ECMAScript6教程(1):ECMAScript 6简介

2017年01月14日 14:36 | 253次浏览 | 分类: ECMAScript6教程

ECMAScript 6.0(以下简称ES6)是JavaScript语言的下一代标准,已经在2015年6月正式发布了。它的目标,是使得JavaScript语言可以用来编写复杂的大型应用程序,成为企业级开发语言。


1.ECMAScript和JavaScript的关系

一个常见的问题是,ECMAScript和JavaScript到底是什么关系?


要讲清楚这个问题,需要回顾历史。1996年11月,JavaScript的创造者Netscape公司,决定将JavaScript提交给国际标准化组织ECMA,希望这种语言能够成为国际标准。次年,ECMA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1.0版。


该标准从一开始就是针对JavaScript语言制定的,但是之所以不叫JavaScript,有两个原因。一是商标,Java是Sun公司的商标,根据授权协议,只有Netscape公司可以合法地使用JavaScript这个名字,且JavaScript本身也已经被Netscape公司注册为商标。二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(另外的ECMAScript方言还有Jscript和ActionScript)。日常场合,这两个词是可以互换的。


2.ES6与ECMAScript 2015的关系

媒体里面经常可以看到”ECMAScript 2015“这个词,它与ES6是什么关系呢?


2011年,ECMAScript 5.1版发布后,就开始制定6.0版了。因此,”ES6”这个词的原意,就是指JavaScript语言的下一个版本。


但是,因为这个版本引入的语法功能太多,而且制定过程当中,还有很多组织和个人不断提交新功能。事情很快就变得清楚了,不可能在一个版本里面包括所有将要引入的功能。常规的做法是先发布6.0版,过一段时间再发6.1版,然后是6.2版、6.3版等等。


但是,标准的制定者不想这样做。他们想让标准的升级成为常规流程:任何人在任何时候,都可以向标准委员会提交新语法的提案,然后标准委员会每个月开一次会,评估这些提案是否可以接受,需要哪些改进。如果经过多次会议以后,一个提案足够成熟了,就可以正式进入标准了。这就是说,标准的版本升级成为了一个不断滚动的流程,每个月都会有变动。


标准委员会最终决定,标准在每年的6月份正式发布一次,作为当年的正式版本。接下来的时间,就在这个版本的基础上做改动,直到下一年的6月份,草案就自然变成了新一年的版本。这样一来,就不需要以前的版本号了,只要用年份标记就可以了。


ES6的第一个版本,就这样在2015年6月发布了,正式名称就是《ECMAScript 2015标准》(简称ES2015)。2016年6月,小幅修订的《ECMAScript 2016标准》(简称ES2016)如期发布,这个版本可以看作是ES6.1版,因为两者的差异非常小(只新增了数组实例的includes方法和指数运算符),基本上是同一个标准。根据计划,2017年6月将发布ES2017标准。


因此,ES6既是一个历史名词,也是一个泛指,含义是5.1版以后的JavaScript的下一代标准,涵盖了ES2015、ES2016、ES2017等等,而ES2015则是正式名称,特指该年发布的正式版本的语言标准。本书中提到“ES6”的地方,一般是指ES2015标准,但有时也是泛指“下一代JavaScript语言”。


3.语法提案的批准流程

任何人都可以向TC39标准委员会提案。一种新的语法从提案到变成正式标准,需要经历五个阶段。每个阶段的变动都需要由TC39委员会批准。


Stage 0 - Strawman(展示阶段)

Stage 1 - Proposal(征求意见阶段)

Stage 2 - Draft(草案阶段)

Stage 3 - Candidate(候选人阶段)

Stage 4 - Finished(定案阶段)

一个提案只要能进入Stage 2,就差不多等于肯定会包括在以后的正式标准里面。ECMAScript当前的所有提案,可以在TC39的官方网站Github.com/tc39/ecma262查看。


本书的写作目标之一,是跟踪ECMAScript语言的最新进展,介绍5.1版本以后所有的新语法。对于那些明确将要列入标准的新语法,尤其是那些Babel转码器(详见后文)已经支持的功能,也将予以介绍。


