будут выведены на экран?

undefined
0
5
5

Оператор var не объявляет локальную копию переменной i внутри блока if. Вместо этого он перезаписывает уже объявленную ранее. Обратите внимание, что первый оператор console.log выводит действительное значение переменной i, инициализированной как undefined. А если перейти в строгий режим? В строгом режиме переменные должны объявляться до того, как они будут использованы, однако движок JavaScript не потребует это сделать. Кстати, имейте в виду, что от вас не потребуют и переобъявления var. Если вам нужно выловить подобные баги, то воспользуйтесь инструментами вроде JSHint или JSLint.

Давайте рассмотрим пример, демонстрирующий другой способ объявления переменных, который может привести к ошибкам:

var notNull = 1;
function test() {
  if (!notNull) {
    console.log("Null-ish, so far", notNull);
    for(var notNull = 10; notNull <= 0; notNull++){
      //..
    }
    console.log("Now it's not null", notNull);
  }
  console.log(notNull);
}

В этом примере блок if выполняется, потому что локальная копия переменной notNull объявлена внутри функции test() и поднята. Свою роль здесь играет и операция приведения типа.

Функциональные выражения и объявления функций

Поднятие может применяться не только к переменным, но также и к функциональным выражениям, которые фактически являются переменными, и к объявлениям функций. Здесь лишь вскользь упомянуто об этой особенности. Если кратко, то объявления функций ведут себя в целом как функциональные выражения, за исключением того, что их объявления размещаются в начале их области видимости.

Вот пример объявления функции:

function foo() {
    // A function declaration
    function bar() {
        return 3;
    }
    return bar();

    // This function declaration will be hoisted and overwrite the previous one
    function bar() {
        return 8;
    }
}

А теперь сравните с примером функционального выражения:

function foo() {
    // A function expression
    var bar = function() {
        return 3;
    };
    return bar();

    // The variable bar already exists, and this code will never be reached
    var bar = function() {
        return 8;
    };
}

Для более глубокого понимания вопроса стоит обратиться к публикациям, указанным в конце поста.

With

В этом примере отражена ситуация, когда область видимости можно определить лишь во время выполнения:

function foo(y) {
  var x = 123;
  with(y) {
    return x;
  }
}

Если y имеет поле x, тогда функция foo() вернёт y.x, в противном случае — 123. Подобная практика может привести к возникновению ошибок на стадии выполнения, так что рекомендуется избегать использования оператора with.

Взгляд в будущее: ECMAScript 6

Спецификации ECMAScript 6 позволят внедрить пятый способ определения области видимости на уровне блоков: оператор let.

function myFunction() {
  console.log(i);
  var i = 0;
  console.log(i);
  if (false) {
    let i = 5;
    console.log(i);
  }
  console.log(i);
}

В ECMAScript 6 объявление i внутри if с помощью let позволит создавать новую локальную переменную в блоке if. В качестве нестандартной альтернативы можно объявлять блоки let:

var i = 6;
let (i = 0, j = 2) {
  /* Other code here */
}
// prints 6
console.log(i);

В этом примере переменные i и j будут существовать только внутри блока. На момент написания поста только в Chrome поддерживается использование let.

В других языках

Ниже представлена сравнительная таблица особенностей реализации областей видимости в разных языках:

Свойство	Java	Python	JavaScript	Примечание
Область видимости	Лексическая (блоки)	Лексическая (функции, классы или модули)	Да	Работает совсем не так, как в Java или С.
Блочная область видимости	Да	Нет	В связке с let (ES6)	Работает совсем не так, как в Java.
Поднимание	Нет	Нет	Да	Для объявления переменных, функций и функциональных выражений.

Функции

Ещё одним камнем преткновения в JavaScript зачастую становятся функции. Причина в том, что в императивных языках вроде Java используется совсем иная концепция. JavaScript относится к функциональным языкам программирования. Правда, он не чисто функциональный, всё-таки в нём явно прослеживается императивный стиль и поощряется мутабельность. Но как бы то ни было, JavaScript может быть использован исключительно как функциональный язык, без какого-либо внешнего воздействия на вызовы функций.

В JavaScript с функциями можно обращаться как с любыми другими типами данных, например, String или Number. Их можно хранить в переменных и массивах, передавать в качестве аргументов другим функциям и возвращать другими функциями. У них могут быть свойства, их можно динамически изменять, и всё это благодаря объектам.

Для многих новичков в JavaScript удивителен тот факт, что функции здесь являются объектами. Конструктор Function создаёт объект Function:

var func = new Function(['a', 'b', 'c'], '');

Это почти аналогично:

function func(a, b, c) { }

Почти — потому что использование конструктора менее эффективно. Он генерирует анонимную функцию и не создаёт замыкания для её контекста. Объекты Function всегда создаются в глобальной области видимости.

