جاوا اسکریپت Symbol.wellKnown: تسلط بر پروتکل‌های داخلی Symbol

Symbolهای جاوا اسکریپت که در ECMAScript 2015 (ES6) معرفی شدند، یک نوع داده اولیه (primitive) منحصر به فرد و تغییرناپذیر ارائه می‌دهند که اغلب به عنوان کلید برای خصوصیات اشیاء استفاده می‌شوند. فراتر از کاربرد اصلی‌شان، Symbolها مکانیزم قدرتمندی برای سفارشی‌سازی رفتار اشیاء جاوا اسکریپت از طریق آنچه به عنوان سیمبل‌های شناخته‌شده (well-known symbols) شناخته می‌شود، فراهم می‌کنند. این سیمبل‌ها مقادیر Symbol از پیش تعریف‌شده‌ای هستند که به عنوان خصوصیات استاتیک شیء Symbol در دسترس قرار می‌گیرند (مانند Symbol.iterator، Symbol.toStringTag). آنها نمایانگر عملیات‌ها و پروتکل‌های داخلی خاصی هستند که موتورهای جاوا اسکریپت از آن‌ها استفاده می‌کنند. با تعریف خصوصیات با این سیمبل‌ها به عنوان کلید، می‌توانید رفتارهای پیش‌فرض جاوا اسکریپت را رهگیری و بازنویسی کنید. این قابلیت درجه بالایی از کنترل و سفارشی‌سازی را باز می‌کند و به شما امکان می‌دهد تا برنامه‌های جاوا اسکریپت انعطاف‌پذیرتر و قدرتمندتری ایجاد کنید.

درک Symbolها

قبل از پرداختن به سیمبل‌های شناخته‌شده، درک اصول اولیه خود Symbolها ضروری است.

Symbolها چه هستند؟

Symbolها انواع داده منحصر به فرد و تغییرناپذیر هستند. تضمین می‌شود که هر Symbol متفاوت باشد، حتی اگر با توضیحات یکسان ایجاد شود. این ویژگی آنها را برای ایجاد خصوصیات شبه-خصوصی (private-like) یا به عنوان شناسه‌های منحصر به فرد ایده‌آل می‌سازد.

            const sym1 = Symbol();
const sym2 = Symbol("description");
const sym3 = Symbol("description");

console.log(sym1 === sym2); // false
console.log(sym2 === sym3); // false
            

              
                Copy
              
            
          

چرا از Symbolها استفاده کنیم؟

• منحصر به فرد بودن: تضمین می‌کند که کلیدهای خصوصیات منحصر به فرد هستند و از تداخل نام‌گذاری جلوگیری می‌کند.
• خصوصی‌سازی: Symbolها به طور پیش‌فرض قابل شمارش (enumerable) نیستند، که درجه‌ای از پنهان‌سازی اطلاعات را ارائه می‌دهد (اگرچه به معنای دقیق، حریم خصوصی واقعی نیست).
• قابلیت توسعه: امکان توسعه اشیاء داخلی جاوا اسکریپت را بدون تداخل با خصوصیات موجود فراهم می‌کند.

مقدمه‌ای بر Symbol.wellKnown

Symbol.wellKnown یک خصوصیت واحد نیست، بلکه یک اصطلاح کلی برای خصوصیات استاتیک شیء Symbol است که پروتکل‌های ویژه در سطح زبان را نشان می‌دهند. این سیمبل‌ها قلاب‌هایی (hooks) را برای عملیات داخلی موتور جاوا اسکریپت فراهم می‌کنند.

در اینجا خلاصه‌ای از برخی از پرکاربردترین خصوصیات Symbol.wellKnown آورده شده است:

• Symbol.iterator
• Symbol.toStringTag
• Symbol.toPrimitive
• Symbol.hasInstance
• Symbol.species
• سیمبل‌های تطبیق رشته: Symbol.match، Symbol.replace، Symbol.search، Symbol.split

بررسی عمیق خصوصیات خاص Symbol.wellKnown

۱. Symbol.iterator: قابل پیمایش کردن اشیاء

سیمبل Symbol.iterator پیمایشگر (iterator) پیش‌فرض برای یک شیء را تعریف می‌کند. یک شیء قابل پیمایش است اگر خصوصیتی با کلید Symbol.iterator تعریف کند که مقدار آن تابعی باشد که یک شیء پیمایشگر را برمی‌گرداند. شیء پیمایشگر باید یک متد next() داشته باشد که یک شیء با دو خصوصیت برمی‌گرداند: value (مقدار بعدی در توالی) و done (یک مقدار بولی که نشان می‌دهد آیا پیمایش کامل شده است یا خیر).

