JavaScript是一种轻量级的脚本语言。所谓“脚本语言”,指的是它不具备开发操作系统的能力,而是只用来编写控制其他大型应用程序的“脚本”。
JavaScript 堪称世界上被人误解最深的编程语言。虽然常被嘲为“玩具语言”,但在它看似简洁的外衣下,还隐藏着强大的语言特性。 JavaScript 目前广泛应用于众多知名应用中,对于网页和移动开发者来说,JavaScript十分重要。
JavaScript是一种嵌入式(embedded)语言。它本身提供的核心语法,规模相当小,只能用来做一些数学和逻辑运算。JavaScript本身不提供任何与I/O(输入/输出)相关的API,都要靠宿主环境(host)提供,任何与外界沟通的机制都是由宿主环境提供的。
浏览器是最常见的宿主环境,但在非常多的其他程序中也包含 JavaScript 解释器,如 Adobe Acrobat、Photoshop、SVG 图像、Yahoo! 的 Widget 引擎,以及 Node.js 之类的服务器端环境。JavaScript 的实际应用远不止这些,除此之外还有 NoSQL 数据库(如开源的 Apache CouchDB)、嵌入式计算机,以及包括 GNOME (注:GNU/Linux 上最流行的 GUI 之一)在内的桌面环境等等。
以下两节的介绍源自阮一峰的JavaScript 标准参考教程(alpha)
JavaScript因为互联网而生,紧随着浏览器的出现而问世。回顾它的历史,就要从浏览器的历史讲起。
1992年底,美国国家超级电脑应用中心(NCSA)开始开发一个独立的浏览器,叫做Mosaic。这是人类历史上第一个浏览器,从此网页可以在图形界面的窗口浏览。
1994年10月,NCSA的一个主要程序员Marc Andreessen联合风险投资家Jim Clark,成立了Mosaic通信公司(Mosaic Communications),不久后改名为Netscape。这家公司的方向,就是在Mosaic的基础上,开发面向普通用户的新一代的浏览器Netscape Navigator。
1994年12月,Navigator发布了1.0版,市场份额一举超过90%。
Netscape公司很快发现,Navigator浏览器需要一种可以嵌入网页的脚本语言,用来控制浏览器行为。当时,网速很慢而且上网费很贵,有些操作不宜在服务器端完成。比如,如果用户忘记填写“用户名”,就点了“发送”按钮,到服务器再发现这一点就有点太晚了,最好能在用户发出数据之前,就告诉用户“请填写用户名”。这就需要在网页中嵌入小程序,让浏览器检查每一栏是否都填写了。
管理层对这种浏览器脚本语言的设想是:功能不需要太强,语法较为简单,容易学习和部署。那一年,正逢Sun公司的Oak语言更名为Java,市场大肆宣传“一次编写到处运行(Write Once,Run Anywhere)”推广的非常成功。Netscape公司决定与Sun公司合作,浏览器支持嵌入Java小程序(后来称为Java applet)。但是,浏览器脚本语言是否就选用Java,则存在争论。后来,还是决定不使用Java,因为网页小程序不需要Java这么“重”的语法。但是,同时也决定脚本语言的语法要接近Java,并且可以支持Java程序。这些设想直接排除了使用现存语言,比如Perl、Python和TCL。
1995年,Netscape公司雇佣了程序员Brendan Eich 布兰登·艾奇开发这种网页脚本语言。Brendan Eich有很强的函数式编程背景,希望以Scheme语言(函数式语言鼻祖LISP语言的一种方言)为蓝本,实现这种新语言。
1995年5月,Brendan Eich只用了10天,就设计完成了这种语言的第一版。它是一个大杂烩,语法有多个来源:
- 基本语法:借鉴C语言和Java语言。
- 数据结构:借鉴Java语言,包括将值分成原始值和对象两大类。
- 函数的用法:借鉴Scheme语言和Awk语言,将函数当作第一等公民,并引入闭包。
- 原型继承模型:借鉴Self语言(Smalltalk的一种变种)。
- 正则表达式:借鉴Perl语言。
- 字符串和数组处理:借鉴Python语言。
为了保持简单,这种脚本语言缺少一些关键的功能,比如块级作用域、模块、子类型(subtyping)等等,但是可以利用现有功能找出解决办法。这种功能的不足,直接导致了后来JavaScript的一个显著特点:对于其他语言,你需要学习语言的各种功能,而对于JavaScript,你常常需要学习各种解决问题的模式。而且由于来源多样,从一开始就注定,JavaScript的编程风格是函数式编程和面向对象编程的一种混合体。
Netscape公司的这种浏览器脚本语言,最初名字叫做Mocha,1995年9月改为LiveScript。12月,Netscape公司与Sun公司(Java语言的发明者和所有者)达成协议,后者允许将这种语言叫做JavaScript。这样一来,Netscape公司可以借助Java语言的声势,而Sun公司则将自己的影响力扩展到了浏览器。
之所以起这个名字,并不是因为JavaScript本身与Java语言有多么深的关系(事实上,两者关系并不深),而是因为Netscape公司已经决定,使用Java语言开发网络应用程序,JavaScript可以像胶水一样,将各个部分连接起来。当然,后来的历史是Java语言的浏览器插件失败了,JavaScript反而发扬光大。
