32.JS高级-JSON序列化和数据存储

XiaoYu20022024-11-01 12:15

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脉络探索

  • 浏览器中的知识是非常丰富的，由于这部分知识不属于JS高级的一部分，我们本章节所学习的只是其中扩展出来的一部分
    • 且该部分都是浏览器的各种各样API，这些内容从使用角度来说，大家学习到目前阶段想要自主学习都是没有问题的
    • 此次我们所学习的是JSON序列化与解析以及在浏览器中数据存储方式(Storage、IndexedDB、Cookie)

一、JSON的由来

  • 在目前的开发中，JSON是一种非常重要的数据格式，它并不是编程语言，而是一种可以在服务器和客户端之间传输的数据格式，它诞生于 JavaScript 语言，其名称中的 "JavaScript Object Notation"(对象符号) 表明它是一种基于 JavaScript 语法的标记格式，虽然它的语法源于 JavaScript，但它不仅限于 JavaScript，也被广泛用于不同语言之间的数据交换
  • 在 1990 年代末和 2000 年代初，随着互联网的快速发展，浏览器与服务器之间的数据交换需求 迅速增长。尤其是 Web 应用程序 的兴起，需要一种轻量、可读 且易于解析 的方式来在客户端和服务器之间传输数据，这是JSON出现所需的土壤环境
    • 在 JSON 出现之前，数据交换的主要方式是 XML ，这也是一种结构化的数据格式，在目前的Java中，仍旧可以看到该身影，但XML 的缺点包括格式冗长 、解析复杂 、可读性差。这些问题激发程序员寻找一种更为简洁的替代方案，JSON 因此应运而生
    • Douglas Crockford 是 JSON 的主要提出者之一。在 2001 年左右，他对 JavaScript 对象字面量 （即 {} 的方式）进行了扩展，提出了 JSON 的概念
    • Crockford 观察到 JavaScript 对象的结构非常适合用于数据交换------它简单、易于理解，同时也非常符合 JavaScript 的天然结构。因此，他推动将这种格式作为一种独立的数据格式，并为其命名为 JavaScript Object Notation（JSON），当独立的那一刻，就与JS对象走向不同的发展道路，因此两者并不一致
  • 随后JSON随着时代的发展，2006年标准化，2013年进一步更新规范为RFC 7159，2013当年被纳入ECMA规范之中，这就是JSON诞生的过程，另外一个在网络传输中目前已经越来越多使用的传输格式是protobuf，但是直到2021年的3.x版本才支持JavaScript，所以目前在前端使用的较少，所以这里不过多讲解
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//XML格式
<person>
  <name>coderwhy</name>
  <age>35</age>
</person>
//JSON格式
{
  "name": "coderwhy",
  "age": 35
}
  • 目前JSON被使用的场景也越来越多：
    • 网络数据的传输JSON数据
    • 项目的某些配置文件，例如小程序配置文件(甚至做出了可视化效果)
    • 非关系型数据库（NoSQL）将json作为存储格式

图32-1 小程序的配置文件

1.1 JSON基础语法

  • 在 JSON 中，顶层 指的是 JSON 数据结构的最外层部分，也就是整个 JSON 文档的根级别，它决定了整个 JSON 数据的主要结构类型。JSON 数据的顶层可以是以下三种类型：

    1. 简单值 ：这是一个基础类型的值，例如一个数字、字符串、布尔值或 null。

    2. 对象值 ：这是用 {} 包裹的键-值对集合，通常用来表示复杂的结构或具有命名字段的数据。

    3. 数组值 ：这是用 [] 包裹的一组值，值可以是简单值、对象、或其他数组。

  • 顶层的概念是指，整个 JSON 文档最外面的部分必须是这三种之一

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// 1. 简单值（Simple Values）
// 顶层是一个简单值：可以是数字、字符串、布尔值或 null。

// 数字
42

// 字符串（必须使用双引号）
"Hello, World!"

// 布尔值
true

// null 值
null

// 2. 对象值（Object Values）
// 顶层是一个对象：由键-值对组成，键必须是字符串并用双引号括起来，值可以是简单值、对象或数组。

{
  "name": "coderwhy",
  "age": 25,
  "isStudent": false,
  "address": {
    "city": "New York",
    "zip": "10001"
  },
  "hobbies": ["reading", "cycling", "traveling"],
  "phoneNumber": null
}

// 3. 数组值（Array Values）
// 顶层是一个数组：数组中的元素可以是简单值、对象或其他数组。

[
  "apple",
  "banana",
  "cherry"
]

[
  {
    "name": "XiaoYu",
    "age": 20
  },
  {
    "name": "coderwhy",
    "age": 22
  }
]

[
  [1, 2, 3],
  [4, 5, 6],
  [7, 8, 9]
]
  • 理解顶层很重要，因为JSON 的顶层结构类型决定了 JSON 文档的用途和适用场景
    • 如果顶层是一个对象，通常表示一组相关的数据（例如一个用户、一个配置项等），这是最常见的结构
    • 如果顶层是一个数组，通常表示多个同类型的数据的集合（例如用户列表、商品列表等）
    • 如果顶层是一个简单值，通常用于一些单独的结果返回（例如状态码、简单消息等）
  • 当编写代码来解析 JSON 时，处理方式会根据顶层的结构不同而变化。假如 JSON 顶层是一个对象，解析时会期待用对象的方式来访问其键-值对。如果顶层是数组，则需要用数组的方式来访问其元素。因此类型决定了 JSON 结构的复杂度和解析方式