Function, как разновидность функций, основана на базе Object. Это хорошо видно, если разобрать любую объявляемую нами функцию:

function test() {}
//  prints  "object"
console.log(typeof test.prototype);
//  prints  function Function() { [native code] }
console.log(test.constructor);

Это значит, что у функции есть свойства. Некоторые из них назначаются при создании. Например name или length, возвращающие, соответственно, наименование и количество аргументов в определении функции.

function func(a, b, c) { }
//  prints "func"
console.log(func.name);
//  prints 3
console.log(func.length);

Любой функции можно задать и другие свойства, по своему усмотрению:

function test() {
  console.log(test.custom);
}
test.custom = 123;
//  prints 123
test();

В других языках

Сравнительная таблица реализаций функций в разных языках:

Свойство	Java	Python	JavaScript	Примечание
Функции как встроенные типы	Лямбды, Java 8	Да	Да
Шаблон коллбэков/команд	Объекты (или лямбды для Java 8)	Да	Да	Функции (коллбэки)
Динамическое создание	Нет	Нет	eval (объект Function)	eval вызывает вопросы с точки зрения безопасности, объекты Function могут работать непредсказуемо
Свойства	Нет	Нет	Могут иметь свойства	Доступ к свойствам функций можно ограничить

Замыкания

JavaScript был первым из основных языков программирования, в котором появились замыкания. Как вы, вероятно, знаете, в Java и Python долгое время были упрощённые версии замыканий, когда можно было только считывать некоторые значения из объемлющих областей видимости. Скажем, в Java анонимный вложенный класс обеспечивает функциональность, аналогичную замыканиям (с некоторыми ограничениями). Например, в их областях видимости могут использоваться только финальные локальные переменные. Точнее, могут быть считаны их значения.

В JavaScript имеется полный доступ к внешним переменным и функциям внешней области видимости. Их можно считывать, записывать и, при необходимости, даже скрывать с помощью локальных определений. Примеры этого были неоднократно представлены в первой главе.

Ещё интереснее то, что созданная в замыкании функция «помнит» окружение, в котором она была создана. Комбинируя замыкания и вложенность функций, можно сделать так, что внешние функции будут возвращать внутренние без их исполнения. Более того, локальные переменные внешних функций могут сохраняться в замыкании внутренней функции ещё долгое время после исполнения той, где они объявлялись последний раз. Это довольно мощный инструмент, но у него есть один недостаток: распространённая проблема утечки памяти в JavaScript-приложениях.

Для лучшего понимания всего вышесказанного, давайте разберём несколько примеров.

function makeCounter () {
  var i = 0;

  return function displayCounter () {
    console.log(++i);
  };
}
var counter = makeCounter();
//  prints 1
counter();
//  prints 2
counter();

Функция makeCounter() создаёт и возвращает другую функцию, которая сохраняет связь со своим родительским окружением. Хотя исполнение makeCounter() закончилось с присвоением переменной counter, локальная переменная i сохраняется в замыкании displayCounter, внутри тела которого можно получить к ней доступ.

Если снова запустить makeCounter(), то она создаст новое замыкание с другим начальным значением i:

var counterBis = makeCounter();
//  prints 1
counterBis();
//  prints 3
counter();
//  prints 2
counterBis();

Можно сделать и так, что makeCounter() примет аргумент:

function makeCounter(i) {
  return function displayCounter () {
    console.log(++i);
  };
}
var counter = makeCounter(10);
//  prints 11
counter();
//  prints 12
counter();

Аргументы внешних функций также хранятся в замыкании, так что нам не нужно объявлять локальную переменную. При каждом вызове makeCounter() будет запоминаться установленное нами начальное значение, от которого и будет вестись отсчёт.

Замыкания крайне важны для многих фундаментальных вещей в JavaScript: пространства имён, модулей, закрытых переменных, мемоизации и т.д. Например, вот так можно смоделировать закрытую переменную для объекта:

function Person(name) {
  return {
    setName: function(newName) {
      if (typeof newName === 'string' && newName.length > 0) {
        name = newName;
      } else {
        throw new TypeError("Not a valid name");
      }
    },
    getName: function () {
      return name;
    }
  };
}

var p = Person("Marcello");

// prints "Marcello"
a.getName();

// Uncaught TypeError: Not a valid name
a.setName();

// Uncaught TypeError: Not a valid name
a.setName(2);
a.setName("2");

// prints "2"
a.getName();

Таким образом можно создавать обёртку для имени свойства с нашими собственными сеттером и геттером. В ES 5 это стало делать гораздо проще, поскольку можно создавать объекты с сеттерами/геттерами для их свойств и тонко настраивать доступ к этим свойствам.

В других языках

Сравнительная таблица реализаций замыканий в разных языках:

Свойство	Java	Python	JavaScript	Примечание
Замыкание	С ограниченными возможностями, только чтение, в анонимных вложенных классах	С ограниченными возможностями, только чтение, во вложенных определениях	Да	Утечки памяти
Шаблон мемоизации	Необходимо использовать совместно используемые объекты	Возможно с использованием списков или словарей	Да	Лучше использовать отложенные вычисления
Шаблон пространства имён/модуля	Не нужно	Не нужно	Да
Шаблон приватных атрибутов	Не нужно	Невозможно	Да	Может ввести в заблуждение

Заключение

Итак, в этой статье описаны три особенности JavaScript, которые чаще всего сбивают с толку разработчиков, ранее работавших на других языках программирования, особенно на Java и С. Если вы хотите глубже изучить затронутые темы, можно почитать эти ресурсы:

• Scoping in JavaScript
• Function Declarations vs Function Expressions
• Let statement and let blocks