JavaScript data types and data structures

Kiểu động và kiểu yếu

JavaScript là ngôn ngữ động với kiểu động. Các biến trong JavaScript không liên kết trực tiếp với bất kỳ kiểu giá trị cụ thể nào, và bất kỳ biến nào cũng có thể được gán (và gán lại) giá trị của tất cả các kiểu:

let foo = 42; // foo is now a number
foo = "bar"; // foo is now a string
foo = true; // foo is now a boolean

JavaScript cũng là ngôn ngữ kiểu yếu, nghĩa là nó cho phép chuyển đổi kiểu ngầm định khi một thao tác liên quan đến các kiểu không khớp, thay vì ném lỗi kiểu.

const foo = 42; // foo is a number
const result = foo + "1"; // JavaScript coerces foo to a string, so it can be concatenated with the other operand
console.log(result); // 421

Chuyển đổi ngầm định rất tiện lợi, nhưng có thể tạo ra các lỗi tinh vi khi chuyển đổi xảy ra ở nơi không mong đợi, hoặc ở hướng ngược lại (ví dụ, chuỗi thành số thay vì số thành chuỗi). Đối với symbol và BigInt, JavaScript đã cố tình không cho phép một số chuyển đổi kiểu ngầm định.

Giá trị nguyên thủy

Tất cả các kiểu ngoại trừ Object đều định nghĩa các giá trị bất biến được biểu diễn trực tiếp ở mức thấp nhất của ngôn ngữ. Chúng ta gọi các giá trị thuộc kiểu này là giá trị nguyên thủy (primitive value).

Tất cả kiểu nguyên thủy, ngoại trừ null, có thể được kiểm tra bằng toán tử typeof. typeof null trả về "object", vì vậy cần dùng === null để kiểm tra null.

Tất cả kiểu nguyên thủy, ngoại trừ null và undefined, đều có kiểu object wrapper tương ứng, cung cấp các method hữu ích để làm việc với giá trị nguyên thủy. Ví dụ, object Number cung cấp các method như toExponential(). Khi một thuộc tính được truy cập trên giá trị nguyên thủy, JavaScript tự động bọc giá trị vào object wrapper tương ứng và truy cập thuộc tính trên object đó. Tuy nhiên, truy cập thuộc tính trên null hoặc undefined ném ra TypeError, đòi hỏi giới thiệu toán tử optional chaining.

Các trang tham khảo của các class object wrapper chứa thêm thông tin về các method và thuộc tính có sẵn cho mỗi kiểu, cũng như mô tả chi tiết về ngữ nghĩa của các kiểu nguyên thủy.

Kiểu Null

Kiểu Null chỉ có đúng một giá trị: null.

Kiểu Undefined

Kiểu Undefined chỉ có đúng một giá trị: undefined.

Về mặt khái niệm, undefined biểu thị sự vắng mặt của một giá trị, trong khi null biểu thị sự vắng mặt của một object (điều này cũng có thể giải thích cho typeof null === "object"). Ngôn ngữ thường mặc định là undefined khi một thứ gì đó không có giá trị:

• Câu lệnh return không có giá trị (return;) ngầm định trả về undefined.
• Truy cập thuộc tính object không tồn tại (obj.iDontExist) trả về undefined.
• Khai báo biến không có khởi tạo (let x;) ngầm định khởi tạo biến thành undefined.
• Nhiều method như Array.prototype.find() và Map.prototype.get() trả về undefined khi không tìm thấy phần tử.

null được dùng ít thường xuyên hơn trong ngôn ngữ lõi. Nơi quan trọng nhất là cuối chuỗi prototype — theo đó, các method tương tác với prototype, như Object.getPrototypeOf(), Object.create(), v.v., chấp nhận hoặc trả về null thay vì undefined.

null là từ khóa, nhưng undefined là định danh thông thường xảy ra là một thuộc tính toàn cục. Trong thực tế, sự khác biệt là nhỏ, vì undefined không nên được định nghĩa lại hoặc shadow.

Kiểu Boolean

Kiểu Boolean đại diện cho một thực thể logic và có hai giá trị: true và false.