1.2 JSON序列化

  • 某些情况下我们希望将JavaScript中的复杂类型转化成JSON格式的字符串，这样方便对其进行处理：
    • 比如我们希望将一个对象保存到localStorage中(暂时理解为一种本地存储)
    • 但是如果我们直接存放一个对象，这个对象会被转化成 [object Object] 格式的字符串，并不是我们想要的结果
    • 这是因为localStorage.setItem方法要求接收的value需要为string类型，而我们传入了一个对象。传入不符合要求的内容，容易出现不可预测的事情，但好在这里较为明显，是以往我们遇到过的情况，在需要字符串而传入非字符串时，会被强制通过toString转为字符串，对象被toStirng方法强转的表现行为是[object Object]
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const info = {
  name: "coderwhy",
  age: 18,
  friends: {
    name: "XiaoYu"
  },
  hobbies: ["篮球", "足球"]
}

// 将对象数据存储localStorage，setItem方法的参数1为key，参数2为value
localStorage.setItem("info", info)

图32-2 浏览器中localStorage的存储表现

  • 强转的结果非理想预期，因为具备实际意义的Value值丢失了，传入的是对象本身强转的结果，而非对象内容，当我想取出value时，就只能拿到[object Object]

  • 因此在传入时，我们需要先将info对象人为控制的转为字符串，以防出现强转结果，那我们要如何合理转为字符串而不丢失对象内容呢？

    • 首先对象原型身上的toString方法是绝对不行的，我们需要避开的就是该情况
    • 这时需要利用上JSON格式，由于JSON顶层接受简单值，string字符串类型就属于简单值，而且经过JSON转化后想要读取也会更加简单

  • 那我们要如何转化为JSON格式呢？这就需要说到来自JS本身的JSON内置对象了，它提供了"序列化"的方式，也被称为序列化方法

1.2.1 什么是序列化

JSON 序列化（Serialization）是指将数据（通常是编程语言中的对象、数组或其他数据结构）转换为JSON格式。这个过程将数据结构转换成字符串，从而做到数据能够被保存、传输或在不同的系统之间交换

  • 序列化非常重要，因为计算机程序内部的数据通常是复杂的内存结构 （如对象、列表等），这些结构不能直接通过网络传输或者直接保存到磁盘。通过序列化 ，我们将这些复杂的数据结构转换为一种标准的、可传输的字符串格式
  • 这种做法很有意思，所有被JSON字符串包裹的类型都会变成字符串，在计算机眼里都会失去原本的含义，在我们看来无非是披上一层字符串马甲，结构的表达还是一样的，但在计算机的眼中，字符串包裹起来的内容只能算是"文本"，顶多就是一个长得和对象一样的"文本"，但底层本质已经是改变了，它是一个JSON格式的字符串，由于 JSON 是标准化的，几乎所有编程语言都能解析 JSON，因此它在系统之间的数据交换中非常常用
  • 因此诞生了一种很实用的技巧，我们可以传输的时候套上马甲，使其失去"意义"，从而做到能在多个地方进行交换，等交换结束，再把这层马甲脱掉

1.2.2 序列化方法

JSON 是一种语法，用来序列化对象、数组、数值、字符串、布尔值和 null。它基于 JavaScript 语法，但与之不同：大部分 JavaScript 不是 JSON

  • 在JS中有一个标准内置对象JSON，提供的两个静态方法JSON.Stringify和JSON.parse很有用，我们来学习一下
  • JSON.stringify() 方法将一个 JavaScript 对象或值转换为 JSON 字符串
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//之前学习过的语法
//value：将要序列化成 一个 JSON 字符串的值
JSON.stringify(value[, replacer [, space]])
  • 此时对我们一开始的info对象进行JSON序列化，再存储进localStorage，观察其反馈，能够发现localStorage的value能够正确传入对象内容
    • 对JSON序列化的对象进行typeof类型判断，也返回string结果，印证我们的想法
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// 将obj转成JSON格式的字符串
const infoString = JSON.stringify(info)

console.log(infoString);
//{"name":"coderwhy","age":18,"friends":{"name":"XiaoYu"},"hobbies":["篮球","足球"]}
console.log(typeof infoString);//string

// 将对象数据存储localStorage
localStorage.setItem("info", infoString)

图32-3 JSON序列化后的存储结果

  • JSON序列化后，相当于披上一层马甲，我们是没办法对一个字符串进行各种常规读取属性操作的，因此需要脱下马甲
    • JSON.parse这个静态方法就是专门做这件事情的，parse可以翻译为解析，与功能一致，是用来解析 JSON 字符串的
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//text：要被解析成 JavaScript 值的字符串
JSON.parse(text, reviver)
  • 因此穿上马甲和脱下马甲对应了两个专业名词：JSON序列化和JSON解析，这两套组合拳通常是结合使用才能发挥最大威力，值得了解一下
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// 将obj转成JSON格式的字符串
const infoString = JSON.stringify(info)
console.log(typeof infoString);//string
//将JSON格式字符串转回obj
const infoParse = JSON.parse(infoString)
console.log(typeof infoParse);//object