مورد استفاده: منطق پیمایش سفارشی برای ساختارهای داده شما. تصور کنید در حال ساخت یک ساختار داده سفارشی هستید، شاید یک لیست پیوندی. با پیاده‌سازی Symbol.iterator، شما اجازه می‌دهید که آن با حلقه‌های for...of، سینتکس spread (...) و سایر ساختارهایی که به پیمایشگرها متکی هستند، استفاده شود.

مثال:

            const myCollection = {
  items: [1, 2, 3, 4, 5],
  [Symbol.iterator]() {
    let index = 0;
    return {
      next: () => {
        if (index < this.items.length) {
          return { value: this.items[index++], done: false };
        } else {
          return { value: undefined, done: true };
        }
      }
    };
  }
};

for (const item of myCollection) {
  console.log(item);
}

console.log([...myCollection]); // [1, 2, 3, 4, 5]
            

              
                Copy
              
            
          

مقایسه بین‌المللی: Symbol.iterator را مانند تعریف «پروتکل» برای دسترسی به عناصر در یک مجموعه در نظر بگیرید، شبیه به اینکه چگونه فرهنگ‌های مختلف ممکن است رسوم متفاوتی برای سرو چای داشته باشند – هر فرهنگ «متد پیمایش» خاص خود را دارد.

۲. Symbol.toStringTag: سفارشی‌سازی نمایش toString()

سیمبل Symbol.toStringTag یک مقدار رشته‌ای است که به عنوان تگ هنگام فراخوانی متد toString() روی یک شیء استفاده می‌شود. به طور پیش‌فرض، فراخوانی Object.prototype.toString.call(myObject) مقدار [object Object] را برمی‌گرداند. با تعریف Symbol.toStringTag، می‌توانید این نمایش را سفارشی کنید.

مورد استفاده: ارائه خروجی آموزنده‌تر هنگام بازرسی اشیاء. این به ویژه برای اشکال‌زدایی و لاگ‌گیری مفید است و به شما کمک می‌کند تا به سرعت نوع اشیاء سفارشی خود را شناسایی کنید.

مثال:

            class MyClass {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  get [Symbol.toStringTag]() {
    return 'MyClassInstance';
  }
}

const myInstance = new MyClass('Example');

console.log(Object.prototype.toString.call(myInstance)); // [object MyClassInstance]
            

              
                Copy
              
            
          

بدون Symbol.toStringTag، خروجی [object Object] می‌شد، که تشخیص نمونه‌های MyClass را دشوارتر می‌کند.

مقایسه بین‌المللی: Symbol.toStringTag مانند پرچم یک کشور است – هنگام مواجهه با چیزی ناشناخته، یک شناسه واضح و مختصر ارائه می‌دهد. به جای اینکه فقط بگویید «شخص»، با نگاه کردن به پرچم می‌توانید بگویید «شخصی از ژاپن».

۳. Symbol.toPrimitive: کنترل تبدیل نوع

سیمبل Symbol.toPrimitive یک خصوصیت با مقدار تابعی را مشخص می‌کند که برای تبدیل یک شیء به یک مقدار اولیه (primitive) فراخوانی می‌شود. این تابع زمانی فراخوانی می‌شود که جاوا اسکریپت نیاز به تبدیل یک شیء به یک مقدار اولیه دارد، مانند هنگام استفاده از عملگرهایی مانند +، ==، یا زمانی که یک تابع انتظار یک آرگومان اولیه را دارد.

مورد استفاده: تعریف منطق تبدیل سفارشی برای اشیاء خود هنگامی که در زمینه‌هایی که به مقادیر اولیه نیاز دارند استفاده می‌شوند. شما می‌توانید بر اساس «راهنمایی» (hint) ارائه شده توسط موتور جاوا اسکریپت، تبدیل به رشته یا عدد را اولویت‌بندی کنید.

مثال:

            const myObject = {
  value: 10,
  [Symbol.toPrimitive](hint) {
    if (hint === 'number') {
      return this.value;
    } else if (hint === 'string') {
      return `The value is: ${this.value}`;
    } else {
      return this.value * 2;
    }
  }
};

console.log(Number(myObject));   // 10
console.log(String(myObject));   // The value is: 10
console.log(myObject + 5);      // 15  (default hint is number)
console.log(myObject == 10);     // true

const dateLike = {
 [Symbol.toPrimitive](hint) {
 return hint == "number" ? 10 : "hello!";
 }
};

console.log(dateLike + 5);
console.log(dateLike == 10);

            

              
                Copy
              
            
          

مقایسه بین‌المللی: Symbol.toPrimitive مانند یک مترجم جهانی است. این امکان را به شیء شما می‌دهد تا بسته به زمینه، به «زبان‌های» مختلف (انواع اولیه) «صحبت» کند و اطمینان حاصل شود که در موقعیت‌های مختلف درک می‌شود.

