一文搞懂JavaScript数组的特性

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前言

数组是几乎所有编程语言的基础语法，JavaScript因为语法特性，之前缺少一些集合类对象，对数组的使用就会更多一些，因此我们更需要理解数组知识。
然而大部分人对数组都已经非常熟悉了，所以本文将不会介绍数组的基础语法和用法，而是从JavaScript中数组的一些特殊之处入手，通过这些少有特性的详细介绍，加深我们对数组的理解。

基本介绍

首先，作为开始，我们还是需要简单介绍下JavaScript中的数组，基本如下：

  • 有序的数据集合，索引值从0开始递增
  • 拥有length长度属性
  • 数组元素值可以是JavaScript中的任何类型
  • 是动态的，可以增减元素
  • 可以循环数组元素，拥有一系列可操作的实例方法
  • 支持元素为数组的多维数组
  • 读取元素以数组名[索引值]的方式表示

以上就是对数组的基础介绍，大部分都很熟悉，接下来，我们就来看看数组的一些特殊之处，

数组类型和判断

在JavaScript中，是没有数组这种数据类型的，所以数组本质上是一种特殊的对象，它的类型值会返回 object，如下所示：

typeof [] // 'object'

由于返回的是 object 类型，就无法通过 typeof 语法判断一个值或对象是否是数组，得使用其他方式，才能正确的判断数组对象。

typeof的详细知识，可见博文 typeof详解。

判断为数组的方式

判断一个对象是否为数组，有不少种方式，但我们一般使用较多也就两三种，而其中最正确有效的方式就两种。

正确判断方式

这两种正确有效判断数组类型的方式如下：

  • Array.isArray()
    ES6推出的语法，专门用于判断对象类型是否为数组，是则返回true，否则返回false，简单好用。
  • Object.prototype.toString.call()
    在ES6推出之前的JS语法中，一般使用这种方式来判断数组，除了数组，它可以准确判断出其他几乎所有的JS数据类型。
Array.isArray([1, 2, 3]) // true
Object.prototype.toString.call([]) // '[object Array]'
Object.prototype.toString.call({}) // '[object Object]'

以上代码，就是这两种有效方式的示例，都能准确有效的判断。
当前的前端开发种，ES6语法基本普及的情况下，使用 Array.isArray() 将更方便。

其他方式介绍

除以上两种以外，还有其他几种基于原型链上的判断方式，可用于判断数组，但这些方式都不够准确：

  • [] instanceof Array
    这里使用instanceof运算符表示给定值是否是数组的实例。
  • [].constructor === Array
    给定值的实例构造函数是否是数组。
  • Array.prototype.isPrototypeOf([])
    给定值的原型链上是否存在数组。
  • Object.getPrototypeOf([]) === Array.prototype
    给定值的原型对象是否等于数组的原型对象。

这几种方式本质上都比较类似，只不过由于原型链能够被修改，所以这几种方式并不推荐使用。
如使用 instanceof 判断的方式：

[] instanceof Array // true
[] instanceof Object // true

以上代码，使用 instanceof 运算符时，一个数组实例属于 Array 和 Object，都是成立的，因为Object在Array的原型链上。

数组索引值和长度

数组通过下标索引值进行元素值的读取，必须要使用方括号才可以，否则无法读取元素值。

const arr = [1, 2, 3]
arr[1] // 2
arr.1 // Uncaught SyntaxError: Unexpected number

以上代码，使用 arr.1 的写法，就报了语法错误，因为JavaScript中单独数字作为标识符是不合法的。关于错误类型，可见博文js中的Error错误类型。

前面提到，数组是一种特殊的对象，而object对象，是可以通过键名来读取元素的，只不过数组的键名只能是数字，所以当做标识符读取时报错。而object对象如果使用数字作键名时，也无法通过标识符来读取：

const obj = { 1: 'hello' }
obj.1 // Uncaught SyntaxError: Unexpected number

如上代码所示，对象使用 obj.1 的方式读取属性，也是报同样的错误。

索引值是字符串

数组使用方括号读取元素值，而Object对象也能通过这样的方法读取属性值，这样就算对象的键名是数字也能正常读取了：

const obj = { 1: 'hello', key: 'world' }
obj[1] // 'hello'
obj['key'] // 'world'

