第 1 章 什么是JavaScript

第 1 章 什么是JavaScript

本章内容

  • JavaScript历史回顾
  • JavaScript是什么
  • JavaScript与ECMAScript的关系
  • JavaScript的不同版本

1995年,JavaScript问世。当时,它的主要用途是代替Perl等服务器端语言处理输入验证。在此之前,要验证某个必填字段是否已填写,或者某个输入的值是否有效,需要与服务器的一次往返通信。网景公司希望通过在其Navigator浏览器中加入JavaScript来改变这个局面。在那个普遍通过电话拨号上网的年代,由客户端处理某些基本的验证是让人兴奋的新功能。缓慢的网速让页面每次刷新都考验着人们的耐心。

从那时起,JavaScript逐渐成为市面上所有主流浏览器的标配。如今,JavaScript的应用也不再局限于数据验证,而是渗透到浏览器窗口及其内容的方方面面。JavaScript已被公认为主流的编程语言,能够实现复杂的计算与交互,包括闭包、匿名(lambda)函数,甚至元编程等特性。不仅是桌面浏览器,手机浏览器和屏幕阅读器也支持JavaScript,其重要性可见一斑。就连拥有自家客户端脚本语言VBScript的微软公司,也在其Internet Explorer(以下简称IE)浏览器最初的版本中包含了自己的JavaScript实现。

从简单的输入验证脚本到强大的编程语言,JavaScript的崛起没有任何人预测到。它很简单,学会用只要几分钟;它又很复杂,掌握它要很多年。要真正学好用好JavaScript,理解其本质、历史及局限性是非常重要的。

1.1 简短的历史回顾

随着Web日益流行,对客户端脚本语言的需求也越来越强烈。当时,大多数用户使用28.8kbit/s的调制解调器上网,但网页变得越来越大、越来越复杂。为验证简单的表单而需要大量与服务器的往返通信成为用户的痛点。想象一下,你填写完表单,单击“提交”按钮,等30秒处理,然后看到一条消息,告诉你有一个必填字段没填。网景在当时是引领技术革新的公司,它将开发一个客户端脚本语言来处理这种简单的数据验证提上了日程。

1995年,网景公司一位名叫Brendan Eich的工程师,开始为即将发布的Netscape Navigator 2开发一个叫Mocha(后来改名为LiveScript)的脚本语言。当时的计划是在客户端和服务器端都使用它,它在服务器端叫LiveWire。

为了赶上发布时间,网景与Sun公司结为开发联盟,共同完成LiveScript的开发。就在Netscape Navigator 2正式发布前,网景把LiveScript改名为JavaScript,以便搭上媒体当时热烈炒作Java的顺风车。

由于JavaScript 1.0很成功,网景又在Netscape Navigator 3中发布了1.1版本。尚未成熟的Web的受欢迎程度创造了历史新高,而网景则稳居市场领导者的位置。这时候,微软决定向IE投入更多资源。就在Netscape Navigator 3发布后不久,微软发布了IE3,其中包含自己名为JScript(叫这个名字是为了避免与网景发生许可纠纷)的JavaScript实现。1996年8月,微软重磅进入Web浏览器领域,这是网景永远的痛,但它代表JavaScript作为一门语言向前迈进了一大步。

微软的JavaScript实现意味着出现了两个版本的JavaScript:Netscape Navigator中的JavaScript,以及IE中的JScript。与C语言以及很多其他编程语言不同,JavaScript还没有规范其语法或特性的标准,两个版本并存让这个问题更加突出了。随着业界担忧日甚,JavaScript终于踏上了标准化的征程。

1997年,JavaScript 1.1作为提案被提交给欧洲计算机制造商协会(Ecma)。第39技术委员会(TC39)承担了“标准化一门通用、跨平台、厂商中立的脚本语言的语法和语义”的任务(参见TC39-ECMAScript)。TC39委员会由来自网景、Sun、微软、Borland、Nombas和其他对这门脚本语言有兴趣的公司的工程师组成。他们花了数月时间打造出ECMA-262,也就是ECMAScript(发音为“ek-ma-script”)这个新的脚本语言标准。

1998年,国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)也将ECMAScript采纳为标准(ISO/IEC-16262)。自此以后,各家浏览器均以ECMAScript作为自己JavaScript实现的依据,虽然具体实现各有不同。

