Урок 6 из 18
В прогрессе

6. Объекты, массивы

Объекты

 
 

Объекты же используются для хранения коллекций различных значений и более сложных сущностей. 

Объект может быть создан с помощью фигурных скобок {…} с необязательным списком свойств. Свойство – это пара «ключ: значение», где ключ – это строка (также называемая «именем свойства»), а значение может быть чем угодно.

 

Пустой объект («пустой ящик») можно создать, используя один из двух вариантов синтаксиса:

let user = new Object(); // синтаксис "конструктор объекта"
let user = {};  // синтаксис "литерал объекта"
 

 

Обычно используют вариант с фигурными скобками {...}. Такое объявление называют литералом объекта или литеральной нотацией.

Литералы и свойства

При использовании литерального синтаксиса {...} мы сразу можем поместить в объект несколько свойств в виде пар «ключ: значение»:

let user = {     // объект
  name: "John",  // под ключом "name" хранится значение "John"
  age: 30        // под ключом "age" хранится значение 30
};

У каждого свойства есть ключ (также называемый «имя» или «идентификатор»). После имени свойства следует двоеточие ":", и затем указывается значение свойства. Если в объекте несколько свойств, то они перечисляются через запятую.

В объекте user сейчас находятся два свойства:

  1. Первое свойство с именем "name" и значением "John".
  2. Второе свойство с именем "age" и значением 30.

Можно сказать, что наш объект user – это ящик с двумя папками, подписанными «name» и «age».

 

 

Мы можем в любой момент добавить в него новые папки, удалить папки или прочитать содержимое любой папки.

Для обращения к свойствам используется запись «через точку»:

// получаем свойства объекта:
alert( user.name ); // John
alert( user.age ); // 30

Значение может быть любого типа. Давайте добавим свойство с логическим значением:

user.isAdmin = true;
 

 

Для удаления свойства мы можем использовать оператор delete:

delete user.age;
 

 

Имя свойства может состоять из нескольких слов, но тогда оно должно быть заключено в кавычки:

let user = {
  name: "John",
  age: 30,
  "likes birds": true  // имя свойства из нескольких слов должно быть в кавычках
};
 

 

Последнее свойство объекта может заканчиваться запятой:

let user = {
  name: "John",
  age: 30,
}

Это называется «висячая запятая». Такой подход упрощает добавление, удаление и перемещение свойств, так как все строки объекта становятся одинаковыми.

Объект, объявленный как константа, может быть изменён

Объект, объявленный через constможет быть изменён.

Например:

 
 
const user = {
  name: "John"
};

user.name = "Pete"; // (*)

alert(user.name); // Pete

Может показаться, что строка (*) должна вызвать ошибку, но нет, здесь всё в порядке. Дело в том, что объявление const защищает от изменений только саму переменную user, а не её содержимое.

Определение const выдаст ошибку только если мы присвоим переменной другое значение: user=....

Есть ещё один способ сделать константами свойства объекта, который мы рассмотрим в главе Флаги и дескрипторы свойств.

Квадратные скобки

Для свойств, имена которых состоят из нескольких слов, доступ к значению «через точку» не работает:

 
 
// это вызовет синтаксическую ошибку
user.likes birds = true

JavaScript видит, что мы обращаемся к свойству user.likes, а затем идёт непонятное слово birds. В итоге синтаксическая ошибка.

Точка требует, чтобы ключ был именован по правилам именования переменных. То есть не имел пробелов, не начинался с цифры и не содержал специальные символы, кроме $ и _.

Для таких случаев существует альтернативный способ доступа к свойствам через квадратные скобки. Такой способ сработает с любым именем свойства:

 
 
let user = {};

// присваивание значения свойству
user["likes birds"] = true;

// получение значения свойства
alert(user["likes birds"]); // true

// удаление свойства
delete user["likes birds"];

Сейчас всё в порядке. Обратите внимание, что строка в квадратных скобках заключена в кавычки (подойдёт любой тип кавычек).