4.ECMAScript的历史

ES6从开始制定到最后发布,整整用了15年。


前面提到,ECMAScript 1.0是1997年发布的,接下来的两年,连续发布了ECMAScript 2.0(1998年6月)和ECMAScript 3.0(1999年12月)。3.0版是一个巨大的成功,在业界得到广泛支持,成为通行标准,奠定了JavaScript语言的基本语法,以后的版本完全继承。直到今天,初学者一开始学习JavaScript,其实就是在学3.0版的语法。


2000年,ECMAScript 4.0开始酝酿。这个版本最后没有通过,但是它的大部分内容被ES6继承了。因此,ES6制定的起点其实是2000年。


为什么ES4没有通过呢?因为这个版本太激进了,对ES3做了彻底升级,导致标准委员会的一些成员不愿意接受。ECMA的第39号技术专家委员会(Technical Committee 39,简称TC39)负责制订ECMAScript标准,成员包括Microsoft、Mozilla、Google等大公司。


2007年10月,ECMAScript 4.0版草案发布,本来预计次年8月发布正式版本。但是,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,争论过于激烈,ECMA开会决定,中止ECMAScript 4.0的开发,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。


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委员会的总体考虑是,ES5与ES3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ES6,第六版发布以后,就指ES7。TC39的判断是,ES5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)。

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正式通过,成为国际标准。从2000年算起,这时已经过去了15年。


5.部署进度

各大浏览器的最新版本,对ES6的支持可以查看kangax.github.io/es5-compat-table/es6/。随着时间的推移,支持度已经越来越高了,ES6的大部分特性都实现了。


Node.js是JavaScript语言的服务器运行环境,对ES6的支持度比浏览器更高。通过Node,可以体验更多ES6的特性。建议使用版本管理工具nvm,来安装Node,因为可以自由切换版本。不过,nvm不支持Windows系统,如果你使用Windows系统,下面的操作可以改用nvmw或nvm-windows代替。


安装nvm需要打开命令行窗口,运行下面的命令。

$ curl -o- https://raw.githubusercontent.com/creationix/nvm/<version number>/install.sh | bash

上面命令的version number处,需要用版本号替换。本节写作时的版本号是v0.29.0。该命令运行后,nvm会默认安装在用户主目录的.nvm子目录。

然后,激活nvm。

$ source ~/.nvm/nvm.sh

激活以后,安装Node的最新版。

$ nvm install node

安装完成后,切换到该版本

$ nvm use node

使用下面的命令,可以查看Node所有已经实现的ES6特性。

$ node --v8-options | grep harmony

  --harmony_typeof
  --harmony_scoping
  --harmony_modules
  --harmony_symbols
  --harmony_proxies
  --harmony_collections
  --harmony_observation
  --harmony_generators
  --harmony_iteration
  --harmony_numeric_literals
  --harmony_strings
  --harmony_arrays
  --harmony_maths
  --harmony

上面命令的输出结果,会因为版本的不同而有所不同。


我写了一个ES-Checker模块,用来检查各种运行环境对ES6的支持情况。访问ruanyf.github.io/es-checker,可以看到您的浏览器支持ES6的程度。运行下面的命令,可以查看你正在使用的Node环境对ES6的支持程度。

$ npm install -g es-checker
$ es-checker

=========================================
Passes 24 feature Dectations
Your runtime supports 57% of ECMAScript 6
=========================================

6.Babel转码器

Babel是一个广泛使用的ES6转码器,可以将ES6代码转为ES5代码,从而在现有环境执行。这意味着,你可以用ES6的方式编写程序,又不用担心现有环境是否支持。下面是一个例子。

// 转码前
input.map(item => item + 1);

// 转码后
input.map(function (item) {
  return item + 1;
});