1.2.3 stringify序列化细节

  • 在学习JSON这两个静态方法的语法时，有看到stringify静态方法的第二个参数replacer，那该参数是做什么的？为什么序列化需要这个参数呢？它解决了什么痛点问题？
    • replacer参数是可选的，作用是筛选过滤所需部分
    • 当一个对象想转为JSON序列化，又不希望全部转化时，就可以采用replacer参数，以数组形式传入希望保留的属性即可，这种最常见的用法
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const info = {
  name: "coderwhy",
  age: 18,
  friends: {
    name: "XiaoYu"
  },
  hobbies: ["篮球", "足球"]
}
//replacer参数为数组
const infoString = JSON.stringify(info,['name','age'])
console.log(infoString);//{"name":"coderwhy","age":18}
  • 除此之外，还允许传入回调函数或者null，默认则认定为未提供
    • 传入回调函数则有两个参数，分别为key和value，也就是键值对的遍历，我们可以在回调函数中拿到即将转为JSON字符串数据的每一个键值对进行处理，我们可以简单理解为一个拦截器作用
    • 若replacer参数为null或者未填，则为全部序列化
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// 将obj转成JSON格式的字符串
const infoString = JSON.stringify(info, (key, value) => {
  if (key === 'name') value = '小余'
  return value
})
console.log(infoString);//{"name":"小余","age":18,"friends":{"name":"小余"},"hobbies":["篮球","足球"]}
  • MDN文档的解释更为精准：如果该参数是一个函数，则在序列化过程中，被序列化的值的每个属性都会经过该函数的转换和处理；如果该参数是一个数组，则只有包含在这个数组中的属性名才会被序列化到最终的 JSON 字符串中；如果该参数为 null 或者未提供，则对象所有的属性都会被序列化
  • 我们能够发现，这些操作本可以声明一个对象变量进行调整修改再传入stringify静态方法中，而replacer参数做到结合效果，说明需要进行拦截修改的操作频率非常高
    • 直接在序列化的过程中进行拦截，而不需要更改原来的数据结构。这种无副作用的操作方式更符合函数式编程 的理念，即通过纯函数来避免修改原始数据
    • 减少一次对对象的额外操作，逻辑简化在replacer参数中，从而提高效率，并且传入改变的对象依旧是原始对象，不存在中转对象的干扰，阅读线路更清晰明确
  • 统一处理，在代码结构也更为清晰，stringify方法所负责的对象将一直保持为原始对象，而无需考虑需要对原始对象负责还是对新声明对象变量负责

图32-4 replacer参数的拦截

  • stringify方法还存在第三个参数space，该参数接收string或者number两种类型，指定缩进用的空白字符串，用于美化输出（pretty-print）
    • 传递string类型，则字符串被视为空格填写内容
    • 传递number类型，则指定空格数量
    • 但不管哪种方式，缩进上限都为10，字符串内容如果超出10位就选择前10位
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const infoString = JSON.stringify(info, null,2)//缩进为2
  • MDN文档解释：space 参数用来控制结果字符串里面的间距。如果是一个数字，则在字符串化时每一级别会比上一级别缩进多这个数字值的空格（最多 10 个空格）；如果是一个字符串，则每一级别会比上一级别多缩进该字符串（或该字符串的前 10 个字符）

图32-5 space缩进效果展示

  • 若一个被序列化的对象拥有 toJSON 方法，会直接将toJSON的返回值作为结果，这一点和Promise的thenable很相似
  • 该 toJSON 方法就会覆盖该对象默认的序列化行为：不是该对象被序列化，而是调用 toJSON 方法后的返回值会被序列化
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const info = {
  name: "coderwhy",
  age: 18,
  friends: {
    name: "XiaoYu"
  },
  hobbies: ["篮球", "足球"],
  toJSON: function () {
    return "toJSON已经设置"
  }
}
const infoString = JSON.stringify(info)
console.log(infoString);//"toJSON已经设置"

1.2.4 字符串解析parse细节

  • parse静态方法除了参数1能够用来传递解析，还有第二参数reviver，而这又有什么作用？
    • reviver 的单词含义来源于 "revive" ，直接翻译是复活、恢复。在这里需要结合语境去考虑，可以翻译为"还原回调函数"，该"还原回调函数"作用与stringify方法中的replacer参数作用一致，回调参数也一致(都为key、value)
    • 不同之处在于reviver参数是作用于解析阶段，在将JSON序列化内容还原后，返回数据前进行拦截，拦截后则可以进行处理
    • 因此我们能够认为作用都是拦截，但作用时机不同(序列化与阶段两个不同阶段)，作用的顺序也不同，replacer参数是在序列化前拦截，reviver参数是在还原解析后，返回内容前进行拦截

图32-6 JSON序列化与解析流程

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const JSONString = '{"name":"coderwhy","age":19,"friends":{"name":"小余"},"hobbies":["篮球","足球"]}'

const info = JSON.parse(JSONString, (key, value) => {
  if (key === "age") {
    return value - 1
  }
  return value
})
console.log(info)
// {
//   name: 'coderwhy',
//   age: 18,
//   friends: { name: '小余' },
//   hobbies: [ '篮球', '足球' ]
// }
  • MDN文档解释reviver参数：如果指定了 reviver 函数，则解析出的 JavaScript 值（解析值）会经过一次转换后才将被最终返回（返回值）。更具体点讲就是：解析值本身以及它所包含的所有属性，会按照一定的顺序（从最最里层的属性开始，一级级往外，最终到达顶层，也就是解析值本身）分别的去调用 reviver 函数，在调用过程中，当前属性所属的对象会作为 this 值，当前属性名和属性值会分别作为第一个和第二个参数传入 reviver 中。如果 reviver 返回 undefined，则当前属性会从所属对象中删除，如果返回了其他值，则返回的值会成为当前属性新的属性值。

1.2.5 序列化深拷贝

  • JSON 序列化深拷贝是一种利用 JSON 的序列化（serialization）和反序列化（deserialization）来实现对象深拷贝的技术手段。这种方法能够将一个对象的所有层次的数据完全复制出来，从而生成一个与原始对象没有引用关系的全新对象

  • 在前面的学习中，我们打下坚实的基础，我们能够理解在JS中是存在引用赋值的情况，当两个变量共享同一个引用地址时，对其一的改变会同时影响其二，有时候我们并不希望产生这种藕断丝连的关系

    • 简单回顾案例，创建obj对象，将obj赋值给新变量info，对info进行修改，打印obj对象
    • obj对象被改变，因为obj赋值info时，是赋值其堆内存地址(类似0xa00格式)
    • 只有存放与栈内存的基础类型数据不需要担心被改变
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const obj = {
  name:"小余",
  age:18
}

const info = obj
info.name = "coderwhy"
console.log(obj);//{ name: 'coderwhy', age: 18 }
  • 在这里简单回顾深浅拷贝概念：
    1. 深拷贝（Deep Copy）是指将一个对象中的所有数据，包括嵌套的对象 和数组 ，都完全复制出来，生成一个新的对象，它与原来的对象在内存中是完全独立的
    2. 与之相对的**浅拷贝（Shallow Copy）**只会复制对象的第一层引用，而对嵌套对象或数组的引用不会进行深层次的复制，结果是拷贝出来的对象和原对象共享嵌套对象或数组
  • 对于浅拷贝，只复制其中一层，对于像上面案例obj只有一层来说，无异于深拷贝，但如果不止一层，对象内部还有对象，则只有第一层内容是深拷贝，继续深层则都为引用赋值关系
    • 新变量info使用对象字面量的方式创建了一个对象，将原有对象内部的数据搬迁进去，从内存角度来说，这已经指向两处不同的内存空间，但若搬迁对象内部依旧还有引用情况，则深处依旧指向同一内容