Giá trị Boolean thường được dùng cho các thao tác điều kiện, bao gồm toán tử ternary, if...else, while, v.v.

Kiểu Number

Kiểu Number là giá trị IEEE 754 định dạng dấu phẩy động 64-bit độ chính xác kép. Nó có thể lưu trữ các số thực dương từ 2^-1074 (Number.MIN_VALUE) đến 2¹⁰²³ × (2 - 2^-52) (Number.MAX_VALUE) cũng như các số thực âm có cùng độ lớn, nhưng chỉ có thể lưu trữ an toàn các số nguyên trong phạm vi -(2⁵³ − 1) (Number.MIN_SAFE_INTEGER) đến 2⁵³ − 1 (Number.MAX_SAFE_INTEGER). Ngoài phạm vi này, JavaScript không còn có thể biểu diễn số nguyên một cách an toàn; thay vào đó chúng sẽ được biểu diễn bằng giá trị xấp xỉ dấu phẩy động độ chính xác kép. Bạn có thể kiểm tra xem một số có nằm trong phạm vi số nguyên an toàn bằng Number.isSafeInteger().

Các giá trị ngoài phạm vi biểu diễn được tự động chuyển đổi:

• Các giá trị dương lớn hơn Number.MAX_VALUE được chuyển đổi thành Infinity.
• Các giá trị dương nhỏ hơn Number.MIN_VALUE được chuyển đổi thành 0.
• Các giá trị âm nhỏ hơn -Number.MAX_VALUE được chuyển đổi thành -Infinity.
• Các giá trị âm lớn hơn -Number.MIN_VALUE được chuyển đổi thành -0.

Infinity và -Infinity hoạt động tương tự như vô cực toán học, nhưng có một số khác biệt nhỏ; xem Number.POSITIVE_INFINITY và Number.NEGATIVE_INFINITY để biết chi tiết.

Kiểu Number chỉ có một giá trị với nhiều biểu diễn: 0 được biểu diễn là cả -0 và +0 (trong đó 0 là bí danh cho +0). Trong thực tế, hầu như không có sự khác biệt giữa các biểu diễn khác nhau; ví dụ, +0 === -0 là true. Tuy nhiên, bạn có thể nhận thấy điều này khi chia cho số 0:

console.log(42 / +0); // Infinity
console.log(42 / -0); // -Infinity

NaN ("Not a Number") là loại giá trị số đặc biệt thường gặp khi kết quả của một phép toán không thể được biểu diễn dưới dạng số. Đây cũng là giá trị duy nhất trong JavaScript không bằng chính nó.

Mặc dù về mặt khái niệm một số là "giá trị toán học" và luôn được mã hóa dấu phẩy động ngầm định, JavaScript cung cấp toán tử bitwise. Khi áp dụng toán tử bitwise, số đầu tiên được chuyển đổi thành số nguyên 32-bit.

Có thể cần dùng các kỹ thuật như vậy trong môi trường rất bị hạn chế, như khi cố gắng đối phó với giới hạn local storage, hoặc trong các trường hợp cực đoan (như khi mỗi bit truyền qua mạng đều quan trọng). Kỹ thuật này chỉ nên được xem xét khi đó là biện pháp cuối cùng có thể thực hiện để tối ưu hóa kích thước.

Kiểu BigInt

Kiểu BigInt là kiểu nguyên thủy số trong JavaScript có thể biểu diễn các số nguyên có độ lớn tùy ý. Với BigInt, bạn có thể lưu trữ và thao tác an toàn các số nguyên lớn ngay cả vượt giới hạn số nguyên an toàn (Number.MAX_SAFE_INTEGER) của Number.

BigInt được tạo bằng cách thêm n vào cuối số nguyên hoặc bằng cách gọi hàm BigInt().