事实上，JavaScript中Object对象的键名均为字符串类型，而数组的类型又是object，所以它的索引值(键名)也可以使用字符串。

const arr = [1, 2, 3]
arr['1'] // 2
arr['2'] // 3

以上代码，当使用 ‘1’、’2′ 等字符串时，也能正确读取数组的元素。

但需要注意的是，数组的索引值，必须是能自动转成正整数数字的值。如果是其他数值的时候，则需要注意。

索引值为小数、负数

如果数组使用小数或者负数读写操作时，数组是什么一种表现呢，可以看下面的代码：

const arr = [1,2]
arr[-1] = 0
arr[2.0] = 5
arr[3.6] = 8
Array.isArray(arr) // true
arr // [1, 2, 5, -1: 0, 3.6: 8]
arr.length // 3
arr[-1] // 0
arr[3.6] // 0

以上代码所示：

  • 使用小数 2.0，能自动转换成正整数，所以可以作为数组的第三个元素；
  • 使用负数 -1 和无法自动转换成正整数的小数 3.6，这两种情况都作为了数组的键值对的方式成为了数组的属性，但并不被包含在数组元素中，因为数组的length属性为3，并不包含这两个值。
  • 负数 -1 和小数 3.6，都被当作字符串在使用，同理，也可以使用 arr[true] = 50，这里的bool值 true，也被当做了字符串 ‘true’。

所以，负数或小数不能作为数组的索引值，但可以被当做键值对的方式，作为数组的属性被读写。

索引值是字符串等其他类型时

如果我们给数组使用字符串、布尔值等其他类型的值作为下标索引时，这个时候和小数负数的表现类似。
就是把数组用作了对象，这些类型的下标索引则都被当做了数组对象的属性在操作，可以正常读写，但不是数组的元素，不计入数组的length长度中。

const arr = [1]
arr['key'] = 0
arr['value'] = '是的'
arr.length // 1
arr // [1, key: 0, value: '是的']

以上代码，就体现了数组属于对象类型的特点，可以增加键值对的属性。

索引与属性

前文已经多次提到，数组是一种特殊类型的对象，而数组的这些特别之处很多都与对象有关。
另外，我们还需要知道的是，数组的索引虽然可以像对象一样，当做键名字符串使用，但它们还是有所区别的。
数组是按照数字的顺序进行排列的集合，而对象的属性名则是无序的。所以我们使用特殊键名(如字符串、负数等)给数组赋值时，这些值都不是数组的元素，而是当做了对象的属性。

length属性

length是数组的长度属性，表示数组元素的个数，但请注意，它不是只读，而是可写的，即我们可以给数组的length属性赋值：

[].length = 3
// 数组的长度被赋予为3

但有几点要注意：

  • 如果设置数组的length值小于元素个数，则数组会自动删除所有大于length值的元素
  • 如果设置数组的length值大于元素个数，则数组元素个数会自动增加到length值，并且新增的元素都是空位(返回undefined)
  • 如果将数组的length属性设置为0，则会清空整个数组，变为空数组
  • 数组的length值必须为正整数(或可以自动转换成正整数的值)，其他值都是不合法的，设置不合法值时会报错。
    • 能自动转换成正整数的值包含 2.0、''、true、false、'10' 等等这类
const arr = [1, 2]
arr.length = true
console.log(arr) // [1]

arr.length = -1 // VM307:1 Uncaught RangeError: Invalid array length

以上代码示例，
修改了数组的length值为true，true可以转换成1，数组的长度就变为了1，元素被删除了一个；
当设置数组长度为负数的时候，报错，无效的数组长度。

另外，除了以上几种情况，还有我们需要知道的一点就是，数组有最大长度。

数组的最大长度

JavaScript中的数组能赋予的最大长度是32位的正整数，即 2**32 - 1 = 4294967295，从0计算，长度减1。
当我们给数组设置的长度超过最大长度的值时，也会报无效长度的错误：

[].length = 4294967296 // Uncaught RangeError: Invalid array length

但如果我们使用超过最大长度的数字作为键名给数组赋值的话，则仍然可以使用，如下代码所示：

const arr = []
arr[4294967296] = 1
arr // [4294967296: 1]