图32-7 浅拷贝示意图

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const obj = {
  name:"小余",
  names:{
    name1:'coderwhy1',
    name2:'coderwhy2',
  }
}
//浅拷贝 改变了第一层的内存存储地址
const info = {...obj}
info.name = '小余007'//位于第一层，info内存空间与obj不同，不会影响obj
info.names.name1 = 'coderwhy123'//位于第二层，info的names与obj的names相同，会影响obj的names属性
console.log(obj);//{ name: '小余', names: { name1: 'coderwhy123', name2: 'coderwhy2' } }
  • 而利用JSON中的序列化与解析两步骤是能够实现深拷贝的，之所以可以实现，则需要回顾前面特地给出的MDN文档对reviver参数的解释：从最里层向外一层层调用reviver参数
    • 这说明我们能够拿到对象中的每一个基础数据类型，去除所有引用情况，实现所有深层内容的遍历并拷贝
    • 但JSON深拷贝并不是万能的，虽简单易用，但JSON序列化是无法对函数进行处理，默认会进行移除，还有无法处理循环引用、不支持特殊对象、性能不佳(不适合大型对象)等问题
    • 对于该缺陷我们可以在stringify方法的replacer参数中进行拦截单独处理，但终究需要考虑其缺陷与需求对冲问题
    • 我们后续会讲解如何编写深拷贝的工具函数，那么这样就可以对函数的拷贝进行处理了
  • 而JSON深拷贝在该过程分为两步骤是密不可分的，也被称为序列化和反序列化(解析)：
    • 序列化 ：将对象转换为 JSON 字符串，这是一个深层次的数据提取过程，确保对象的所有属性（包括嵌套的对象和数组）都被提取
    • 反序列化 ：将生成的 JSON 字符串转换为一个新的 JavaScript 对象，得到的对象是原始对象的深层拷贝
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//先序列化后解析
const info = JSON.parse(JSON.stringify(obj))
info.name = '小余007'
info.names.name1 = 'coderwhy123'
console.log(obj);//{ name: '小余', names: { name1: 'coderwhy1', name2: 'coderwhy2' } }

尽管如此，在大多数需要对普通数据对象 进行深拷贝的情况下，JSON 序列化深拷贝依然是非常有效的方法，适用于处理没有复杂结构的对象

二、初识Storage

Storage 是浏览器提供的Web 存储（Web Storage） API，用于在用户浏览器中保存数据。它为 Web 应用提供了一种简单、高效的数据持久化方案，允许开发者以键-值对的形式在客户端存储数据，且数据不会随页面刷新而丢失

2.1 localStorage和sessionStorage的区别

  • WebStorage主要提供了一种机制，可以让浏览器提供一种比cookie(后续学习)更直观的key、value存储方式，其中Storage 包括两种主要类型：

    • localStorage：本地存储，提供的是一种永久性的存储方法，即使关闭浏览器或重新启动计算机，数据依然存在，除非手动删除

    • sessionStorage：会话存储，提供的是本次会话的存储，在关闭掉会话时，存储的内容会被清除

图32-8 Storage存储对应浏览器位置

  • 由于两种类型的特点不同，导致了应用场景的不一致，也是两者最大的区别所在
    • 在用户登录时，可以使用 localStorage 存储用户 token 或身份信息（需注意安全性），方便在页面中进行简单的认证操作，这样用户就不必每次上线都需要重新登录
    • 而在用户填写长表单或进行某些操作时，可以将中间状态保存在 sessionStorage 中，避免刷新页面导致的数据丢失。当然我们可能会想，没事的情况怎么会故意去刷新，这里的刷新涵盖含义较为广泛，不仅指Ctrl+R的页面刷新，也包括了页面跳转再返回，表单关闭等各种业务情况，因此使用范围也很大，在学习项目时，能够更深刻理解这点
  • 以上是从应用的角度出发，因此如何界定使用方式，更应该从数据在实际应用的生命周期进行判断
  • 这里提到一个概念，数据的生命周期，两个类型的周期都是如何体现的，这则需要深入浏览器原理
    • localStorage 中的数据被写入到浏览器缓存数据库（通常是基于文件的存储），并且持久保存在设备的硬盘中。浏览器会将这些数据存储在其特定的存储目录中，因此即使用户关闭浏览器，数据也不会丢失
    • 而sessionStorage 中的数据是与浏览器标签页 或者窗口实例 相关联的。浏览器为每个打开的标签页（或窗口）分配一个独立的 session context ，并在该上下文中存储数据。这些数据不会被持久化到硬盘，而是保存在内存中或类似于内存的临时存储中，因此它们的生命周期通常限于当前浏览器标签页的打开状态
  • 由于存储位置的不同，导致其数据的使用范围(作用域)也不同
    • localStorage数据位于磁盘，可以通过浏览器的内置存储管理 来实现同一个源 下的所有页面中保持一致的数据，所以是跨会话、跨标签页的，如果多个标签页属于同一个域名，它们可以读取并共享相同的 localStorage 数据。这对于在同一个应用中不同页面之间共享一些用户信息非常有用，例如认证 token 等(例如同时打开多个掘金都是登录状态)
    • sessionStorage 数据的作用域仅限于当前标签页或窗口 ，同一网站在不同的标签页中拥有各自独立的 sessionStorage 实例，彼此之间的数据无法共享。每个打开的标签页（或窗口）都有一个单独的 sessionStorage 实例。但从当前标签页打开的其他页面，会被视为同一会话的延伸(除非特地设置打开的是一个全新空白页)，这并不与会话存储的特点冲突
  • 而且由于我们在pnpm中，对操作系统已经有一定的了解，知道磁盘与内存读写速度是有差距的，因此还可以从性能角度去看待区别问题
    • localStorage 的数据会持久化到磁盘中，读写时相对较慢，尤其是当存储的数据量较大时，磁盘 I/O 的开销会影响性能
    • sessionStorage 的数据存储在内存中，读取速度更快，适合在页面短期内频繁访问数据的场景
  • 其中最需要记住的是以下三点表现：
    1. 关闭网页后重新打开，localStorage会保留，而sessionStorage会被删除
    2. 在页面内实现跳转，localStorage会保留，sessionStorage也会保留
    3. 在页面外实现跳转（打开新的网页），localStorage会保留，sessionStorage不会被保留