Ví dụ này minh họa nơi việc tăng Number.MAX_SAFE_INTEGER trả về kết quả mong đợi:

// BigInt
const x = BigInt(Number.MAX_SAFE_INTEGER); // 9007199254740991n
x + 1n === x + 2n; // false because 9007199254740992n and 9007199254740993n are unequal

// Number
Number.MAX_SAFE_INTEGER + 1 === Number.MAX_SAFE_INTEGER + 2; // true because both are 9007199254740992

Bạn có thể dùng hầu hết toán tử để làm việc với BigInt, bao gồm +, *, -, **, và % — toán tử duy nhất bị cấm là >>>. BigInt không bằng nhau nghiêm ngặt với Number có cùng giá trị toán học, nhưng bằng nhau lỏng.

Giá trị BigInt không luôn chính xác hơn hay kém chính xác hơn so với number, vì BigInt không thể biểu diễn số phân số nhưng có thể biểu diễn số nguyên lớn chính xác hơn. Không kiểu nào bao gồm kiểu kia, và chúng không thể thay thế lẫn nhau. TypeError được ném ra nếu giá trị BigInt được trộn lẫn với number thông thường trong biểu thức số học, hoặc nếu chúng được chuyển đổi ngầm định sang nhau.

Kiểu String

Kiểu String biểu diễn dữ liệu văn bản và được mã hóa dưới dạng chuỗi các giá trị số nguyên không dấu 16-bit đại diện cho code unit UTF-16. Mỗi phần tử trong chuỗi chiếm một vị trí trong chuỗi. Phần tử đầu tiên ở index 0, tiếp theo ở index 1, và cứ tiếp tục. Độ dài của chuỗi là số lượng code unit UTF-16 trong đó, có thể không tương ứng với số ký tự Unicode thực tế; xem trang tham khảo String để biết thêm chi tiết.

Chuỗi JavaScript là bất biến. Điều này có nghĩa là một khi chuỗi được tạo, không thể sửa đổi nó. Các method chuỗi tạo ra chuỗi mới dựa trên nội dung của chuỗi hiện tại — ví dụ:

• Chuỗi con của bản gốc dùng substring().
• Nối hai chuỗi dùng toán tử nối (+) hoặc concat().

Hãy cẩn thận với việc "stringly-typing" code của bạn!

Có thể bị cám dỗ dùng chuỗi để biểu diễn dữ liệu phức tạp. Điều này có những lợi ích ngắn hạn:

• Dễ xây dựng chuỗi phức tạp bằng cách nối.
• Chuỗi dễ debug (những gì bạn thấy in ra luôn là những gì có trong chuỗi).
• Chuỗi là mẫu số chung của nhiều API (trường input, giá trị local storage, phản hồi fetch() khi dùng Response.text(), v.v.) và có thể cám dỗ bạn chỉ làm việc với chuỗi.

Với các quy ước, có thể biểu diễn bất kỳ cấu trúc dữ liệu nào trong chuỗi. Nhưng điều này không có nghĩa là ý tưởng tốt. Ví dụ, với dấu phân cách, người ta có thể mô phỏng danh sách (trong khi mảng JavaScript sẽ phù hợp hơn). Thật không may, khi dấu phân cách được dùng trong một trong các phần tử "danh sách", danh sách bị hỏng. Có thể chọn ký tự thoát, v.v. Tất cả điều này đòi hỏi quy ước và tạo gánh nặng bảo trì không cần thiết.

Hãy dùng chuỗi cho dữ liệu văn bản. Khi biểu diễn dữ liệu phức tạp, phân tích chuỗi và dùng sự trừu tượng hóa phù hợp.

Kiểu Symbol

Symbol là giá trị nguyên thủy duy nhất và bất biến và có thể được dùng làm key của thuộc tính Object (xem bên dưới). Trong một số ngôn ngữ lập trình, Symbol được gọi là "atoms". Mục đích của symbol là tạo ra các key thuộc tính duy nhất được đảm bảo không xung đột với key từ code khác.

Object

Trong khoa học máy tính, object là một giá trị trong bộ nhớ có thể được tham chiếu bởi một định danh. Trong JavaScript, object là các giá trị có thể thay đổi duy nhất. Hàm thực ra cũng là object với khả năng bổ sung là có thể gọi được.