1.2 JavaScript实现

虽然JavaScript和ECMAScript基本上是同义词,但JavaScript远远不限于ECMA-262所定义的那样。没错,完整的JavaScript实现包含以下几个部分(见图1-1):

  • 核心(ECMAScript)
  • 文档对象模型(DOM)
  • 浏览器对象模型(BOM)

图 1-1

1.2.1 ECMAScript

ECMAScript,即ECMA-262定义的语言,并不局限于Web浏览器。事实上,这门语言没有输入和输出之类的方法。ECMA-262将这门语言作为一个基准来定义,以便在它之上再构建更稳健的脚本语言。Web浏览器只是ECMAScript实现可能存在的一种宿主环境(host environment)。宿主环境提供ECMAScript的基准实现和与环境自身交互必需的扩展。扩展(比如DOM)使用ECMAScript核心类型和语法,提供特定于环境的额外功能。其他宿主环境还有服务器端JavaScript平台Node.js和即将被淘汰的Adobe Flash。

如果不涉及浏览器的话,ECMA-262到底定义了什么?在基本的层面,它描述这门语言的如下部分:

  • 语法
  • 类型
  • 语句
  • 关键字
  • 保留字
  • 操作符
  • 全局对象

ECMAScript只是对实现这个规范描述的所有方面的一门语言的称呼。JavaScript实现了ECMAScript,而Adobe ActionScript同样也实现了ECMAScript。

  1. ECMAScript版本

    ECMAScript不同的版本以“edition”表示(也就是描述特定实现的ECMA-262的版本)。ECMA-262最近的版本是第10版,发布于2019年6月。ECMA-262的第1版本质上跟网景的JavaScript 1.1相同,只不过删除了所有浏览器特定的代码,外加少量细微的修改。ECMA-262要求支持Unicode标准(以支持多语言),而且对象要与平台无关(Netscape JavaScript 1.1的对象不是这样,比如它的Date对象就依赖平台)。这也是JavaScript 1.1和JavaScript 1.2不符合ECMA-262第1版要求的原因。

    ECMA-262第2版只是做了一些编校工作,主要是为了更新之后严格符合ISO/IEC-16262的要求,并没有增减或改变任何特性。ECMAScript实现通常不使用第2版来衡量符合性(conformance)。

    ECMA-262第3版第一次真正对这个标准进行更新,更新了字符串处理、错误定义和数值输出。此外还增加了对正则表达式、新的控制语句、try/catch异常处理的支持,以及为了更好地让标准国际化所做的少量修改。对很多人来说,这标志着ECMAScript作为一门真正的编程语言的时代终于到来了。

    ECMA-262第4版是对这门语言的一次彻底修订。作为对JavaScript在Web上日益成功的回应,开发者开始修订ECMAScript以满足全球Web开发日益增长的需求。为此,Ecma T39再次被召集起来,以决定这门语言的未来。结果,他们制定的规范几乎在第3版基础上完全定义了一门新语言。第4版包括强类型变量、新语句和数据结构、真正的类和经典的继承,以及操作数据的新手段。

    与此同时,TC39委员会的一个子委员会也提出了另外一份提案,叫作“ECMAScript 3.1”,只对这门语言进行了较少的改进。这个子委员会的人认为第4版对这门语言来说跳跃太大了。因此,他们提出了一个改动较小的提案,只要在现有JavaScript引擎基础上做一些增改就可以实现。最终,ES3.1子委员会赢得了TC39委员会的支持,ECMA-262第4版在正式发布之前被放弃。

    ECMAScript 3.1变成了ECMA-262的第5版,于2009年12月3日正式发布。第5版致力于厘清第3版存在的歧义,也增加了新功能。新功能包括原生的解析和序列化JSON数据的JSON对象、方便继承和高级属性定义的方法,以及新的增强ECMAScript引擎解释和执行代码能力的严格模式。第5版在2011年6月发布了一个维护性修订版,这个修订版只更正了规范中的错误,并未增加任何新的语言或库特性。