Квадратные скобки также позволяют обратиться к свойству, имя которого может быть результатом выражения. Например, имя свойства может храниться в переменной:

let key = "likes birds";

// то же самое, что и user["likes birds"] = true;
user[key] = true;

Здесь переменная key может быть вычислена во время выполнения кода или зависеть от пользовательского ввода. После этого мы используем её для доступа к свойству. Это даёт нам большую гибкость.

Пример:

 
 
let user = {
  name: "John",
  age: 30
};

let key = prompt("Что вы хотите узнать о пользователе?", "name");

// доступ к свойству через переменную
alert( user[key] ); // John (если ввели "name")

Запись «через точку» такого не позволяет:

 
 
let user = {
  name: "John",
  age: 30
};

let key = "name";
alert( user.key ); // undefined

Вычисляемые свойства

Мы можем использовать квадратные скобки в литеральной нотации для создания вычисляемого свойства.

Пример:

 
 
let fruit = prompt("Какой фрукт купить?", "apple");

let bag = {
  [fruit]: 5, // имя свойства будет взято из переменной fruit
};

alert( bag.apple ); // 5, если fruit="apple"

Смысл вычисляемого свойства прост: запись [fruit] означает, что имя свойства необходимо взять из переменной fruit.

И если посетитель введёт слово "apple", то в объекте bag теперь будет лежать свойство {apple: 5}.

По сути, пример выше работает так же, как и следующий пример:

 
 
let fruit = prompt("Какой фрукт купить?", "apple");
let bag = {};

// имя свойства будет взято из переменной fruit
bag[fruit] = 5;

…Но первый пример выглядит лаконичнее.

Мы можем использовать и более сложные выражения в квадратных скобках:

let fruit = 'apple';
let bag = {
  [fruit + 'Computers']: 5 // bag.appleComputers = 5
};

Квадратные скобки дают намного больше возможностей, чем запись через точку. Они позволяют использовать любые имена свойств и переменные, хотя и требуют более громоздких конструкций кода.

Подведём итог: в большинстве случаев, когда имена свойств известны и просты, используется запись через точку. Если же нам нужно что-то более сложное, то мы используем квадратные скобки.

Свойство из переменной

В реальном коде часто нам необходимо использовать существующие переменные как значения для свойств с тем же именем.

Например:

 
 
function makeUser(name, age) {
  return {
    name: name,
    age: age
    // ...другие свойства
  };
}

let user = makeUser("John", 30);
alert(user.name); // John

В примере выше название свойств name и age совпадают с названиями переменных, которые мы подставляем в качестве значений этих свойств. Такой подход настолько распространён, что существуют специальные короткие свойства для упрощения этой записи.

Вместо name:name мы можем написать просто name:

function makeUser(name, age) {
  return {
    name, // то же самое, что и name: name
    age   // то же самое, что и age: age
    // ...
  };
}

Мы можем использовать как обычные свойства, так и короткие в одном и том же объекте:

let user = {
  name,  // тоже самое, что и name:name
  age: 30
};

Массивы

 
 

Объекты позволяют хранить данные со строковыми ключами. Это замечательно.

Но довольно часто мы понимаем, что нам необходима упорядоченная коллекция данных, в которой присутствуют 1-й, 2-й, 3-й элементы и т.д. Например, она понадобится нам для хранения списка чего-либо: пользователей, товаров, элементов HTML и т.д.

В этом случае использовать объект неудобно, так как он не предоставляет методов управления порядком элементов. Мы не можем вставить новое свойство «между» уже существующими. Объекты просто не предназначены для этих целей.

Для хранения упорядоченных коллекций существует особая структура данных, которая называется массив, Array.

Объявление

Существует два варианта синтаксиса для создания пустого массива:

let arr = new Array();
let arr = [];

Практически всегда используется второй вариант синтаксиса. В скобках мы можем указать начальные значения элементов:

let fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Слива"];

Элементы массива нумеруются, начиная с нуля.

Мы можем получить элемент, указав его номер в квадратных скобках:

 
 
let fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Слива"];

alert( fruits[0] ); // Яблоко
alert( fruits[1] ); // Апельсин
alert( fruits[2] ); // Слива

Мы можем заменить элемент:

fruits[2] = 'Груша'; // теперь ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"]

…Или добавить новый к существующему массиву:

fruits[3] = 'Лимон'; // теперь ["Яблоко", "Апельсин", "Груша", "Лимон"]

Общее число элементов массива содержится в его свойстве length:

 
 
let fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Слива"];

alert( fruits.length ); // 3

Вывести массив целиком можно при помощи alert.