Thuộc tính

Trong JavaScript, object có thể được xem như một tập hợp các thuộc tính. Với cú pháp object literal, một tập hợp thuộc tính hạn chế được khởi tạo; sau đó các thuộc tính có thể được thêm và xóa. Thuộc tính object tương đương với các cặp key-value. Key thuộc tính là chuỗi hoặc symbol. Khi các kiểu khác (như số) được dùng để lập index object, các giá trị được chuyển đổi ngầm định thành chuỗi. Giá trị thuộc tính có thể là giá trị của bất kỳ kiểu nào, bao gồm cả object khác, cho phép xây dựng các cấu trúc dữ liệu phức tạp.

Có hai loại thuộc tính object: thuộc tính data và thuộc tính accessor. Mỗi thuộc tính có các attribute tương ứng. Mỗi attribute được truy cập nội bộ bởi engine JavaScript, nhưng bạn có thể đặt chúng thông qua Object.defineProperty(), hoặc đọc chúng thông qua Object.getOwnPropertyDescriptor(). Bạn có thể đọc thêm về các sắc thái khác nhau trên trang Object.defineProperty().

Thuộc tính data

Thuộc tính data liên kết một key với một giá trị. Nó có thể được mô tả bởi các attribute sau:

value

Giá trị được lấy khi truy cập get thuộc tính. Có thể là bất kỳ giá trị JavaScript nào.

writable

Giá trị boolean cho biết liệu thuộc tính có thể được thay đổi bằng lệnh gán không.

enumerable

Giá trị boolean cho biết liệu thuộc tính có thể được liệt kê bằng vòng lặp for...in không. Xem thêm Enumerability and ownership of properties để biết cách enumerability tương tác với các hàm và cú pháp khác.

configurable

Giá trị boolean cho biết liệu thuộc tính có thể bị xóa, có thể chuyển đổi thành thuộc tính accessor, và có thể thay đổi attribute của nó không.

Thuộc tính accessor

Liên kết một key với một trong hai hàm accessor (get và set) để lấy hoặc lưu giá trị.

Thuộc tính accessor có các attribute sau:

get

Hàm được gọi với danh sách tham số rỗng để lấy giá trị thuộc tính bất cứ khi nào có truy cập get vào giá trị. Xem thêm getter. Có thể là undefined.

set

Hàm được gọi với tham số chứa giá trị được gán. Được thực thi bất cứ khi nào thuộc tính được chỉ định cố gắng thay đổi. Xem thêm setter. Có thể là undefined.

enumerable

Giá trị boolean cho biết liệu thuộc tính có thể được liệt kê bằng vòng lặp for...in không. Xem thêm Enumerability and ownership of properties để biết cách enumerability tương tác với các hàm và cú pháp khác.

configurable

Giá trị boolean cho biết liệu thuộc tính có thể bị xóa, có thể chuyển đổi thành thuộc tính data, và có thể thay đổi attribute của nó không.

Prototype của một object trỏ đến object khác hoặc null — nó về mặt khái niệm là thuộc tính ẩn của object, thường được biểu diễn là [[Prototype]]. Các thuộc tính của [[Prototype]] của object cũng có thể được truy cập trên object đó.

Object là các cặp key-value đặc biệt, vì vậy chúng thường được dùng như map. Tuy nhiên, có thể có các vấn đề về tính tiện dụng, bảo mật và hiệu suất. Hãy dùng Map để lưu trữ dữ liệu tùy ý thay thế. Tham khảo Map chứa thảo luận chi tiết hơn về ưu và nhược điểm giữa plain object và map để lưu trữ các liên kết key-value.

Ngày giờ

JavaScript cung cấp hai tập API để biểu diễn ngày giờ: object Date legacy và object Temporal hiện đại. Date có nhiều lựa chọn thiết kế không mong muốn và nên tránh trong code mới nếu có thể.

Tập hợp có chỉ mục: Array và Typed Array

Array là các object thông thường có mối quan hệ đặc biệt giữa các thuộc tính có key là số nguyên và thuộc tính length.

Ngoài ra, array kế thừa từ Array.prototype, cung cấp một số method tiện lợi để thao tác mảng. Ví dụ, indexOf() tìm kiếm giá trị trong mảng và push() thêm một phần tử vào mảng. Điều này làm Array trở thành ứng viên hoàn hảo để biểu diễn danh sách có thứ tự.

