JavaScript：如何在对象中嵌入私有成员
最近，我开发一个项目 Angular Cloud Data Connector, 帮助Angular开发者使用云数据，特别是 Azure移动服务, 使用WEB标准，像索引数据库(indexed DB)。我尝试建立一种方式，使得JavaScript开发者能将私有成员嵌入到一个对象中。
我解决这个问题的技术用到了我命名的闭包空间（closure space）。在这篇入门文章中，我要分享的是如何在你的项目中用它，及它对主流浏览器的性能和内存的影响。
在深入学习前，咱们先说下，你为什么需要用到私有成员（private members）， 还有一种替代方式来模拟私有成员。
如果你想点评本文，尽情推(twitter)我: @deltakosh。
1. 为何要用私有成员（Private
Members）
当你用JavaScript 创建一个对象时，可以声明值成员（value members）。 如果你打算控制对它们的读/写访问操作，可以如下声明:
var entity = {};
entity._property = "hello world";
Object.defineProperty(entity, "property", {
get: function () { return this._property; },
set: function (value) {
this._property = value;
},
enumerable: true,
configurable: true
});
这样实现，你能完全控制读和写操作。问题在于_property 成员仍然可以直接访问和修改。
这也就是为何我们需要更加稳定可靠的方式，声明私有成员，它智能通过对象的方法来访问。
2. 使用闭包空间（Closure Space）
解决方法是使用闭包空间。每当内部函数 (inner fanction) 访问来自外部函数作用域的变量时，浏览器为你分配一段内存空间。有时很取巧，不过就我们的题目来讲，这算是一个完美的解决方案。
我们在上个代码版本中添加这个特性:
var createProperty = function (obj, prop, currentValue)
{
Object.defineProperty(obj, prop,
{
get: function () { return currentValue; },
set: function (value) {
currentValue = value;
},
enumerable: true,
configurable: true });
}
var entity = {};
var myVar = "hello world";createProperty(entity, "property", myVar);
示例中，createProperty 函数有一个 currentValue 变量，存在 get 和 set 方法。此变量会保存到 get 和 set 函数的闭包空间中。现在，只有这两个函数能看到和更新 currentValue 变量! 任务完成!
唯一需要警惕 caveat，警告，注意）的是源值 (myVar) 仍可访问。下面给出另一个更健壮的版本（保护 myVar 变量）:
var createProperty = function (obj, prop) {
var currentValue = obj[prop];
Object.defineProperty(obj, prop, {
get: function () { return currentValue; },
set: function (value) {
currentValue = value;
},
enumerable: true,
configurable: true
});
}
var entity = {
property: "hello world"
};
createProperty(entity, "property");
采用该函数, 即便源值都销毁(destructed，注：意思是不能直接赋值)了。到此大功告成了!
3. 性能考虑Performance
Considerations
现在咱们看看性能。
很明显，比起一个简单的变量，闭包空间，甚或（对象）属性要慢的多，且更消耗资源。这就是本文更多关注普通方式和闭包空间机制差异的原因。
为证明闭包空间机制并不比标准方式更消耗资源， 我写了下面代码做个基准测试：
<!DOCTYPE html>
<html xmlns="https://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
<title></title>
</head>
<style>
html {
font-family: "Helvetica Neue", Helvetica;
}
</style>
<body>
<div id="results">Computing...</div>
<script>
var results = document.getElementById("results");
var sampleSize = 1000000;
var opCounts = 1000000;
var entities = [];
setTimeout(function () {
// Creating entities
for (var index = 0; index < sampleSize; index++) {
entities.push({
property: "hello world (" + index + ")"
});
}
// Random reads
var start = new Date().getTime();
for (index = 0; index < opCounts; index++) {
var position = Math.floor(Math.random() * entities.length);
var temp = entities[position].property;
}
var end = new Date().getTime();
results.innerHTML = "<strong>Results:</strong><br>Using member access: <strong>" + (end - start) + "</strong> ms";
}, 0);
setTimeout(function () {
// Closure space =======================================
var createProperty = function (obj, prop, currentValue) {
Object.defineProperty(obj, prop, {
get: function () { return currentValue; },
set: function (value) {
currentValue = value;
},
enumerable: true,
configurable: true
});
}
// Adding property and using closure space to save private value
for (var index = 0; index < sampleSize; index++) {
var entity = entities[index];
var currentValue = entity.property;
createProperty(entity, "property", currentValue);
}
// Random reads
var start = new Date().getTime();
for (index = 0; index < opCounts; index++) {