上面的原始代码用了箭头函数,这个特性还没有得到广泛支持,Babel将其转为普通函数,就能在现有的JavaScript环境执行了。

配置文件.babelrc

Babel的配置文件是.babelrc,存放在项目的根目录下。使用Babel的第一步,就是配置这个文件。


该文件用来设置转码规则和插件,基本格式如下。

{
  "presets": [],
  "plugins": []
}

presets字段设定转码规则,官方提供以下的规则集,你可以根据需要安装。

# ES2015转码规则
$ npm install --save-dev babel-preset-es2015

# react转码规则
$ npm install --save-dev babel-preset-react

# ES7不同阶段语法提案的转码规则(共有4个阶段),选装一个
$ npm install --save-dev babel-preset-stage-0
$ npm install --save-dev babel-preset-stage-1
$ npm install --save-dev babel-preset-stage-2
$ npm install --save-dev babel-preset-stage-3

然后,将这些规则加入.babelrc。

 {
    "presets": [
      "es2015",
      "react",
      "stage-2"
    ],
    "plugins": []
  }

注意,以下所有Babel工具和模块的使用,都必须先写好.babelrc。


命令行转码babel-cli

Babel提供babel-cli工具,用于命令行转码。


它的安装命令如下。

$ npm install --global babel-cli

基本用法如下。

# 转码结果输出到标准输出
$ babel example.js

# 转码结果写入一个文件
# --out-file 或 -o 参数指定输出文件
$ babel example.js --out-file compiled.js
# 或者
$ babel example.js -o compiled.js

# 整个目录转码
# --out-dir 或 -d 参数指定输出目录
$ babel src --out-dir lib
# 或者
$ babel src -d lib

# -s 参数生成source map文件
$ babel src -d lib -s

上面代码是在全局环境下,进行Babel转码。这意味着,如果项目要运行,全局环境必须有Babel,也就是说项目产生了对环境的依赖。另一方面,这样做也无法支持不同项目使用不同版本的Babel。


一个解决办法是将babel-cli安装在项目之中。

# 安装
$ npm install --save-dev babel-cli

然后,改写package.json。

{
  // ...
  "devDependencies": {
    "babel-cli": "^6.0.0"
  },
  "scripts": {
    "build": "babel src -d lib"
  },
}

转码的时候,就执行下面的命令。

$ npm run build


babel-node

babel-cli工具自带一个babel-node命令,提供一个支持ES6的REPL环境。它支持Node的REPL环境的所有功能,而且可以直接运行ES6代码。


它不用单独安装,而是随babel-cli一起安装。然后,执行babel-node就进入REPL环境。

$ babel-node
> (x => x * 2)(1)
2

babel-node命令可以直接运行ES6脚本。将上面的代码放入脚本文件es6.js,然后直接运行。

$ babel-node es6.js2

babel-node也可以安装在项目中。

$ npm install --save-dev babel-cli

然后,改写package.json

{
  "scripts": {
    "script-name": "babel-node script.js"
  }
}

上面代码中,使用babel-node替代node,这样script.js本身就不用做任何转码处理。


babel-register

babel-register模块改写require命令,为它加上一个钩子。此后,每当使用require加载.js、.jsx、.es和.es6后缀名的文件,就会先用Babel进行转码。

$ npm install --save-dev babel-register

使用时,必须首先加载babel-register

require("babel-register");
require("./index.js");


然后,就不需要手动对index.js转码了。

需要注意的是,babel-register只会对require命令加载的文件转码,而不会对当前文件转码。另外,由于它是实时转码,所以只适合在开发环境使用


babel-core

如果某些代码需要调用Babel的API进行转码,就要使用babel-core模块。

安装命令如下。

$ npm install babel-core --save

然后,在项目中就可以调用babel-core

var babel = require('babel-core');

// 字符串转码
babel.transform('code();', options);
// => { code, map, ast }

// 文件转码(异步)
babel.transformFile('filename.js', options, function(err, result) {
  result; // => { code, map, ast }
});

// 文件转码(同步)
babel.transformFileSync('filename.js', options);
// => { code, map, ast }

// Babel AST转码
babel.transformFromAst(ast, code, options);
// => { code, map, ast }

配置对象options,可以参看官方文档http://babeljs.io/docs/usage/options/。

下面是一个例子。

var es6Code = 'let x = n => n + 1';
var es5Code = require('babel-core')
  .transform(es6Code, {
    presets: ['es2015']
  })
  .code;
// '"use strict";\n\nvar x = function x(n) {\n  return n + 1;\n};'