Typed Array trình bày view giống mảng của một data buffer nhị phân cơ bản và cung cấp nhiều method có ngữ nghĩa tương tự với các đối ứng của mảng. "Typed array" là thuật ngữ bao gồm cho một loạt các cấu trúc dữ liệu, bao gồm Int8Array, Float32Array, v.v. Kiểm tra trang typed array để biết thêm thông tin. Typed array thường được dùng kết hợp với ArrayBuffer và DataView.

Tập hợp có key: Map, Set, WeakMap, WeakSet

Các cấu trúc dữ liệu này lấy tham chiếu object làm key. Set và WeakSet đại diện cho tập hợp các giá trị duy nhất, trong khi Map và WeakMap đại diện cho tập hợp các liên kết key-value.

Bạn có thể tự triển khai Map và Set. Tuy nhiên, vì object không thể so sánh (theo nghĩa < "nhỏ hơn", chẳng hạn), và engine không lộ ra hàm hash của nó cho object, hiệu suất tìm kiếm sẽ nhất thiết là tuyến tính. Các triển khai gốc của chúng (bao gồm WeakMap) có thể có hiệu suất tìm kiếm gần như logarithmic đến hằng số.

Thường, để bind dữ liệu vào DOM node, người ta có thể đặt thuộc tính trực tiếp trên object, hoặc dùng thuộc tính data-*. Nhược điểm là dữ liệu có sẵn cho bất kỳ script nào chạy trong cùng context. Map và WeakMap giúp dễ dàng riêng tư bind dữ liệu vào object.

WeakMap và WeakSet chỉ cho phép các giá trị có thể thu gom rác (garbage-collectable) làm key, là object hoặc symbol không đăng ký, và các key có thể được thu gom ngay cả khi chúng còn trong tập hợp. Chúng được dùng cụ thể cho tối ưu hóa sử dụng bộ nhớ.

Dữ liệu có cấu trúc: JSON

JSON (JavaScript Object Notation) là định dạng trao đổi dữ liệu nhẹ, bắt nguồn từ JavaScript, nhưng được dùng bởi nhiều ngôn ngữ lập trình. JSON xây dựng các cấu trúc dữ liệu phổ quát có thể được truyền giữa các môi trường khác nhau và thậm chí giữa các ngôn ngữ. Xem JSON để biết thêm chi tiết.

Thêm object trong thư viện chuẩn

JavaScript có thư viện chuẩn gồm các object có sẵn. Đọc tài liệu tham khảo để tìm hiểu thêm về các object có sẵn.

Chuyển đổi kiểu

Như đã đề cập ở trên, JavaScript là ngôn ngữ kiểu yếu. Điều này có nghĩa là bạn thường có thể dùng giá trị của một kiểu ở nơi mong đợi kiểu khác, và ngôn ngữ sẽ chuyển đổi nó thành kiểu đúng cho bạn. Để làm vậy, JavaScript định nghĩa một số quy tắc chuyển đổi.

Chuyển đổi nguyên thủy

Quá trình chuyển đổi nguyên thủy được dùng khi mong đợi giá trị nguyên thủy, nhưng không có ưu tiên mạnh về kiểu thực tế nên là gì. Điều này thường xảy ra khi chuỗi, số, hoặc BigInt đều có thể chấp nhận được. Ví dụ:

• Constructor Date(), khi nhận một tham số không phải instance Date — chuỗi đại diện cho chuỗi ngày, trong khi số đại diện cho timestamp.
• Toán tử + — nếu một toán hạng là chuỗi, nối chuỗi được thực hiện; nếu không, cộng số được thực hiện.
• Toán tử == — nếu một toán hạng là nguyên thủy và cái kia là object, object được chuyển đổi thành giá trị nguyên thủy không có kiểu ưu tiên.

Thao tác này không thực hiện bất kỳ chuyển đổi nào nếu giá trị đã là nguyên thủy. Object được chuyển đổi thành nguyên thủy bằng cách gọi [Symbol.toPrimitive]() (với "default" làm gợi ý), valueOf(), và toString(), theo thứ tự đó. Lưu ý rằng chuyển đổi nguyên thủy gọi valueOf() trước toString(), tương tự như hành vi của chuyển đổi số nhưng khác với chuyển đổi chuỗi.