    ECMA-262第6版,俗称ES6、ES2015或ES Harmony(和谐版),于2015年6月发布。这一版包含了大概这个规范有史以来最重要的一批增强特性。ES6正式支持了类、模块、迭代器、生成器、箭头函数、期约、反射、代理和众多新的数据类型。

    ECMA-262第7版,也称为ES7或ES2016,于2016年6月发布。这次修订只包含少量语法层面的增强,如Array.prototype.includes和指数操作符。

    ECMA-262第8版,也称为ES8、ES2017,完成于2017年6月。这一版主要增加了异步函数(async/await)、SharedArrayBuffer及Atomics API,以及Object.values()/Object.entries()/Object.getOwnPropertyDescriptors()和字符串填充方法,另外明确支持对象字面量最后的逗号。

    ECMA-262第9版,也称为ES9、ES2018,发布于2018年6月。这次修订包括异步迭代、剩余和扩展属性、一组新的正则表达式特性、Promise finally(),以及模板字面量修订。

    ECMA-262第10版,也称为ES10、ES2019,发布于2019年6月。这次修订增加了Array.prototype.flat()/flatMap()String.prototype.trimStart()/trimEnd()Object.fromEntries()方法,以及Symbol.prototype.description属性,明确定义了Function.prototype.toString()的返回值并固定了Array.prototype.sort()的顺序。另外,这次修订解决了与JSON字符串兼容的问题,并定义了catch子句的可选绑定。
     

  2. ECMAScript符合性是什么意思

    ECMA-262阐述了什么是ECMAScript符合性。要成为ECMAScript实现,必须满足下列条件:

    • 支持ECMA-262中描述的所有“类型、值、对象、属性、函数,以及程序语法与语义”;
    • 支持Unicode字符标准。

    此外,符合性实现还可以满足下列要求。

    • 增加ECMA-262中未提及的“额外的类型、值、对象、属性和函数”。ECMA-262所说的这些额外内容主要指规范中未给出的新对象或对象的新属性。
    • 支持ECMA-262中没有定义的“程序和正则表达式语法”(意思是允许修改和扩展内置的正则表达式特性)。

    以上条件为实现开发者基于ECMAScript开发语言提供了极大的权限和灵活度,也是其广受欢迎的原因之一。
     

  3. 浏览器对ECMAScript的支持

    1996年,Netscape Navigator 3发布时包含了JavaScript 1.1。JavaScript 1.1规范随后被提交给Ecma,作为对新的ECMA-262标准的建议。随着JavaScript迅速走红,网景非常愿意开发1.2版。可是有个问题:Ecma尚未接受网景的建议。

    Netscape Navigator 3发布后不久,微软推出了IE3。IE的这个版本包含了JScript 1.0,本意是提供与JavaScript 1.1相同的功能。不过,由于缺少很多文档,而且还有不少重复性功能,JScript 1.0远远没有JavaScript 1.1那么强大。

    JScript的再次更新出现在IE4中的JScript 3.0(2.0版是在Microsoft Internet Information Server 3.0中发布的,但从未包含在浏览器中)。微软发新闻稿称JScript 3.0是世界上第一门真正兼容Ecma标准的脚本语言。当时ECMA-262还没制定完成,因此JScript 3.0遭受了与JavaScript 1.2同样的命运,它同样没有遵守最终的ECMAScript标准。

    网景又在Netscape Navigator 4.06中将其JavaScript版本升级到1.3,因此做到了与ECMA-262第1版完全兼容。JavaScript 1.3增加了对Unicode标准的支持,并做到了所有对象都与平台无关,同时保留了JavaScript 1.2所有的特性。

    后来,当网景以Mozilla项目的名义向公众发布其源代码时,人们都期待Netscape Navigator 5中会包含JavaScript 1.4。可是,一个完全重新设计网景代码的激进决定导致了人们的希望落空。JavaScript 1.4只在Netscape Enterprise Server中作为服务器端语言发布了,从来就没有进入浏览器。

    到了2008年,五大浏览器(IE、Firefox、Safari、Chrome和Opera)全部兼容ECMA-262第3版。IE8率先实现ECMA-262第5版,并在IE9中完整支持。Firefox 4很快也做到了。下表列出了主要的浏览器版本对ECMAScript的支持情况。