前面也有介绍过，这是由于数组本质上是个对象，当使用超出最大长度范围的数字时，这个数字会被当做数组一个属性的键名，并且可以自动转成字符串，这个时候它并不数组的元素，也不计算在数组的length属性里，和前文介绍索引值时一样。

创建数组的三种方式

当前JS中，创建数组大致有三种方式：数组字面量语法、Array构造函数、Array.of()。

数组字面量语法

字面量语法创建数组，是JavaScript中最常用的一种方式，由于方便简单，大部分代码都会使用它。

const arr1 = [] // 创建一个空数组
const arr2 = [1, 2, true, null, 'hello'] // 给定数组的元素
console.log(arr2) // [1, 2, true, null, 'hello']

以上代码，就是使用了字面量语法创建数组，如果不给元素值就会创建一个空数组。
需要了解的是，数组字面量语法其实也是基于对Array构造函数的一种简化使用。

Array构造函数

Array对象本身是JavaScript的一个内置对象，它是 function 类型，能当做构造函数使用，这与大多数内置对象一样，是否使用 new 操作符都可以。
因此，我们通过调用 Array() 或 new Array()，就能创建数组对象。数组构造函数可以使用多种形式的可选参数，只不过依据参数不同，结果会有一定差异。

  1. 不传参数时，返回一个空数组
Array() // []
  1. 只传入一个参数时，表现不太一致
  • 当参数为0时，创建一个空数组
Array(0) // []
  • 当参数是单个正整数时，将创建一个length长度为该参数数值的数组，并且所有数组元素都是空位(返回undefined)
const arr = new Array(10)
arr.length // 10
arr[2] // undefined
  • 当参数是非正整数，如负数、小数等等，则会报错，无法创建数组
Array(10.6) // Uncaught RangeError: Invalid array length
Array(-6) // Uncaught RangeError: Invalid array length

以上代码，小数和负数，都报无效数组长度的错误。

但是，对于能自动转换成整数的数字(小数位为0)，则可以正常创建数组，如下代码所示：

const arr = new Array(10.0)
arr.length // 10
arr[2] // undefined
  • 当参数是非数字的其他类型，如字符串值、布尔值、对象、数组、函数、null、undefined等等，则该参数将会成为新数组的第一个元素，数组的length长度自然就是1。
Array('hello') // ['hello']
Array(true) //[true]
Array([30]) // [Array(1)]
Array(null) // [null]
  • 只有一个参数的情况下，如果参数里多了尾逗号，则会忽略，仍能正常创建数组：
Array(0,) // []
Array(true,) // [true]
  1. 传入多个参数时

所有参数都会成为新数组的元素，不论参数是什么类型的值。

Array(1, 2) // [1, 2]
Array(1, 2, true, null, 'hello')  // [1, 2, true, null, 'hello']
Array(-1, 2.2, 3) // [-1, 2.2, 3]
Array(1, 2, 3,) // [1, 2, 3]

以上代码，
第三行，加了负数和小数，也能正常创建数组；
第四行，参数里多了一个尾逗号，但会被忽略。

Array.of()

Array.of(item…) 是ES6提供的一个数组静态方法，使用它同样可以创建数组。

该方法也提供了可选参数，但与Array构造函数的区别在于：Array.of() 的行为更一致，不论它的参数有几个、是什么类型，都会被当做新数组的元素成员，当然如果不传入参数，则会生成空数组。包括负数和小数，也都会被当成元素，不会报错。
比如，Array.of(5) 会创建只有一个成员(5)且长度为1的数组，而 Array(5) 则是创建一个长度为5且元素皆是空位的数组。

所以，Array.of方法弥补了Array构造函数参数差异导致的不足，除了字面量语法外，我们应该尽量用于替代Array构造函数。

Array.of() // []
Array.of(5) // [5]
Array.of(1, 2, true, null, 'hello') // [1, 2, true, null, 'hello']
Array.of(-1) // [-1]
Array.of(2.2, 0) // [2.2, 0]

从以上代码可以看出，当我们使用Array.of方法时，所有参数都作为了数组的元素，这可以完全解决Array构造函数带来的不一致问题。

空位(空元素)

空位是指数组中某个逗号前面，没有任何值，是空的，这样的元素就是空元素，又叫空位。
空位在JavaScript的数组中是允许存在的，并不会报语法错误或其他异常，数组能正常使用，所以我们需要了解它的一些特性。