 
 
let fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Слива"];

alert( fruits ); // Яблоко, Апельсин, Слива

В массиве могут храниться элементы любого типа.

Например:

 
 
// разные типы значений
let arr = [ 'Яблоко', { name: 'Джон' }, true, function() { alert('привет'); } ];

// получить элемент с индексом 1 (объект) и затем показать его свойство
alert( arr[1].name ); // Джон

// получить элемент с индексом 3 (функция) и выполнить её
arr[3](); // привет
Висячая запятая

Список элементов массива, как и список свойств объекта, может оканчиваться запятой:

let fruits = [
  "Яблоко",
  "Апельсин",
  "Слива",
];

«Висячая запятая» упрощает процесс добавления/удаления элементов, так как все строки становятся идентичными.

Получение последних элементов при помощи «at»

Новая возможность
Эта возможность была добавлена в язык недавно. В старых браузерах может понадобиться полифил.

Допустим, нам нужен последний элемент массива.

Некоторые языки программирования позволяют использовать отрицательные индексы для той же цели, как-то так: fruits[-1].

Однако, в JavaScript такая запись не сработает. Её результатом будет undefined, поскольку индекс в квадратных скобках понимается буквально.

Мы можем явно вычислить индекс последнего элемента, а затем получить к нему доступ вот так: fruits[fruits.length - 1].

 
 
let fruits = ["Apple", "Orange", "Plum"];
alert( fruits[fruits.length-1] ); // Plum

Немного громоздко, не так ли? Нам нужно дважды написать имя переменной.

К счастью, есть более короткий синтаксис: fruits.at (-1):

 
 
let fruits = ["Apple", "Orange", "Plum"];
// то же самое, что и fruits[fruits.length-1]
alert( fruits.at(-1) ); // Plum

Другими словами, arr.at(i):

  • это ровно то же самое, что и arr[i], если i >= 0.
  • для отрицательных значений i, он отступает от конца массива.

Методы pop/push, shift/unshift

Очередь – один из самых распространённых вариантов применения массива. В области компьютерных наук так называется упорядоченная коллекция элементов, поддерживающая два вида операций:

  • push добавляет элемент в конец.
  • shift удаляет элемент в начале, сдвигая очередь, так что второй элемент становится первым.
 

Массивы поддерживают обе операции.

На практике необходимость в этом возникает очень часто. Например, очередь сообщений, которые надо показать на экране.

Существует и другой вариант применения для массивов – структура данных, называемая стек.

Она поддерживает два вида операций:

  • push добавляет элемент в конец.
  • pop удаляет последний элемент.

Таким образом, новые элементы всегда добавляются или удаляются из «конца».

Примером стека обычно служит колода карт: новые карты кладутся наверх и берутся тоже сверху:

 

Массивы в JavaScript могут работать и как очередь, и как стек. Мы можем добавлять/удалять элементы как в начало, так и в конец массива.

В компьютерных науках структура данных, делающая это возможным, называется двусторонняя очередь.

Методы, работающие с концом массива:

pop

Удаляет последний элемент из массива и возвращает его:

 
 
let fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

alert( fruits.pop() ); // удаляем "Груша" и выводим его

alert( fruits ); // Яблоко, Апельсин

И fruits.pop() и fruits.at(-1) возвращают последний элемент массива, но fruits.pop() также изменяет массив, удаляя его.

push

Добавляет элемент в конец массива:

 
 
let fruits = ["Яблоко", "Апельсин"];

fruits.push("Груша");

alert( fruits ); // Яблоко, Апельсин, Груша

Вызов fruits.push(...) равнозначен fruits[fruits.length] = ....