    浏览器ECMAScript符合性
    Netscape Navigator 2
    Netscape Navigator 3
    Netscape Navigator 4~4.05
    Netscape Navigator 4.06~4.79第1版
    Netscape 6+(Mozilla 0.6.0+)第3版
    IE3
    IE4
    IE5第1版
    IE5.5~8第3版
    IE9第5版(部分)
    IE10~11第5版
    Edge 12+第6版
    Opera 6~7.1第2版
    Opera 7.2+第3版
    Opera 15~28第5版
    Opera 29~35第6版(部分)
    Opera 36+第6版
    Safari 1~2.0.x第3版(部分)
    Safari 3.1~5.1第5版(部分)
    Safari 6~8第5版
    Safari 9+第6版
    iOS Safari 3.2~5.1第5版(部分)
    iOS Safari 6~8.4第5版
    iOS Safari 9.2+第6版
    Chrome 1~3第3版
    Chrome 4~22第5版(部分)
    Chrome 23+第5版
    Chrome 42~48第6版(部分)
    Chrome 49+第6版
    Firefox 1~2第3版
    Firefox 3.0.x~20第5版(部分)
    Firefox 21~44第5版
    Firefox 45+第6版

1.2.2 DOM

文档对象模型(DOM,Document Object Model)是一个应用编程接口(API),用于在HTML中使用扩展的XML。DOM将整个页面抽象为一组分层节点。HTML或XML页面的每个组成部分都是一种节点,包含不同的数据。比如下面的HTML页面:

<html>
    <head>
        <title>Sample Page</title>
    </head>
    <body>
        <p> Hello World!</p>
    </body>
</html>

这些代码通过DOM可以表示为一组分层节点,如图1-2所示。

图 1-2

DOM通过创建表示文档的树,让开发者可以随心所欲地控制网页的内容和结构。使用DOM API,可以轻松地删除、添加、替换、修改节点。

  1. 为什么DOM是必需的

    在IE4和Netscape Navigator 4支持不同形式的动态HTML(DHTML)的情况下,开发者首先可以做到不刷新页面而修改页面外观和内容。这代表了Web技术的一个巨大进步,但也暴露了很大的问题。由于网景和微软采用不同思路开发DHTML,开发者写一个HTML页面就可以在任何浏览器中运行的好日子就此终结。

    为了保持Web跨平台的本性,必须要做点什么。人们担心如果无法控制网景和微软各行其是,那么Web就会发生分裂,导致人们面向浏览器开发网页。就在这时,万维网联盟(W3C,World Wide Web Consortium)开始了制定DOM标准的进程。
     

  2. DOM级别

    1998年10月,DOM Level 1成为W3C的推荐标准。这个规范由两个模块组成:DOM Core和DOM HTML。前者提供了一种映射XML文档,从而方便访问和操作文档任意部分的方式;后者扩展了前者,并增加了特定于HTML的对象和方法。

    注意 DOM并非只能通过JavaScript访问,而且确实被其他很多语言实现了。不过对于浏览器来说,DOM就是使用ECMAScript实现的,如今已经成为JavaScript语言的一大组成部分。

    DOM Level 1的目标是映射文档结构,而DOM Level 2的目标则宽泛得多。这个对最初DOM的扩展增加了对(DHTML早就支持的)鼠标和用户界面事件、范围、遍历(迭代DOM节点的方法)的支持,而且通过对象接口支持了层叠样式表(CSS)。另外,DOM Level 1中的DOM Core也被扩展以包含对XML命名空间的支持。

    DOM Level 2新增了以下模块,以支持新的接口。

    • DOM视图:描述追踪文档不同视图(如应用CSS样式前后的文档)的接口。
    • DOM事件:描述事件及事件处理的接口。
    • DOM样式:描述处理元素CSS样式的接口。
    • DOM遍历和范围:描述遍历和操作DOM树的接口。

    DOM Level 3进一步扩展了DOM,增加了以统一的方式加载和保存文档的方法(包含在一个叫DOM Load and Save的新模块中),还有验证文档的方法(DOM Validation)。在Level 3中,DOM Core经过扩展支持了所有XML 1.0的特性,包括XML Infoset、XPath和XML Base。

    目前,W3C不再按照Level来维护DOM了,而是作为DOM Living Standard来维护,其快照称为DOM4。DOM4新增的内容包括替代Mutation Events的Mutation Observers。