2.2 Storage常见方法与属性

  • Storage作为Web Storage API系列，一共有五个实例方法和一个实例属性，我们都会进行使用上的学习

  • 首先是存储和读取的经典方法：setItem和getItem

    • 内存存储的数据结构为键值对，因此使用方式将围绕该方式展开，setItem传入所需键值对，getItem传入所需键获取所需值，在这点上和JS对象的使用方式相似
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//keyName：要创建的键
//keyValue：要创建的值(必须为字符串)
setItem(keyName, keyValue)
//keyName：传入键，返回需要的值
getItem(keyName)
  • Storage还提供类似数组的使用方式：key方法
    • 该方法接受一个数值n作为参数，返回存储中的第n个key名称
    • 我们可以理解为有一个数组，有序存储了所有的key值，可以以索引获取对应的key值(索引以0为起点)
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// 1.setItem
localStorage.setItem("name", "coderwhy")
localStorage.setItem("age", 18)
// 2.key方法
console.log(localStorage.key(0))//name
  • 在key方法的基础上，我们延伸出对Storage属性length的学习
    • key方法作为一个数组形式的使用，我们明确知道索引的起点，也知道索引的有序规律(0开始，每次加1)，但我们不知道这个数组有多长，无法精准遍历出所有的key值
    • 因此Storage提供了唯一的一个属性length，使用方式与数组相同，配合key方法能够将所有的key值遍历出来，并通过判断操作筛选出所需的key值进行针对性操作
js 复制代码 
localStorage.setItem("name", "coderwhy")
localStorage.setItem("age", 18)

console.log(localStorage.length)
for (let i = 0; i < localStorage.length; i++) {
  const key = localStorage.key(i)
  //获取所有key中对应的值
  console.log(localStorage.getItem(key))
}
  • 除此之外，Storage还有两个删除方法：removeItem和clear，区别在于前者精准清除，后者全部删除
    • removeItem方法接受一个key值参数，以便实现定点删除
    • 而clear作为无差别全删除并不需要参数，直接调用即可
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//针对性删除name
localStorage.removeItem("name", "coderwhy")
//全部删除
localStorage.clear()
  • 以上进行演示时，我们采用localStorage(本地存储)进行操作，但这些做法同样存在sessionStorage，具备的五个方法和一个属性都是一模一样的，包括使用方式和效果，这里则不再演示

2.3 封装Storage

  • 在实际应用中，我们需求往往较为复杂，此时原生的Storage方法无法满足我们的需求，就可以利用原生方法封装一个关于Storage的定制化工具类，实现更为强大的效果，例如深拷贝就可以两个原生方法封装为一个方法使用，更为高效便捷
  • 想法产生，开始实践，首先需要搭建一个基础的工具类模板
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class HYCache {
  constructor() {

  }
}

const localCache = new HYCache()
const sessionCache = new HYCache()
//统一导出
export {
  localCache,
  sessionCache
}
  • 在完成框架搭建后，可以来实现具体的逻辑，在这里需要进一步细分，如何区分本地存储和会话存储，毕竟都是使用同一个类
  • 由于只有两个类型，非常适合布尔值，因此我们采用该方法来判断，默认true为本地存储，第一参数传入false为会话存储。然后根据用户传入布尔值结果，来选择逻辑实现，工具本身不需要操心需要选择哪一个类型
js 复制代码 
class HYCache {
  constructor(isLocal = true) {
    // 由实例传入参数决定本地存储 or 会话存储
    this.storage = isLocal ? localStorage : sessionCache

  }
}

const localCache = new HYCache()
const sessionCache = new HYCache(false)
  • Storage存储传入的数据必须是一个字符串，在使用原生方法时，需要时刻记住这点，提前转为JSON字符串，在这里可以进行封装，不管是序列化还是解析的过程，都直接封装起来，用户使用工具时，可以直接拿到转化后的结果，剩下内容按部就班即可，有需求再根据需求具体调整，这样就是一个扩展性很好的工具类
js 复制代码 
class HYCache {
  constructor(isLocal = true) {
    this.storage = isLocal ? localStorage: sessionStorage
  }

  setItem(key, value) {
    if (value) {
      this.storage.setItem(key, JSON.stringify(value))
    }
  }

  getItem(key) {
    let value = this.storage.getItem(key)
    if (value) {
      value = JSON.parse(value)
      return value
    } 
  }