逗号后面没有值，不产生空位，也不影响数组。

我们先看一个空位的示例：

const arr1 = [,]
const arr2 = [1, , , 4]

以上代码，就是空位在数组中的表现，其中arr1有1个空位，arr2在首尾两个元素中间有2个空位。

空位作为数组的一种特殊存在，它的一些基本表现如下：

  • 空位是数组的一个正常元素
  • 空位会被计算进数组的长度里，即length属性会包含空位
  • 空位可以通过索引读取，返回undefined。
const arr = [1, , , 4]
arr.length // 4
arr[2] // undefined

以上代码，定义了有2个空位的数组，数组长度不受影响，是4，读取空位值时返回undefined。

除了以上这些特点以外，空位还有其他一些需要注意的地方。

delete

delete运算符能够删除对象的属性，那么同样可在数组中使用它。
使用delete操作符删除数组元素的时候，就会产生空位，元素表现也符合空位的特点。

const arr = ['a', 'b', 'c']
delete arr[1]
console.log(arr) // ['a', , 'c']

以上代码，使用delete删除了数组的第二个元素，就在这个位置形成了一个空位。

循环遍历空位

空位是被当做一个正常的数组元素，并被计算在length属性里的，所以当我们遍历有空位的数组的时候，需要小心，不然会产生一些不必要的问题。

针对空位遍历时主要的一些注意点，总结如下：

  • for、while、for-of三个循环语句，都会正常遍历到空位，并输出空位的值为undefined。
  • for-in循环语句，则会直接跳过空位，不会遍历空位。
  • 数组的实例方法里面：
    • forEach、map、every、some、filter、reduce、flat，也都会直接跳过空位；
    • find、findIndex，则会读取到空位，返回undefined。
    • indexOf、lastIndexOf、includes，无法读取空位，因为空位啥也没有。
  • 当使用Object对象的keys、values、entries方法的时候，也是直接跳过空位。
const arr = [1, , , 4]
for (let i in arr) {
  console.log(i)
} // 跳过空位，输出为 '0' 和 '3'
for (let i of arr) {
  console.log(i)
} // 读取空位，输出为 1 undefined undefined 4

arr.forEach((vl) => {
  console.log(vl)
}) // 跳过空位，输出为 5 2

Object.keys(arr) // 也是跳过空位，输出为 ['0', '3']

以上代码，就是遍历时的部分示例，与上面总结的表现一致，for-of 能读取空位，其他如 for-in、forEache、Object.keys 则直接跳过空位，不会遍历输出。

需要注意的是，空位在索引读取、或者部分语法访问的时候返回的undefined，但它并不等于undefined，空位所有的这些特点，undefined并没有。如果遍历的时候，undefined是数组元素的话，那它在任何情况下都能读取到。

数组空位的字符串输出

另外，当数组被当做字符串输出的时候，空位也有自己特有的输出。

  • 使用join() 和 toString() 方法的时候，空位元素输出只有一个逗号。
[1, , , 4].join() // '1,,,4'
[1, , , 4].toString() // '1,,,4'
  • 使用JSON.stringify() 方法的时候，空位输出为 null 字符串。
JSON.stringify([1, , , 4]) // '[1,null,null,4]'

in运算符

in运算符用于检查对象的某个属性键名是否存在，返回布尔值，数组属于对象，所以也能适用。
数组的键名就是索引值，我们使用数组索引值判断即可。

const arr = [1, 2, 3]
0 in arr // true
'2' in arr // true
3 in arr // false

以上代码，数组有三个元素，索引值0-2，而3并不属于、返回了false。
之前已有介绍对象键名是字符串，数组的索引值使用数字和字符串都没问题。

另外，就是对于数组中的空位，in运算符返回的是false：

const arr = [1, ,2]
0 in arr //true
1 in arr // false

以上代码，数组的第二个元素是空元素，那它使用 in 判断时，返回了false。

总结

本文我们主要讲述的是数组的特性，从类型、数组判断、索引值、length属性、创建数组的方式、构造函数、空位、in运算符等几个方面对数组做了详细的介绍，着重于数组的特别之处。
通过这些内容知识，相信能够让我们更加深入的理解JavaScript中的数组，为我们写出更好的代码添砖加瓦。

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