JavaScript：如何在对象中嵌入私有成员
最近，我开发一个项目 Angular Cloud Data Connector, 帮助Angular开发者使用云数据，特别是 Azure移动服务, 使用WEB标准，像索引数据库(indexed DB)。我尝试建立一种方式，使得JavaScript开发者能将私有成员嵌入到一个对象中。
我解决这个问题的技术用到了我命名的闭包空间（closure space）。在这篇入门文章中，我要分享的是如何在你的项目中用它，及它对主流浏览器的性能和内存的影响。
在深入学习前，咱们先说下，你为什么需要用到私有成员（private members）， 还有一种替代方式来模拟私有成员。
如果你想点评本文，尽情推(推ter)我: @deltakosh。
1. 为何要用私有成员（Private Members）
当你用JavaScript 创建一个对象时，可以声明值成员（value members）。 如果你打算控制对它们的读/写访问操作，可以如下声明:
var entity = {}; entity._property = "hello world"; Object.defineProperty(entity, "property", { get: function () { return this._property; }, set: function (value) { this._property = value; }, enumerable: true, configurable: true }); 这样实现，你能完全控制读和写操作。问题在于_property 成员仍然可以直接访问和修改。
这也就是为何我们需要更加稳定可靠的方式，声明私有成员，它智能通过对象的方法来访问。
2. 使用闭包空间（Closure Space）
解决方法是使用闭包空间。每当内部函数 (inner fanction) 访问来自外部函数作用域的变量时，浏览器为你分配一段内存空间。有时很取巧，不过就我们的题目来讲，这算是一个完美的解决方案。
我们在上个代码版本中添加这个特性: var createProperty = function (obj, prop, currentValue) { Object.defineProperty(obj, prop, { get: function () { return currentValue; }, set: function (value) { currentValue = value; }, enumerable: true, configurable: true }); } var entity = {}; var myVar = "hello world";createProperty(entity, "property", myVar); 示例中，createProperty 函数有一个 currentValue 变量，存在 get 和 set 方法。此变量会保存到 get 和 set 函数的闭包空间中。现在，只有这两个函数能看到和更新 currentValue 变量! 任务完成!
唯一需要警惕 caveat，警告，注意）的是源值 (myVar) 仍可访问。下面给出另一个更健壮的版本（保护 myVar 变量）:
var createProperty = function (obj, prop) { var currentValue = obj[prop]; Object.defineProperty(obj, prop, { get: function () { return currentValue; }, set: function (value) { currentValue = value; }, enumerable: true, configurable: true }); } var entity = { property: "hello world" }; createProperty(entity, "property"); 采用该函数, 即便源值都销毁(destructed，注：意思是不能直接赋值)了。到此大功告成了!
3. 性能考虑Performance Considerations
现在咱们看看性能。
很明显，比起一个简单的变量，闭包空间，甚或（对象）属性要慢的多，且更消耗资源。这就是本文更多关注普通方式和闭包空间机制差异的原因。
为证明闭包空间机制并不比标准方式更消耗资源， 我写了下面代码做个基准测试：
<!DOCTYPE html> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <title></title> </head> <style> html { font-family: "Helvetica Neue", Helvetica; } </style> <body> <div id="results">Computing...</div> <script> var results = document.getElementById("results"); var sampleSize = 1000000; var opCounts = 1000000; var entities = []; setTimeout(function () { // Creating entities for (var index = 0; index < sampleSize; index++) { entities.push({ property: "hello world (" + index + ")" }); } // Random reads var start = new Date().getTime(); for (index = 0; index < opCounts; index++) { var position = Math.floor(Math.random() * entities.length); var temp = entities[position].property; } var end = new Date().getTime(); results.innerHTML = "<strong>Results:</strong><br>Using member access: <strong>" + (end - start) + "</strong> ms"; }, 0); setTimeout(function () { // Closure space ======================================= var createProperty = function (obj, prop, currentValue) { Object.defineProperty(obj, prop, { get: function () { return currentValue; }, set: function (value) { currentValue = value; }, enumerable: true, configurable: true }); } // Adding property and using closure space to save private value for (var index = 0; index < sampleSize; index++) { var entity = entities[index]; var currentValue = entity.property; createProperty(entity, "property", currentValue); } // Random reads var start = new Date().getTime(); for (index = 0; index < opCounts; index++) { var position = Math.floor(Math.random() * entities.length); var temp = entities[position].property; } var end = new Date().getTime(); results.innerHTML += "<br>Using closure space: <strong>" + (end - start) + "</strong> ms"; }, 0); setTimeout(function () { // Using local member ======================================= // Adding property and using local member to save private value for (var index = 0; index < sampleSize; index++) { var entity = entities[index]; entity._property = entity.property; Object.defineProperty(entity, "property", { get: function () { return this._property; }, set: function (value) { this._property = value; }, enumerable: true, configurable: true }); } // Random reads var start = new Date().getTime(); for (index = 0; index < opCounts; index++) { var position = Math.floor(Math.random() * entities.length); var temp = entities[position].property; } var end = new Date().getTime(); results.innerHTML += "<br>Using local member: <strong>" + (end - start) + "</strong> ms"; }, 0); </script> </body> </html> 我创建了一百万个对象，都有属性成员。要完成下面三个测试：
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执行 1百万次随机访问属性。
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执行1百万次随机访问闭包空间实现版本。
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执行1百万次随机访问常规get/set实现版本。
测试结果参见下面表格和图表:
我们发现，闭包空间实现总是快于常规实现，根据浏览器的不同，还可以做进一步的性能优化。
Chrome 上的性能表现低于预期。或许存在 bug，因此，为确认(存在 bug），我联系了 Google 项目组，描述发生的症状。还有，如果你打算测试在 Microsoft Edge —微软新发布的浏览器，在windows10 中默认安装—中的性能表现，你可以点击下载 。
然而，如果仔细研究，你会发现，使用闭包空间或属性比直接访问变量成员要10倍左右。 因此，使用要恰当且谨慎。
4. 内存占用（Memory Footprint）
我们也得验证该技术不会消耗过多内存。为测试内存占用基准情况，我写了下面代码段：
直接属性引用版本（Reference Code）
var sampleSize = 1000000; var entities = []; // Creating entities for (var index = 0; index < sampleSize; index++) { entities.push({ property: "hello world (" + index + ")" });} 常规方式版本（Regular Way，get/set）
var sampleSize = 1000000; var entities = []; // Adding property and using local member to save private value for (var index = 0; index < sampleSize; index++) { var entity = {}; entity._property = "hello world (" + index + ")"; Object.defineProperty(entity, "property", { get: function () { return this._property; }, set: function (value) { this._property = value; }, enumerable: true, configurable: true }); entities.push(entity); } 闭包空间版本（Closure Space Version）
var sampleSize = 1000000; var entities = []; var createProperty = function (obj, prop, currentValue) { Object.defineProperty(obj, prop, { get: function () { return currentValue; }, set: function (value) { currentValue = value; }, enumerable: true, configurable: true }); } // Adding property and using closure space to save private value for (var index = 0; index < sampleSize; index++) { var entity = {}; var currentValue = "hello world (" + index + ")"; createProperty(entity, "property", currentValue); entities.push(entity); } 之后，我(在三个主流浏览器上）运行所有的三段代码，启动（浏览器）内嵌的内存性能分析器（本示例中使用 F12 工具条）:
我计算机上运行的结果如下图表：
就闭包空间和常规方式，只有 Chrome上，闭包空间（内存占用）表现稍好，在 IE11 和 Firefox上占用内存反而增多，但是浏览器的比较结果e—对于现代浏览器，用户很可能不会在意这点差别。
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以及一些免费工具：Visual Studio 社区，Azure 试用版和跨浏览器测试工具用于 Mac, Linux, 或者 Windows。
结论（Conclusion）
如你所见，对于创建真正的私有数据来讲，闭包空间属性（机制）是一个很棒的做法。或许你得面对内存消耗小幅度增加（问题），但就我的看法，这却很合理 (这个代价可以换取相对于常规方法更高的性能增长)。
随带说一句， 如果你要自己动手试试，所以代码可以在 here下载。 推荐一篇不错的文章， “how-to” on Azure Mobile Services here。