۴. Symbol.hasInstance: سفارشی‌سازی رفتار instanceof

سیمبل Symbol.hasInstance متدی را مشخص می‌کند که تعیین می‌کند آیا یک شیء سازنده (constructor)، یک شیء دیگر را به عنوان نمونه‌ای از خود می‌شناسد یا خیر. این متد توسط عملگر instanceof استفاده می‌شود.

مورد استفاده: بازنویسی رفتار پیش‌فرض instanceof برای کلاس‌ها یا اشیاء سفارشی. این زمانی مفید است که شما به بررسی نمونه پیچیده‌تر یا ظریف‌تری نسبت به پیمایش استاندارد زنجیره پروتوتایپ نیاز دارید.

مثال:

            class MyClass {
  static [Symbol.hasInstance](obj) {
    return !!obj.isMyClassInstance;
  }
}

const myInstance = { isMyClassInstance: true };
const notMyInstance = {};

console.log(myInstance instanceof MyClass);    // true
console.log(notMyInstance instanceof MyClass); // false
            

              
                Copy
              
            
          

به طور معمول، instanceof زنجیره پروتوتایپ را بررسی می‌کند. در این مثال، ما آن را سفارشی کرده‌ایم تا وجود خصوصیت isMyClassInstance را بررسی کند.

مقایسه بین‌المللی: Symbol.hasInstance مانند یک سیستم کنترل مرزی است. این سیستم تعیین می‌کند که چه کسی مجاز است به عنوان «شهروند» (یک نمونه از کلاس) در نظر گرفته شود، بر اساس معیارهای خاص و با نادیده گرفتن قوانین پیش‌فرض.

۵. Symbol.species: تأثیرگذاری بر ایجاد اشیاء مشتق‌شده

سیمبل Symbol.species برای مشخص کردن یک تابع سازنده (constructor) استفاده می‌شود که باید برای ایجاد اشیاء مشتق‌شده به کار رود. این به زیرکلاس‌ها اجازه می‌دهد تا سازنده‌ای را که توسط متدهایی که نمونه‌های جدیدی از کلاس والد را برمی‌گردانند (مانند Array.prototype.slice، Array.prototype.map و غیره) استفاده می‌شود، بازنویسی کنند.

مورد استفاده: کنترل نوع شیء بازگشتی توسط متدهای به ارث برده شده. این به ویژه زمانی مفید است که شما یک کلاس سفارشی شبه-آرایه دارید و می‌خواهید متدهایی مانند slice به جای کلاس داخلی Array، نمونه‌هایی از کلاس سفارشی شما را برگردانند.

مثال:

            class MyArray extends Array {
  static get [Symbol.species]() {
    return Array;
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 2, 3);
const slicedArray = myArray.slice(1);

console.log(slicedArray instanceof MyArray); // false
console.log(slicedArray instanceof Array); // true

class MyArray2 extends Array {
 static get [Symbol.species]() {
 return MyArray2;
 }
}

const myArray2 = new MyArray2(1, 2, 3);
const slicedArray2 = myArray2.slice(1);

console.log(slicedArray2 instanceof MyArray2); // true
console.log(slicedArray2 instanceof Array); // true

            

              
                Copy
              
            
          

بدون مشخص کردن Symbol.species، متد slice یک نمونه از Array را برمی‌گرداند. با بازنویسی آن، ما اطمینان حاصل می‌کنیم که یک نمونه از MyArray را برمی‌گرداند.

مقایسه بین‌المللی: Symbol.species مانند تابعیت از طریق تولد است. این تعیین می‌کند که یک شیء فرزند به کدام «کشور» (سازنده) تعلق دارد، حتی اگر از والدینی با «ملیت» متفاوت متولد شده باشد.

۶. سیمبل‌های تطبیق رشته: Symbol.match، Symbol.replace، Symbol.search، Symbol.split

این سیمبل‌ها (Symbol.match، Symbol.replace، Symbol.search و Symbol.split) به شما امکان می‌دهند رفتار متدهای رشته را هنگام استفاده با اشیاء سفارشی‌سازی کنید. به طور معمول، این متدها روی عبارات منظم (regular expressions) عمل می‌کنند. با تعریف این سیمبل‌ها روی اشیاء خود، می‌توانید کاری کنید که آنها هنگام استفاده با این متدهای رشته، مانند عبارات منظم رفتار کنند.