Method [Symbol.toPrimitive](), nếu có, phải trả về nguyên thủy — trả về object dẫn đến TypeError. Đối với valueOf() và toString(), nếu một cái trả về object, giá trị trả về bị bỏ qua và giá trị trả về của cái kia được dùng thay thế; nếu không có cái nào, hoặc không có cái nào trả về nguyên thủy, TypeError được ném. Ví dụ, trong code sau:

console.log({} + []); // "[object Object]"

Cả {} và [] đều không có method [Symbol.toPrimitive](). Cả {} và [] đều kế thừa valueOf() từ Object.prototype.valueOf, trả về chính object. Vì giá trị trả về là object, nên bị bỏ qua. Do đó, toString() được gọi thay thế. {}.toString() trả về "[object Object]", trong khi [].toString() trả về "", vì vậy kết quả là phép nối của chúng: "[object Object]".

Method [Symbol.toPrimitive]() luôn ưu tiên khi chuyển đổi sang bất kỳ kiểu nguyên thủy nào. Chuyển đổi nguyên thủy nói chung hoạt động như chuyển đổi số, vì valueOf() được ưu tiên gọi; tuy nhiên, object có method [Symbol.toPrimitive]() tùy chỉnh có thể chọn trả về bất kỳ nguyên thủy nào. Các object Date và Symbol là các object có sẵn duy nhất ghi đè method [Symbol.toPrimitive](). Date.prototype[Symbol.toPrimitive]() coi gợi ý "default" như thể là "string", trong khi Symbol.prototype[Symbol.toPrimitive]() bỏ qua gợi ý và luôn trả về symbol.

Chuyển đổi số

Có hai kiểu số: Number và BigInt. Đôi khi ngôn ngữ cụ thể mong đợi số hoặc BigInt (chẳng hạn như Array.prototype.slice(), nơi index phải là số); các lần khác, nó có thể chấp nhận cả hai và thực hiện các thao tác khác nhau tùy thuộc vào kiểu của toán hạng. Đối với các quá trình chuyển đổi nghiêm ngặt không cho phép chuyển đổi ngầm định từ kiểu kia, xem chuyển đổi number và chuyển đổi BigInt.

Chuyển đổi số gần giống với chuyển đổi number, ngoại trừ BigInt được trả về nguyên trạng thay vì gây ra TypeError. Chuyển đổi số được dùng bởi tất cả toán tử số học, vì chúng được nạp chồng cho cả số và BigInt. Ngoại lệ duy nhất là unary plus, luôn thực hiện chuyển đổi number.

Các chuyển đổi khác

Tất cả kiểu dữ liệu, ngoại trừ Null, Undefined và Symbol, đều có quá trình chuyển đổi tương ứng. Xem chuyển đổi chuỗi, chuyển đổi boolean và chuyển đổi object để biết thêm chi tiết.

Như bạn có thể nhận thấy, có ba con đường riêng biệt để chuyển đổi object thành nguyên thủy:

• Chuyển đổi nguyên thủy: [Symbol.toPrimitive]("default") → valueOf() → toString()
• Chuyển đổi số, chuyển đổi number, chuyển đổi BigInt: [Symbol.toPrimitive]("number") → valueOf() → toString()
• Chuyển đổi chuỗi: [Symbol.toPrimitive]("string") → toString() → valueOf()

Trong mọi trường hợp, [Symbol.toPrimitive](), nếu có, phải có thể gọi được và trả về nguyên thủy, trong khi valueOf hoặc toString sẽ bị bỏ qua nếu chúng không thể gọi được hoặc trả về object. Ở cuối quá trình, nếu thành công, kết quả được đảm bảo là nguyên thủy. Nguyên thủy kết quả sau đó sẽ được chuyển đổi thêm tùy thuộc vào context.

Xem thêm

• JavaScript Data Structures and Algorithms bởi Oleksii Trekhleb
• Computer Science in JavaScript bởi Nicholas C. Zakas