  removeItem(key) {
    this.storage.removeItem(key)
  }

  clear() {
    this.storage.clear()
  }

  key(index) {
    return this.storage.key(index)
  }

  length() {
    return this.storage.length
  }
}

三、初识IndexedDB

  • 什么是IndexedDB呢？我们能看到DB这个词，就说明它其实是一种数据库（Database），通常情况下在服务器端比较常见
    • 在实际的开发中，用于浏览器的情况非常少见且不太合适，因为缓存内容会非常多导致浏览器负荷非常大，产生性能上的问题，大量的数据都是存储在数据库的，客户端主要是请求这些数据并且展示
    • 而IndexedDB的浏览器提供的一种低级别的客户端数据库 ，是一个非关系型（NoSQL）数据库 ，比 Web Storage（localStorage 和 sessionStorage）更为强大
    • 有时候我们可能会存储一些简单的数据到本地（浏览器中），比如token、用户名、密码、用户信息等，比较少存储大量的数据，那么如果确实有大量的数据需要存储，这个时候可以选择使用IndexedDB，因为Storage存储上限为5-10MB，而IndexedDB能够达到上百MB
  • IndexedDB 是一个浏览器提供的底层 API，用于在客户端存储大量的结构化数据（也包括文件/二进制大型对象（blobs））
    • 也被称为是事务型数据库系统，类似于基于 SQL 的 RDBMS。然而，不像 RDBMS 使用固定列表，IndexedDB 是一个基于 JavaScript 的面向对象数据库
    • 在 IndexedDB 中，事务 是指用于管理一组数据库操作的逻辑单元 ，确保这些操作要么全部成功，要么全部不执行
    • 举个简单的例子，转账操作，当转给他人100块钱时，我们的钱包余额需要同步减去100，必须同时发生，不能因为转账过程的某个步骤出了问题，导致我钱扣了然后没转过去，也不能转过去了然后钱包没扣，这种逻辑是必须保持连贯的，连贯的一个逻辑就被称为一个单元，出现问题就会整个单元进行回滚操作，这个概念非常重要，但这些更多是后端方面的知识，这里作为简单了解即可
    • IndexedDB本身就是基于事务的，我们只需要指定数据库模式，打开与数据库的连接，然后检索和更新一系列事务即可
  • 有很多的数据，为什么不直接存储在一个本地文件里，然后直接读取就好，而是专门需要数据库来进行，看似好像多了一个环节更"麻烦"了
    • 但其实这是更简单了，因为任何内容在面对基数越庞大的问题上，对性能的要求就越高，因为每一点的性能浪费在庞大基数的基础上，都会带来非常明显的感受
    • 数据库拥有各种数据结构，都是为了对数据操作性能上的极致优化，做到效率上的提升

3.1 IndexedDB连接数据库

  • 数据库中所有的操作都来自最基础的增删改查，在这里我们也主要演练这四种操作
    • 不过在开始操作之前，我们需要先连接上数据库。连接数据库后，才能对数据库中的数据进行操作
    • 为了获取数据库的访问权限，需要在 window 对象的 indexedDB 属性上调用 open()实例方法。该方法返回一个 IDBRequest对象
js 复制代码 
//name：数据库名称  
//version：指定数据库版本
open(name, version)
  • 此时可能会有一个疑惑，我们不是要创建数据库吗？怎么看open方法是打开数据库呢？和目的不太一致
    • open方法同时兼顾创建和打开数据库的功能，如果当前没有数据库则创建，如果有数据库则打开
js 复制代码 
//创建数据库，库名coderwhy
const dbRequest = indexedDB.open("coderwhy", 3)

3.2 IndexedDB数据库操作

  • 在完成打开数据库后，通过返回的实例进行操作
    • 伴随着创建数据库后，主要的数据库操作时机包括：打开失败(onerror)、打开成功(onsuccess)、第一次打开或者数据库版本升级时(onupgradeneeded)，每一个操作都是回调函数
    • 回调函数里的回调参数是一个event，通过获取event.target.result可以对数据库开始进行操作
    • 同时这里补充一个概念：一个软件中允许存在多个数据库，一个数据库允许存在多张表，在IndexedDB中，数据库内存在的不是表，而是存储对象，但性质是差不多的
  • 通常创建数据库后，第一件事情就是创建存储对象(表)，参数1是对象存储名称，参数2是一个对象，主要有两个配置项keyPath和autoIncrement
    • 对象存储的名称用于唯一标识对象存储，可以理解为数据库中的表名
    • keyPath是主键，理解为一个唯一ID。**autoIncrement**则是一个布尔值，表示是否在存储数据时自动生成主键。如果设置为 true，则每次添加数据时，数据库会自动生成一个递增的主键值
js 复制代码 
dbRequest.onerror = function(err) {
  console.log("打开数据库失败~")
}
//全局存储db，共享使用
let db = null
dbRequest.onsuccess = function(event) {
  db = event.target.result
}
// 第一次打开/或者版本发生升级
dbRequest.onupgradeneeded = function(event) {
  const db = event.target.result

  console.log(db)

  // 创建一些存储对象
  db.createObjectStore("users", { keyPath: "id" })
}
  • 在浏览器中，可以看到IndexedDB中已经显示我们创建的数据库了，包括其中的配置

图32-9 IndexedDB数据库信息

  • 我们接下来想对数据库进行操作，则需要交互按钮，在index.html中创建四个按钮，获取DOM元素，将其绑定到JS点击事件中即可
js 复制代码 
//index.html
<button>新增</button>
<button>查询</button>
<button>删除</button>
<button>修改</button>
js 复制代码 
// 获取btns, 监听点击
const btns = document.querySelectorAll("button")
for (let i = 0; i < btns.length; i++) {
  btns[i].onclick = function() {
    switch(i) {
      case 0:
        console.log("点击了新增")
      case 1:
        console.log("点击了查询")
      case 2:
        console.log("点击了删除")
      case 3:
        console.log("点击了修改")
    }
  }
}
  • 我们将每一次操作，都归纳为一个事务对象，作为数据库的一次操作，保证数据库的一致性，而db.transaction() 方法用于在数据库中创建一个事务
    • 参数 "users"指定对哪一个或哪几个对象存储（object store）进行操作。在这里，"users" 是对象存储的名称，表示要对 "users" 对象存储进行操作，也可以使用数组形式来一次性创建多个事务
    • 参数 "readwrite"表示事务的类型，这里是 "readwrite"，意味着事务允许对对象存储中的数据进行读写操作 。还有另外一种常用的事务模式是 "readonly"，表示只对数据进行读取，不允许写入
    • 返回值transaction则是一个事务对象
  • 创建明确的事务后，transaction.objectStore("users")通过事务获取对象存储 ，即对数据库中的 "users" 对象存储进行操作，返回的 store 是对象存储的引用，之后可以通过这个引用来进行数据的增、删、改、查等操作
js 复制代码 
const transaction = db.transaction("users", "readwrite")
console.log(transaction)
const store = transaction.objectStore("users")
  • 想要对数据库进行操作的所有前置要求均已完成，接下来对数据进行操作前，先创建一点数据
js 复制代码 
class User {
  constructor(id, name, age) {
    this.id = id
    this.name = name
    this.age = age
  }
}