مورد استفاده: ایجاد منطق سفارشی برای تطبیق یا دستکاری رشته. به عنوان مثال، می‌توانید یک شیء ایجاد کنید که نوع خاصی از الگو را نشان دهد و نحوه تعامل آن با متد String.prototype.replace را تعریف کنید.

مثال:

            const myPattern = {
  [Symbol.match](string) {
    const index = string.indexOf('custom');
    return index >= 0 ? [ 'custom' ] : null;
  }
};

console.log('This is a custom string'.match(myPattern)); // [ 'custom' ]
console.log('This is a regular string'.match(myPattern)); // null

const myReplacer = {
  [Symbol.replace](string, replacement) {
    return string.replace(/custom/g, replacement);
  }
};

console.log('This is a custom string'.replace(myReplacer, 'modified')); // This is a modified string

            

              
                Copy
              
            
          

مقایسه بین‌المللی: این سیمبل‌های تطبیق رشته مانند داشتن مترجمان محلی برای زبان‌های مختلف هستند. آنها به متدهای رشته اجازه می‌دهند تا «زبان‌ها» یا الگوهای سفارشی را که عبارات منظم استاندارد نیستند، درک کرده و با آنها کار کنند.

کاربردهای عملی و بهترین شیوه‌ها

• توسعه کتابخانه: از خصوصیات Symbol.wellKnown برای ایجاد کتابخانه‌های قابل توسعه و سفارشی‌سازی استفاده کنید.
• ساختارهای داده: پیمایشگرهای سفارشی برای ساختارهای داده خود پیاده‌سازی کنید تا استفاده از آنها با ساختارهای استاندارد جاوا اسکریپت آسان‌تر شود.
• اشکال‌زدایی: از Symbol.toStringTag برای بهبود خوانایی خروجی اشکال‌زدایی خود استفاده کنید.
• فریم‌ورک‌ها و APIها: این سیمبل‌ها را برای ایجاد یکپارچگی بی‌نقص با فریم‌ورک‌ها و APIهای موجود جاوا اسکریپت به کار بگیرید.

ملاحظات و هشدارها

• سازگاری مرورگر: در حالی که اکثر مرورگرهای مدرن از Symbolها و خصوصیات Symbol.wellKnown پشتیبانی می‌کنند، اطمینان حاصل کنید که polyfillهای مناسبی برای محیط‌های قدیمی‌تر دارید.
• پیچیدگی: استفاده بیش از حد از این ویژگی‌ها می‌تواند منجر به کدی شود که درک و نگهداری آن دشوارتر است. از آنها با احتیاط استفاده کنید و سفارشی‌سازی‌های خود را به طور کامل مستند کنید.
• امنیت: در حالی که Symbolها درجه‌ای از حریم خصوصی را ارائه می‌دهند، آنها یک مکانیزم امنیتی بی‌نقص نیستند. مهاجمان مصمم همچنان می‌توانند از طریق reflection به خصوصیات با کلید Symbol دسترسی پیدا کنند.

نتیجه‌گیری

خصوصیات Symbol.wellKnown راهی قدرتمند برای سفارشی‌سازی رفتار اشیاء جاوا اسکریپت و ادغام عمیق‌تر آنها با مکانیزم‌های داخلی زبان ارائه می‌دهند. با درک این سیمبل‌ها و موارد استفاده آنها، می‌توانید برنامه‌های جاوا اسکریپت انعطاف‌پذیرتر، قابل توسعه‌تر و قوی‌تری ایجاد کنید. با این حال، به یاد داشته باشید که از آنها با احتیاط استفاده کنید و پیچیدگی بالقوه و مسائل سازگاری را در نظر داشته باشید. از قدرت سیمبل‌های شناخته‌شده برای باز کردن امکانات جدید در کد جاوا اسکریپت خود استفاده کنید و مهارت‌های برنامه‌نویسی خود را به سطح بالاتری ارتقا دهید. همیشه تلاش کنید کد تمیز و به خوبی مستند شده‌ای بنویسید که برای دیگران (و خود آینده‌تان) قابل درک و نگهداری باشد. به مشارکت در پروژه‌های منبع‌باز یا به اشتراک گذاشتن دانش خود با جامعه فکر کنید تا به دیگران در یادگیری و بهره‌مندی از این مفاهیم پیشرفته جاوا اسکریپت کمک کنید.