1995年12月4日,Netscape公司与Sun公司联合发布了JavaScript语言。
1996年3月,Navigator 2.0浏览器正式内置了JavaScript脚本语言。
Netscape推出javascript的几个月之后,微软模仿JavaScript开发了一种相近的语言,取名为JScript(JavaScript是Netscape的注册商标,微软不能用),首先内置于IE 3.0。Netscape公司面临丧失浏览器脚本语言的主导权的局面。
1996年11月,Netscape公司决定将JavaScript提交给国际标准化组织ECMA(European Computer Manufacturers Association),希望JavaScript能够成为国际标准,以此抵抗微软。ECMA的39号技术委员会(Technical Committee 39)负责制定和审核这个标准,成员由业内的大公司派出的工程师组成,目前共25个人。该委员会定期开会,所有的邮件讨论和会议记录,都是公开的。
1997年7月,ECMA组织发布262号标准文件(ECMA-262)的第一版,规定了浏览器脚本语言的标准,并将这种语言称为ECMAScript。这个版本就是ECMAScript 1.0版。之所以不叫JavaScript,一方面是由于商标的关系,Java是Sun公司的商标,根据一份授权协议,只有Netscape公司可以合法地使用JavaScript这个名字,且JavaScript已经被Netscape公司注册为商标,另一方面也是想体现这门语言的制定者是ECMA,不是Netscape,这样有利于保证这门语言的开放性和中立性。因此,ECMAScript和JavaScript的关系是,前者是后者的规格,后者是前者的一种实现。在日常场合,这两个词是可以互换的。
ECMAScript只用来标准化JavaScript这种语言的基本语法结构,与部署环境相关的标准都由其他标准规定,比如DOM的标准就是由W3C组织(World Wide Web Consortium)制定的。
ECMA-262标准后来也被另一个国际标准化组织ISO(International Organization for Standardization)批准,标准号是ISO-16262。
1997年7月,ECMAScript 1.0发布。
1998年6月,ECMAScript 2.0版发布。
1999年12月,ECMAScript 3.0版发布,成为JavaScript的通行标准,得到了广泛支持。
2007年10月,ECMAScript 4.0版草案发布,对3.0版做了大幅升级,预计次年8月发布正式版本。草案发布后,由于4.0版的目标过于激进,各方对于是否通过这个标准,发生了严重分歧。以Yahoo、Microsoft、Google为首的大公司,反对JavaScript的大幅升级,主张小幅改动;以JavaScript创造者Brendan Eich为首的Mozilla公司,则坚持当前的草案。
2008年7月,由于对于下一个版本应该包括哪些功能,各方分歧太大,争论过于激进,ECMA开会决定,中止ECMAScript 4.0的开发(即废除了这个版本),将其中涉及现有功能改善的一小部分,发布为ECMAScript 3.1,而将其他激进的设想扩大范围,放入以后的版本,由于会议的气氛,该版本的项目代号起名为Harmony(和谐)。会后不久,ECMAScript 3.1就改名为ECMAScript 5。
ECMAScript 第四版草案由于太过激进而被抛弃,Adobe 的ActionScript 3.0是 ECMAScript edition 4 的唯一实现( Flash 差点就统一 Web 了)
2009年12月,ECMAScript 5.0版正式发布。Harmony项目则一分为二,一些较为可行的设想定名为JavaScript.next继续开发,后来演变成ECMAScript 6;一些不是很成熟的设想,则被视为JavaScript.next.next,在更远的将来再考虑推出。TC39的总体考虑是,ECMAScript 5与ECMAScript 3基本保持兼容,较大的语法修正和新功能加入,将由JavaScript.next完成。当时,JavaScript.next指的是ECMAScript 6。第六版发布以后,将指ECMAScript 7。TC39预计,ECMAScript 5会在2013年的年中成为JavaScript开发的主流标准,并在此后五年中一直保持这个位置。
2011年6月,ECMAscript 5.1版发布,并且成为ISO国际标准(ISO/IEC 16262:2011)。到了2012年底,所有主要浏览器都支持ECMAScript 5.1版的全部功能。
2013年3月,ECMAScript 6草案冻结,不再添加新功能。新的功能设想将被放到ECMAScript 7。
2013年12月,ECMAScript 6草案发布。然后是12个月的讨论期,听取各方反馈。
2015年6月,ECMAScript 6正式发布,并且更名为“ECMAScript 2015”。这是因为TC39委员会计划,以后每年发布一个ECMAScirpt的版本。
2016年6月,《ECMAScript 2016 标准》发布。与前一年发布的版本相比,它只增加了两个较小的特性。