const users = [
  new User(100, "why", 18),
  new User(101, "coderwhy", 40),
  new User(102, "小余", 30),
]
  • 对DOM进行监听，增删改查四个按钮绑定的索引分别为0至3，也对应了watch循环中的4个阶段
    • 我们在0中增添数据，1中删除数据、2中修改数据、3中查询数据
  • 返回的store通过add方法进行增添数据，每一次增添都设置成功的回调来提示我们数据插入成功，第一次事务操作完成时，通过oncomplete来提示我们已经全部添加完成
js 复制代码 
case 0:
  console.log("点击了新增")
  for (const user of users) {
    const request = store.add(user)
    request.onsuccess = function() {
      console.log(`${user.name}插入成功`)
    }
  }
  transaction.oncomplete = function() {
    console.log("添加操作全部完成")
  }
  break

图32-10 IndexedDB数据库添加内容展示

  • 查询有两种方式：
    • 方式一根据主键查询，适用于知道具体的主键值（keyPath）的情况，简单直接且高效
    • 方式二使用游标遍历查询，可以用于实现复杂的过滤逻辑，但效率较低
  • 方式一直接使用get方法非常高效，因为它直接通过主键进行定位，相当于传统数据库中通过索引查询，找到目标后立即返回
  • 方式二通过store.openCursor()打开一个游标 ，遍历对象存储中的每一条记录，通过逻辑条件筛选数据，适合查找满足特定条件的数据
    • 游标（Cursor） 是 IndexedDB 中用于遍历对象存储（object store）或索引（index）的一个工具，它相当于一个指针，指向对象存储中的每一个记录，允许我们逐条访问、读取或操作数据
    • 指针是C语言中的难点概念，我们可以理解为在对象存储中存在着许多小块，每一块都是一个记录，指针指向首块记录cursor.key与cursor.value指向对象的键值对，然后通过cursor.continue()方法移动该指针
js 复制代码 
case 1:
  console.log("点击了查询")

  // 1.查询方式一(知道主键, 根据主键查询)
  // const request = store.get(102)
  // request.onsuccess = function(event) {
  //   console.log(event.target.result)
  // }

  // 2.查询方式二:
  const request = store.openCursor()//打开一个游标
  request.onsuccess = function(event) {
    const cursor = event.target.result
    if (cursor) {
      if (cursor.key === 101) {
        console.log(cursor.key, cursor.value)
      } else {
        cursor.continue()
      }
    } else {
      console.log("查询完成")
    }
  }
  break

  • 需要注意的是游标查询的效率较低，因为它需要逐条遍历所有记录，尤其当对象存储包含大量数据时，这种方式的性能会受到影响，更适合需要筛选特定条件内容，对于简单的查找而言，get方法是首选

  • 对应删除和修改来说，也都是利用游标来进行操作，毕竟拿到了具体的每一条数据，想要进行针对性(批量)修改或者删除都是非常简单，游标在遍历到每一个属性的基础上，提供了对应修改数据和删除数据的方法，分别为：cursor.update(value)和cursor.delete()

js 复制代码 
//删除
case 2:
  console.log("点击了删除")
  const deleteRequest = store.openCursor()
  deleteRequest.onsuccess = function(event) {
    const cursor = event.target.result
    if (cursor) {
      if (cursor.key === 101) {
        cursor.delete()
      } else {
        cursor.continue()
      }
    } else {
      console.log("查询完成")
    }
  }
  break
//修改
case 3:
  console.log("点击了修改")
  const updateRequest = store.openCursor()
  updateRequest.onsuccess = function(event) {
    const cursor = event.target.result
    if (cursor) {
      if (cursor.key === 101) {
        const value = cursor.value;
        value.name = "curry"
        cursor.update(value)
      } else {
        cursor.continue()
      }
    } else {
      console.log("查询完成")
    }
  }
  break
}
  • 对于IndexedDB作一个了解到目前就足够了，感兴趣的可以从MDN文档中了解更多细节，完整操作代码如下：
js 复制代码 
const dbRequest = indexedDB.open("coderwhy", 3)

dbRequest.onerror = function (err) {
  console.log("打开数据库失败~")
}
//全局存储db，共享使用
let db = null
dbRequest.onsuccess = function (event) {
  db = event.target.result
}
// 第一次打开/或者版本发生升级
dbRequest.onupgradeneeded = function (event) {
  const db = event.target.result

  console.log(db)

  // 创建一些存储对象
  db.createObjectStore("users", { keyPath: "id" })
}

class User {
  constructor(id, name, age) {
    this.id = id
    this.name = name
    this.age = age
  }
}

const users = [
  new User(100, "why", 18),
  new User(101, "coderwhy", 40),
  new User(102, "小余", 30),
]