Методы, работающие с началом массива:

shift

Удаляет из массива первый элемент и возвращает его:

 
 
let fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

alert( fruits.shift() ); // удаляем Яблоко и выводим его

alert( fruits ); // Апельсин, Груша
unshift

Добавляет элемент в начало массива:

 
 
let fruits = ["Апельсин", "Груша"];

fruits.unshift('Яблоко');

alert( fruits ); // Яблоко, Апельсин, Груша

Методы push и unshift могут добавлять сразу несколько элементов:

 
 
let fruits = ["Яблоко"];

fruits.push("Апельсин", "Груша");
fruits.unshift("Ананас", "Лимон");

// ["Ананас", "Лимон", "Яблоко", "Апельсин", "Груша"]
alert( fruits );

Внутреннее устройство массива

Массив – это особый подвид объектов. Квадратные скобки, используемые для того, чтобы получить доступ к свойству arr[0] – это по сути обычный синтаксис доступа по ключу, как obj[key], где в роли obj у нас arr, а в качестве ключа – числовой индекс.

Массивы расширяют объекты, так как предусматривают специальные методы для работы с упорядоченными коллекциями данных, а также свойство length. Но в основе всё равно лежит объект.

Следует помнить, что в JavaScript существует 8 основных типов данных. Массив является объектом и, следовательно, ведёт себя как объект.

Например, копируется по ссылке:

 
 
let fruits = ["Банан"]

let arr = fruits; // копируется по ссылке (две переменные ссылаются на один и тот же массив)

alert( arr === fruits ); // true

arr.push("Груша"); // массив меняется по ссылке

alert( fruits ); // Банан, Груша - теперь два элемента

…Но то, что действительно делает массивы особенными – это их внутреннее представление. Движок JavaScript старается хранить элементы массива в непрерывной области памяти, один за другим, так, как это показано на иллюстрациях к этой главе. Существуют и другие способы оптимизации, благодаря которым массивы работают очень быстро.

Но все они утратят эффективность, если мы перестанем работать с массивом как с «упорядоченной коллекцией данных» и начнём использовать его как обычный объект.

Например, технически мы можем сделать следующее:

let fruits = []; // создаём массив

fruits[99999] = 5; // создаём свойство с индексом, намного превышающим длину массива

fruits.age = 25; // создаём свойство с произвольным именем

Это возможно, потому что в основе массива лежит объект. Мы можем присвоить ему любые свойства.

Но движок поймёт, что мы работаем с массивом, как с обычным объектом. Способы оптимизации, используемые для массивов, в этом случае не подходят, поэтому они будут отключены и никакой выгоды не принесут.

Варианты неправильного применения массива:

  • Добавление нечислового свойства, например: arr.test = 5.
  • Создание «дыр», например: добавление arr[0], затем arr[1000] (между ними ничего нет).
  • Заполнение массива в обратном порядке, например: arr[1000]arr[999] и т.д.

Массив следует считать особой структурой, позволяющей работать с упорядоченными данными. Для этого массивы предоставляют специальные методы. Массивы тщательно настроены в движках JavaScript для работы с однотипными упорядоченными данными, поэтому, пожалуйста, используйте их именно в таких случаях. Если вам нужны произвольные ключи, вполне возможно, лучше подойдёт обычный объект {}.

Эффективность

Методы push/pop выполняются быстро, а методы shift/unshift – медленно.

 

Почему работать с концом массива быстрее, чем с его началом? Давайте посмотрим, что происходит во время выполнения:

fruits.shift(); // удаляем первый элемент с начала

Просто взять и удалить элемент с номером 0 недостаточно. Нужно также заново пронумеровать остальные элементы.

Операция shift должна выполнить 3 действия:

  1. Удалить элемент с индексом 0.
  2. Сдвинуть все элементы влево, заново пронумеровать их, заменив 1 на 02 на 1 и т.д.
  3. Обновить свойство length .
 

Чем больше элементов содержит массив, тем больше времени потребуется для того, чтобы их переместить, больше операций с памятью.

То же самое происходит с unshift: чтобы добавить элемент в начало массива, нам нужно сначала сдвинуть существующие элементы вправо, увеличивая их индексы.

А что же с push/pop? Им не нужно ничего перемещать. Чтобы удалить элемент в конце массива, метод pop очищает индекс и уменьшает значение length.