    注意 在阅读关于DOM的资料时,你可能会看到DOM Level 0的说法。注意,并没有一个标准叫“DOM Level 0”,这只是DOM历史中的一个参照点。DOM Level 0可以看作IE4和Netscape Navigator 4中最初支持的DHTML。

     

  3. 其他DOM

    除了DOM Core和DOM HTML接口,有些其他语言也发布了自己的DOM标准。下面列出的语言是基于XML的,每一种都增加了该语言独有的DOM方法和接口:

    • 可伸缩矢量图(SVG,Scalable Vector Graphics)
    • 数学标记语言(MathML,Mathematical Markup Language)
    • 同步多媒体集成语言(SMIL,Synchronized Multimedia Integration Language)

    此外,还有一些语言开发了自己的DOM实现,比如Mozilla的XML用户界面语言(XUL,XML User Interface Language)。不过,只有前面列表中的语言是W3C推荐标准。
     

  4. Web浏览器对DOM的支持情况

    DOM标准在Web浏览器实现它之前就已经作为标准发布了。IE在第5版中尝试支持DOM,但直到5.5版才开始真正支持,该版本实现了DOM Level 1的大部分。IE在第6版和第7版中都没有实现新特性,第8版中修复了一些问题。

    网景在Netscape 6(Mozilla 0.6.0)之前都不支持DOM。Netscape 7之后,Mozilla把开发资源转移到开发Firefox浏览器上。Firefox 3+支持全部的Level 1、几乎全部的Level 2,以及Level 3的某些部分。(Mozilla开发团队的目标是打造百分之百兼容标准的浏览器,他们的工作也得到了应有的回报。)

    支持DOM是浏览器厂商的重中之重,每个版本发布都会改进支持度。下表展示了主流浏览器支持DOM的情况。

    浏览器DOM兼容
    Netscape Navigator 1~4.x
    Netscape 6+(Mozilla 0.6.0+)Level 1、Level 2(几乎全部)、Level 3(部分)
    IE2~4.x
    IE5Level 1(很少)
    IE5.5~8Level 1(几乎全部)
    IE9+Level 1、Level 2、Level 3
    EdgeLevel 1、Level 2、Level 3
    Opera 1~6
    Opera 7~8.xLevel 1(几乎全部)、Level 2(部分)
    Opera 9~9.9Level 1、Level 2(几乎全部)、Level 3(部分)
    Opera 10+Level 1、Level 2、Level 3(部分)
    Safari 1.0.xLevel 1
    Safari 2+Level 1、Level 2(部分)、Level 3(部分)
    iOS Safari 3.2+Level 1、Level 2(部分)、Level 3(部分)
    Chrome 1+Level 1、Level 2(部分)、Level 3(部分)
    Firefox 1+Level 1、Level 2(几乎全部)、Level 3(部分)

    注意 上表中兼容性的状态会随时间而变化,其中的内容仅反映本书写作时的状态。

1.2.3 BOM

IE3和Netscape Navigator 3提供了浏览器对象模型(BOM) API,用于支持访问和操作浏览器的窗口。使用BOM,开发者可以操控浏览器显示页面之外的部分。而BOM真正独一无二的地方,当然也是问题最多的地方,就是它是唯一一个没有相关标准的JavaScript实现。HTML5改变了这个局面,这个版本的HTML以正式规范的形式涵盖了尽可能多的BOM特性。由于HTML5的出现,之前很多与BOM有关的问题都迎刃而解了。

总体来说,BOM主要针对浏览器窗口和子窗口(frame),不过人们通常会把任何特定于浏览器的扩展都归在BOM的范畴内。比如,下面就是这样一些扩展:

  • 弹出新浏览器窗口的能力;
  • 移动、缩放和关闭浏览器窗口的能力;
  • navigator对象,提供关于浏览器的详尽信息;
  • location对象,提供浏览器加载页面的详尽信息;
  • screen对象,提供关于用户屏幕分辨率的详尽信息;
  • performance对象,提供浏览器内存占用、导航行为和时间统计的详尽信息;
  • 对cookie的支持;
  • 其他自定义对象,如XMLHttpRequest和IE的ActiveXObject