C、C++等需要通过编译器(compiler)将源代码编译成机器码,之后才能执行的语言。一般需经过编译(compile)、链接(linker)这两个步骤。编译是把源代码编译成机器码,链接是把各个模块的机器码和依赖库串连起来生成可执行文件。
Java、C#是半编译半解释型语言,先编译成中间码再由虚拟机或运行库执行。
JavaScript语言是完全解释性语言。不需要编译,在运行时由解释器直接执行。
Java、C、C++是静态类型语言。数据类型是在编译期进行检查的,也就是说变量在使用前要声明变量的数据类型,这样的好处是把类型检查放在编译期,提前检查可能出现的类型错误。
javascript是动态类型语言。在运行期进行类型检查的语言,也就是在编写代码的时候可以不指定变量的数据类型。
Java、C#等是强类型语言。一个变量不经过强制转换,它永远是这个数据类型,不允许隐式的类型转换。举个例子:如果你定义了一个double类型变量a,不经过强制类型转换那么程序int b = a无法通过编译。
javascript是弱类型语言。允许编译器进行隐式的类型转换。这一点C、C++也是如此。
Java、C++和C#是基于类的面向对象语言,是构建在两个不同实体的概念之上的:类和实例。
- 类(class):定义了所有用于具有某一组特征对象的属性(可以将 Java 中的方法和变量以及 C++ 中的成员都视作属性)。类是抽象的事物,而不是其所描述的全部对象中的任何特定的个体。例如 Employee 类可以用来表示所有雇员的集合。
- 实例(instance):类的实例化体现;或者说,是类的一个成员。例如, Victoria 可以是 Employee 类的一个实例,表示一个特定的雇员个体。实例具有和其父类完全一致的属性。
javascript有基于原型的面向对象概念,并没有类和实例的区别它只有对象。
基于原型的语言具有所谓原型对象(prototypical object)的概念。原型对象可以作为一个模板,新对象可以从中获得原始的属性。任何对象都可以指定其自身的属性,既可以是创建时也可以在运行时创建。而且,任何对象都可以作为另一个对象的原型(prototype),从而允许后者共享前者的属性。
在C、C++、Java、C#中,函数都是作为一个二等公民存在,只能用语言的关键字声明一个函数然后调用它,如果需要把函数作为参数传给另一个函数,或是赋值给一个本地变量,又或是作为返回值,就需要通过函数指针(function pointer)、代理(delegate)等特殊的方式周折一番。
而在JavaScript世界中函数却是一等公民,它不仅拥有一切传统函数的使用方式(声明和调用),而且可以做到像简单值一样赋值、传参、返回,这样的函数也称之为第一级函数(First-class Function)。不仅如此,JavaScript中的函数还充当了类的构造函数的作用,同时又是一个Function类的实例(instance)。这样的多重身份让JavaScript的函数变得非常重要。
javascript把函数作为“第一等公民”使得javascript开发可以使用“函数式编程”范式。
关于函数式编程可以参考:
javascript的单线程和异步特性在编写javascript程序过程中是非常重要的概念。异步特性与函数式构成了javascript程序的主要风格。
JavaScript语言的一大特点就是单线程,也就是说,同一个时间只能做一件事。
JavaScript的单线程,与它的用途有关。作为浏览器脚本语言,JavaScript的主要用途是与用户互动,以及操作DOM。这决定了它只能是单线程,否则会带来很复杂的同步问题。比如,假定JavaScript同时有两个线程,一个线程在某个DOM节点上添加内容,另一个线程删除了这个节点,这时浏览器应该以哪个线程为准?
所以,为了避免复杂性,从一诞生,JavaScript就是单线程,这已经成了这门语言的核心特征,将来也不会改变。
为了利用多核CPU的计算能力,HTML5提出Web Worker标准,允许JavaScript脚本创建多个线程,但是子线程完全受主线程控制,且不得操作DOM。所以,这个新标准并没有改变JavaScript单线程的本质。
一般而言,对程序的调用分为发出调用和得到结果两步,根据如何得到结果调用被分为两种形式。
- 同步:就是在发出一个功能调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。也就是必须一件一件事做,等前一件做完了才能做下一件事.
- 异步:当一个异步过程调用发出后,调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的部件在完成后,通过一系列的手段才最终拿到结果(状态、通知和回调等)。
例子https://fruitsandwich.github.io/webTraining/lession03/asynchronous.html
JavaScript是单线程的,但javascript如何利用单线程来实现所谓的异步,其中有个很重要的概念:事件循环(Event Loop)。
关于event loop,有不少文章从很深的角度讨论了,比如:
- 阮一峰:JavaScript 运行机制详解:再谈Event Loop
- 朴灵对阮一峰上篇文章的批注:朴灵批注
- JavaScript 事件循环(译文JavaScript Event Loop)