Действия при операции pop:

fruits.pop(); // удаляем один элемент с конца
 

Метод pop не требует перемещения, потому что остальные элементы остаются с теми же индексами. Именно поэтому он выполняется очень быстро.

Аналогично работает метод push.

Перебор элементов

Одним из самых старых способов перебора элементов массива является цикл for по цифровым индексам:

 
 
let arr = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  alert( arr[i] );
}

Но для массивов возможен и другой вариант цикла, for..of:

 
 
let fruits = ["Яблоко", "Апельсин", "Слива"];

// проходит по значениям
for (let fruit of fruits) {
  alert( fruit );
}

Цикл for..of не предоставляет доступа к номеру текущего элемента, только к его значению, но в большинстве случаев этого достаточно. А также это короче.

Технически, так как массив является объектом, можно использовать и вариант for..in:

 
 
let arr = ["Яблоко", "Апельсин", "Груша"];

for (let key in arr) {
  alert( arr[key] ); // Яблоко, Апельсин, Груша
}

Но на самом деле это – плохая идея. Существуют скрытые недостатки этого способа:

  1. Цикл for..in выполняет перебор всех свойств объекта, а не только цифровых.

    В браузере и других программных средах также существуют так называемые «псевдомассивы» – объекты, которые выглядят, как массив. То есть, у них есть свойство length и индексы, но они также могут иметь дополнительные нечисловые свойства и методы, которые нам обычно не нужны. Тем не менее, цикл for..in выведет и их. Поэтому, если нам приходится иметь дело с объектами, похожими на массив, такие «лишние» свойства могут стать проблемой.

  2. Цикл for..in оптимизирован под произвольные объекты, не массивы, и поэтому в 10-100 раз медленнее. Увеличение скорости выполнения может иметь значение только при возникновении узких мест. Но мы всё же должны представлять разницу.

В общем, не следует использовать цикл for..in для массивов.

Немного о «length»

Свойство length автоматически обновляется при изменении массива. Если быть точными, это не количество элементов массива, а наибольший цифровой индекс плюс один.

Например, единственный элемент, имеющий большой индекс, даёт большую длину:

 
 
let fruits = [];
fruits[123] = "Яблоко";

alert( fruits.length ); // 124

Обратите внимание, что обычно мы не используем массивы таким образом.

Ещё один интересный факт о свойстве length – его можно перезаписать.

Если мы вручную увеличим его, ничего интересного не произойдёт. Зато, если мы уменьшим его, массив станет короче. Этот процесс необратим, как мы можем понять из примера:

 
 
let arr = [1, 2, 3, 4, 5];

arr.length = 2; // укорачиваем до двух элементов
alert( arr ); // [1, 2]

arr.length = 5; // возвращаем length как было
alert( arr[3] ); // undefined: значения не восстановились

Таким образом, самый простой способ очистить массив – это arr.length = 0;.

Многомерные массивы

Массивы могут содержать элементы, которые тоже являются массивами. Это можно использовать для создания многомерных массивов, например, для хранения матриц:

 
 
let matrix = [
  [1, 2, 3],
  [4, 5, 6],
  [7, 8, 9]
];

alert( matrix[1][1] ); // 5, центральный элемент

toString

Массивы по-своему реализуют метод toString, который возвращает список элементов, разделённых запятыми.

Например:

 
 
let arr = [1, 2, 3];

alert( arr ); // 1,2,3
alert( String(arr) === '1,2,3' ); // true

Давайте теперь попробуем следующее:

 
 
alert( [] + 1 ); // "1"
alert( [1] + 1 ); // "11"
alert( [1,2] + 1 ); // "1,21"

Массивы не имеют ни Symbol.toPrimitive, ни функционирующего valueOf, они реализуют только преобразование toString, таким образом, здесь [] становится пустой строкой, [1] становится "1", а [1,2] становится "1,2".

Когда бинарный оператор плюс "+" добавляет что-либо к строке, он тоже преобразует это в строку, таким образом:

 
 
alert( "" + 1 ); // "1"
alert( "1" + 1 ); // "11"
alert( "1,2" + 1 ); // "1,21"