因为在很长时间内都没有标准,所以每个浏览器实现的都是自己的BOM。有一些所谓的事实标准,比如对于window对象和navigator对象,每个浏览器都会给它们定义自己的属性和方法。现在有了HTML5,BOM的实现细节应该会日趋一致。关于BOM,本书会在第12章再专门详细介绍。

1.3 JavaScript版本

作为网景的继承者,Mozilla是唯一仍在延续最初JavaScript版本编号的浏览器厂商。当初网景在将其源代码开源时(项目名为Mozilla Project),JavaScript在其浏览器中最后的版本是1.3。(前面提到过,1.4版是专门为服务器实现的。)因为Mozilla Foundation在持续开发JavaScript,为它增加新特性、关键字和语法,所以JavaScript的版本号也在不断递增。下表展示了Netscape/Mozilla浏览器发布的历代JavaScript版本。

浏览器

JavaScript版本

Netscape Navigator 2

1.0

Netscape Navigator 3

1.1

Netscape Navigator 4

1.2

Netscape Navigator 4.06

1.3

Netscape 6+(Mozilla 0.6.0+)

1.5

Firefox 1

1.5

Firefox 1.5

1.6

Firefox 2

1.7

Firefox 3

1.8

Firefox 3.5

1.8.1

Firefox 3.6

1.8.2

Firefox 4

1.8.5

这种版本编号方式是根据Firefox 4要发布JavaScript 2.0决定的,在此之前版本号的每次递增,反映的是JavaScript实现逐渐接近2.0建议。虽然这是最初的计划,但JavaScript的发展让这个计划变得不可能。JavaScript 2.0作为一个目标已经不存在了,而这种版本号编排方式在Firefox 4发布后就终止了。

注意 Netscape/Mozilla仍然沿用这种版本方案。而IE的JScript有不同的版本号规则。这些JScript版本与上表提到的JavaScript版本并不对应。此外,多数浏览器对JavaScript的支持,指的是实现ECMAScript和DOM的程度。

1.4 小结

JavaScript是一门用来与网页交互的脚本语言,包含以下三个组成部分。

  • ECMAScript:由ECMA-262定义并提供核心功能。
  • 文档对象模型(DOM):提供与网页内容交互的方法和接口。
  • 浏览器对象模型(BOM):提供与浏览器交互的方法和接口。

JavaScript的这三个部分得到了五大Web浏览器(IE、Firefox、Chrome、Safari和Opera)不同程度的支持。所有浏览器基本上对ES5(ECMAScript 5)提供了完善的支持,而对ES6(ECMAScript 6)和ES7(ECMAScript 7)的支持度也在不断提升。这些浏览器对DOM的支持各不相同,但对Level 3的支持日益趋于规范。HTML5中收录的BOM会因浏览器而异,不过开发者仍然可以假定存在很大一部分公共特性。

目录

  • 版权声明
  • 献词
  • 译者序
  • 前言
  • 致谢
  • 第 1 章 什么是JavaScript
  • 第 2 章 HTML中的JavaScript
  • 第 3 章 语言基础
  • 第 4 章 变量、作用域与内存
  • 第 5 章 基本引用类型
  • 第 6 章 集合引用类型
  • 第 7 章 迭代器与生成器
  • 第 8 章 对象、类与面向对象编程
  • 第 9 章 代理与反射
  • 第 10 章 函数
  • 第 11 章 期约与异步函数
  • 第 12 章 BOM
  • 第 13 章 客户端检测
  • 第 14 章 DOM
  • 第 15 章 DOM扩展
  • 第 16 章 DOM2和DOM3
  • 第 17 章 事件
  • 第 18 章 动画与Canvas图形
  • 第 19 章 表单脚本
  • 第 20 章 JavaScript API
  • 第 21 章 错误处理与调试
  • 第 22 章 处理XML
  • 第 23 章 JSON
  • 第 24 章 网络请求与远程资源
  • 第 25 章 客户端存储
  • 第 26 章 模块
  • 第 27 章 工作者线程
  • 第 28 章 最佳实践
  • 附录 A ES2018和ES2019
  • 附录 B 严格模式
  • 附录 C JavaScript库和框架
  • 附录 D JavaScript工具
  • 作者简介