上面代码中,transform方法的第一个参数是一个字符串,表示需要被转换的ES6代码,第二个参数是转换的配置对象。


babel-polyfill 

Babel默认只转换新的JavaScript句法(syntax),而不转换新的API,比如Iterator、Generator、Set、Maps、Proxy、Reflect、Symbol、Promise等全局对象,以及一些定义在全局对象上的方法(比如Object.assign)都不会转码。

举例来说,ES6在Array对象上新增了Array.from方法。Babel就不会转码这个方法。如果想让这个方法运行,必须使用babel-polyfill,为当前环境提供一个垫片。

安装命令如下。

$ npm install --save babel-polyfill

然后,在脚本头部,加入如下一行代码。

import 'babel-polyfill';
// 或者
require('babel-polyfill');

Babel默认不转码的API非常多,详细清单可以查看babel-plugin-transform-runtime模块的definitions.js文件。


浏览器环境 

Babel也可以用于浏览器环境。但是,从Babel 6.0开始,不再直接提供浏览器版本,而是要用构建工具构建出来。如果你没有或不想使用构建工具,可以通过安装5.x版本的babel-core模块获取。

$ npm install babel-core@5

运行上面的命令以后,就可以在当前目录的node_modules/babel-core/子目录里面,找到babel的浏览器版本browser.js(未精简)和browser.min.js(已精简)。

然后,将下面的代码插入网页。

<script src="node_modules/babel-core/browser.js"></script>
<script type="text/babel">
// Your ES6 code
</script>

上面代码中,browser.js是Babel提供的转换器脚本,可以在浏览器运行。用户的ES6脚本放在script标签之中,但是要注明type="text/babel"

另一种方法是使用babel-standalone模块提供的浏览器版本,将其插入网页。

<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/babel-standalone/6.4.4/babel.min.js"></script>
<script type="text/babel">
// Your ES6 code
</script>

注意,网页中实时将ES6代码转为ES5,对性能会有影响。生产环境需要加载已经转码完成的脚本。

下面是如何将代码打包成浏览器可以使用的脚本,以Babel配合Browserify为例。首先,安装babelify模块。

$ npm install --save-dev babelify babel-preset-es2015

然后,再用命令行转换ES6脚本。

$  browserify script.js -o bundle.js \
  -t [ babelify --presets [ es2015 ] ]

上面代码将ES6脚本script.js,转为bundle.js,浏览器直接加载后者就可以了。

package.json设置下面的代码,就不用每次命令行都输入参数了。

{
  "browserify": {
    "transform": [["babelify", { "presets": ["es2015"] }]]
  }
}


在线转换

Babel提供一个REPL在线编译器,可以在线将ES6代码转为ES5代码。转换后的代码,可以直接作为ES5代码插入网页运行。


与其他工具的配合

许多工具需要Babel进行前置转码,这里举两个例子:ESLint和Mocha。

ESLint用于静态检查代码的语法和风格,安装命令如下。

$ npm install --save-dev eslint babel-eslint

然后,在项目根目录下,新建一个配置文件.eslintrc,在其中加入parser字段。

{
  "parser": "babel-eslint",
  "rules": {
    ...
  }
}

再在package.json之中,加入相应的scripts脚本。

 {
    "name": "my-module",
    "scripts": {
      "lint": "eslint my-files.js"
    },
    "devDependencies": {
      "babel-eslint": "...",
      "eslint": "..."
    }
  }

Mocha则是一个测试框架,如果需要执行使用ES6语法的测试脚本,可以修改package.jsonscripts.test

"scripts": {
  "test": "mocha --ui qunit --compilers js:babel-core/register"
}

上面命令中,--compilers参数指定脚本的转码器,规定后缀名为js的文件,都需要使用babel-core/register先转码。


7.Traceur转码器

Google公司的Traceur转码器,也可以将ES6代码转为ES5代码。


直接插入网页

Traceur允许将ES6代码直接插入网页。首先,必须在网页头部加载Traceur库文件。

<script src="https://google.github.io/traceur-compiler/bin/traceur.js"></script>
<script src="https://google.github.io/traceur-compiler/bin/BrowserSystem.js"></script>
<script src="https://google.github.io/traceur-compiler/src/bootstrap.js"></script>
<script type="module">
  import './Greeter.js';
</script>