var position = Math.floor(Math.random() * entities.length);
var temp = entities[position].property;
}
var end = new Date().getTime();
results.innerHTML += "<br>Using closure space: <strong>" + (end - start) + "</strong> ms";
}, 0);
setTimeout(function () {
// Using local member =======================================
// Adding property and using local member to save private value
for (var index = 0; index < sampleSize; index++) {
var entity = entities[index];
entity._property = entity.property;
Object.defineProperty(entity, "property", {
get: function () { return this._property; },
set: function (value) {
this._property = value;
},
enumerable: true,
configurable: true
});
}
// Random reads
var start = new Date().getTime();
for (index = 0; index < opCounts; index++) {
var position = Math.floor(Math.random() * entities.length);
var temp = entities[position].property;
}
var end = new Date().getTime();
results.innerHTML += "<br>Using local member: <strong>" + (end - start) + "</strong> ms";
}, 0);
</script>
</body>
</html>
我创建了一百万个对象，都有属性成员。要完成下面三个测试：
- 执行 1百万次随机访问属性。
- 执行1百万次随机访问闭包空间实现版本。
- 执行1百万次随机访问常规get/set实现版本。
测试结果参见下面表格和图表:
我们发现，闭包空间实现总是快于常规实现，根据浏览器的不同，还可以做进一步的性能优化。
Chrome 上的性能表现低于预期。或许存在 bug，因此，为确认(存在 bug），我联系了 Google 项目组，描述发生的症状。还有，如果你打算测试在 Microsoft Edge —微软新发布的浏览器，在windows10 中默认安装—中的性能表现，你可以点击下载 。
然而，如果仔细研究，你会发现，使用闭包空间或属性比直接访问变量成员要10倍左右。 因此，使用要恰当且谨慎。
4. 内存占用（Memory Footprint）
我们也得验证该技术不会消耗过多内存。为测试内存占用基准情况，我写了下面代码段：
直接属性引用版本（Reference Code）
var sampleSize = 1000000;
var entities = [];
// Creating entities
for (var index = 0; index < sampleSize; index++) {
entities.push({
property: "hello world (" + index + ")"
});}
常规方式版本（Regular Way，get/set）
var sampleSize = 1000000;
var entities = [];
// Adding property and using local member to save private value
for (var index = 0; index < sampleSize; index++) {
var entity = {};
entity._property = "hello world (" + index + ")";
Object.defineProperty(entity, "property", {
get: function () { return this._property; },
set: function (value) {
this._property = value;
},
enumerable: true,
configurable: true
});
entities.push(entity);
}
闭包空间版本（Closure Space Version）
var sampleSize = 1000000;
var entities = [];
var createProperty = function (obj, prop, currentValue) {
Object.defineProperty(obj, prop, {
get: function () { return currentValue; },
set: function (value) {
currentValue = value;
},
enumerable: true,
configurable: true
});
}
// Adding property and using closure space to save private value
for (var index = 0; index < sampleSize; index++) {
var entity = {};
var currentValue = "hello world (" + index + ")";
createProperty(entity, "property", currentValue);
entities.push(entity);
}
之后，我(在三个主流浏览器上）运行所有的三段代码，启动（浏览器）内嵌的内存性能分析器（本示例中使用 F12 工具条）:
我计算机上运行的结果如下图表：
就闭包空间和常规方式，只有 Chrome上，闭包空间（内存占用）表现稍好，在 IE11 和 Firefox上占用内存反而增多，但是浏览器的比较结果e—对于现代浏览器，用户很可能不会在意这点差别。
更多 JavaSc 实践
或许你会吃惊，微软提供了一批有关开源 Javascript 主题的免费学习材料， 我们正在发起一个任务，关于创建更多 Microsoft Edge 来临 系列。 查看我的文章：
- 基于 HTML5 和 Babylon.JS 开发 WebGL 3D 基础
- 构建单页面应用，基于 ASP.NET 和 AngularJS
- HTML 高级图像技术
或者我们团队系列：
- HTML/JavaScript 性能优化使用技巧 (该系列有7部分，从响应式设计到休闲游戏的性能优化)
- 现代 Web 平台快速起步 (
HTML, CSS, and JS基础) - 开发通用的 Windows Apps，使用 HTML 和 JavaScript 快速起步 (使用你自己的JS构建app)
以及一些免费工具：Visual Studio 社区，Azure 试用版和跨浏览器测试工具用于 Mac, Linux, 或者 Windows。
结论（Conclusion）
如你所见，对于创建真正的私有数据来讲，闭包空间属性（机制）是一个很棒的做法。或许你得面对内存消耗小幅度增加（问题），但就我的看法，这却很合理 (这个代价可以换取相对于常规方法更高的性能增长)。
本文文字及图片出自 OSchina
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