上面代码中,一共有4个script标签。第一个是加载Traceur的库文件,第二个和第三个是将这个库文件用于浏览器环境,第四个则是加载用户脚本,这个脚本里面可以使用ES6代码。

注意,第四个script标签的type属性的值是module,而不是text/javascript。这是Traceur编译器识别ES6代码的标志,编译器会自动将所有type=module的代码编译为ES5,然后再交给浏览器执行。

除了引用外部ES6脚本,也可以直接在网页中放置ES6代码。

<script type="module">
  class Calc {
    constructor(){
      console.log('Calc constructor');
    }
    add(a, b){
      return a + b;
    }
  }

  var c = new Calc();
  console.log(c.add(4,5));
</script>

正常情况下,上面代码会在控制台打印出9。

如果想对Traceur的行为有精确控制,可以采用下面参数配置的写法。

<script>
  // Create the System object
  window.System = new traceur.runtime.BrowserTraceurLoader();
  // Set some experimental options
  var metadata = {
    traceurOptions: {
      experimental: true,
      properTailCalls: true,
      symbols: true,
      arrayComprehension: true,
      asyncFunctions: true,
      asyncGenerators: exponentiation,
      forOn: true,
      generatorComprehension: true
    }
  };
  // Load your module
  System.import('./myModule.js', {metadata: metadata}).catch(function(ex) {
    console.error('Import failed', ex.stack || ex);
  });
</script>

上面代码中,首先生成Traceur的全局对象window.System,然后System.import方法可以用来加载ES6模块。加载的时候,需要传入一个配置对象metadata,该对象的traceurOptions属性可以配置支持ES6功能。如果设为experimental: true,就表示除了ES6以外,还支持一些实验性的新功能。


在线转换

Traceur也提供一个在线编译器,可以在线将ES6代码转为ES5代码。转换后的代码,可以直接作为ES5代码插入网页运行。


上面的例子转为ES5代码运行,就是下面这个样子。

<script src="https://google.github.io/traceur-compiler/bin/traceur.js"></script>
<script src="https://google.github.io/traceur-compiler/bin/BrowserSystem.js"></script>
<script src="https://google.github.io/traceur-compiler/src/bootstrap.js"></script>
<script>
$traceurRuntime.ModuleStore.getAnonymousModule(function() {
  "use strict";

  var Calc = function Calc() {
    console.log('Calc constructor');
  };

  ($traceurRuntime.createClass)(Calc, {add: function(a, b) {
    return a + b;
  }}, {});

  var c = new Calc();
  console.log(c.add(4, 5));
  return {};
});
</script>


命令行转换

作为命令行工具使用时,Traceur是一个Node的模块,首先需要用Npm安装

$ npm install -g traceur

安装成功后,就可以在命令行下使用Traceur了。

Traceur直接运行es6脚本文件,会在标准输出显示运行结果,以前面的calc.js为例。

$ traceur calc.js
Calc constructor
9

如果要将ES6脚本转为ES5保存,要采用下面的写法。

$ traceur --script calc.es6.js --out calc.es5.js

上面代码的--script选项表示指定输入文件,--out选项表示指定输出文件。

为了防止有些特性编译不成功,最好加上--experimental选项。

$ traceur --script calc.es6.js --out calc.es5.js --experimental

命令行下转换生成的文件,就可以直接放到浏览器中运行。


Node.js环境的用法

Traceur的Node.js用法如下(假定已安装traceur模块)。

var traceur = require('traceur');
var fs = require('fs');

// 将ES6脚本转为字符串
var contents = fs.readFileSync('es6-file.js').toString();

var result = traceur.compile(contents, {
  filename: 'es6-file.js',
  sourceMap: true,
  // 其他设置
  modules: 'commonjs'
});

if (result.error)
  throw result.error;

// result对象的js属性就是转换后的ES5代码
fs.writeFileSync('out.js', result.js);
// sourceMap属性对应map文件
fs.writeFileSync('out.js.map', result.sourceMap);



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