// 获取btns, 监听点击
const btns = document.querySelectorAll("button")
for (let i = 0; i < btns.length; i++) {

  btns[i].onclick = function () {
    const transaction = db.transaction("users", "readwrite")
    console.log(transaction)
    const store = transaction.objectStore("users")
    switch (i) {
      case 0:
        console.log("点击了新增")
        for (const user of users) {
          const request = store.add(user)
          request.onsuccess = function () {
            console.log(`${user.name}插入成功`)
          }
        }
        transaction.oncomplete = function () {
          console.log("添加操作全部完成")
        }
        break
      case 1:
        console.log("点击了查询")

        // 1.查询方式一(知道主键, 根据主键查询)
        // const request = store.get(102)
        // request.onsuccess = function(event) {
        //   console.log(event.target.result)
        // }

        // 2.查询方式二:
        const request = store.openCursor()//打开一个游标
        request.onsuccess = function (event) {
          const cursor = event.target.result
          if (cursor) {
            if (cursor.key === 101) {
              console.log(cursor.key, cursor.value)
            } else {
              cursor.continue()
            }
          } else {
            console.log("查询完成")
          }
        }
        break
      //删除
      case 2:
        console.log("点击了删除")
        const deleteRequest = store.openCursor()
        deleteRequest.onsuccess = function (event) {
          const cursor = event.target.result
          if (cursor) {
            if (cursor.key === 101) {
              cursor.delete()
            } else {
              cursor.continue()
            }
          } else {
            console.log("查询完成")
          }
        }
        break
      //修改
      case 3:
        console.log("点击了修改")
        const updateRequest = store.openCursor()
        updateRequest.onsuccess = function (event) {
          const cursor = event.target.result
          if (cursor) {
            if (cursor.key === 101) {
              const value = cursor.value;
              value.name = "curry"
              cursor.update(value)
            } else {
              cursor.continue()
            }
          } else {
            console.log("查询完成")
          }
        }
        break
    }
  }

四、初识Cookie

Cookie（复数形态Cookies），又称为"小甜饼"。类型为"小型文本文件"，某些网站为了辨别用户身份而存储在用户本地终端（Client Side）上的数据

  • 浏览器会在特定的情况下携带上cookie来发送请求，我们可以通过cookie来获取一些信息
  • Cookie 是由服务器生成的，并存储在浏览器中，浏览器会将 Cookie 作为请求头的一部分 发送给服务器，从而在客户端和服务器之间共享数据
    • 通常用来验证身份，当我们首次登录账号时，将用户名与密码传给服务器，服务器校验正确后，会返回一系列数据，在返回数据时会连带着Cookie一起返回
    • 当做出一些需要登录账号才能做的操作时，在将操作请求发送服务器时，cookie也会从浏览器中一起被携带过去，作为服务器判断当前是否登录的凭证，登录则返回数据进行操作，否则拒绝
  • Cookie总是保存在客户端中，按在客户端中的存储位置，Cookie可以分为内存Cookie和硬盘Cookie
    • 内存Cookie由浏览器维护，保存在内存中，浏览器关闭时Cookie就会消失，其存在时间是短暂的
    • 硬盘Cookie保存在硬盘中，有一个过期时间，用户手动清理或者过期时间到时，才会被清理
    • 这个概念与前面Storage的两种类型相似
  • 那如何判断一个cookie是内存cookie还是硬盘cookie呢？
    • 没有设置过期时间，默认情况下cookie是内存cookie，在关闭浏览器时会自动删除
    • 有设置过期时间，并且过期时间不为0或者负数的cookie，是硬盘cookie，需要手动或者到期时，才会删除。这个过期时间是由服务器设置的，但有一致命点需要注意，一旦服务器设置并且返回客户端后，将无法对该过期时间进行任何操作，主动权从服务器交到用户手中
    • 如下图中的set-Cookie中就存在内容以及对应的过期时间

图32-11 Cookie显示图

  • 常见设置Cookie都在后端进行操作，前端更多作为接收方，在这里以Node的Koa框架进行举例
    • 第一次浏览器发起请求，将用户名与密码传递给服务器，服务器接收后，返回登录信息和通过 https 响应头 Set-Cookie 向客户端发送一个或多个 Cookie，浏览器接收到 Set-Cookie 后，会存储这些 Cookie，并在后续的请求中将它们自动添加到请求头中，发送给服务器
    • 第二次浏览器发起请求，携带信息和对应Cookie到服务器中进行验证，服务器根据Cookie判断当前用户是否登录，是哪一个用户等信息，再决定返回什么内容给浏览器
  • Cookie过期后，则由默认值undefined替代原有内容

图32-12 服务器与浏览器的Cookie交互

4.1 cookie常见属性

  • cookie存在对应的生命周期(生效阶段)：

    • 会话 Cookie（Session Cookie）：默认情况下，Cookie 是会话级别的，浏览器关闭后，Cookie 会自动失效
    • 持久 Cookie （Persistent Cookie）：如果设置了 expires 或 max-age 属性，则 Cookie 可以被持久保存，即使关闭浏览器，直到到达指定的过期时间后才失效
    • expires：设置的是Date.toUTCString()，设置格式是;expires=date-in-GMTString-format
    • max-age：设置过期的秒钟，max-age=max-age-in-seconds (例如一年为60*60*24*365)

  • Cookie 与特定的域名和路径 相关联，因此它们只能被同一域名下的页面访问，确保数据的安全性

    • 这说明Cookie是存在对应作用域范围的，也是做到当前页面发起请求，"其他"页面也能共享对应Cookie的原因，这都是基于同一域名下的前提条件才能实现
    • 在这一点上，Cookie与Storage存储有一定的相似性，但Cookie还可以主动设置哪些主机可以接受cookie

  • Domain：指定哪些主机可以接受cookie

    • 如果不指定，那么默认是 origin，不包括子域名
    • 如果指定Domain，则包含子域名。例如，如果设置 Domain=mozilla.org，则 Cookie 也包含在子域名中（如developer.mozilla.org），developer是子域名

  • Path：指定主机下哪些路径可以接受cookie

    • 例如，设置 Path=/docs，则以下地址都会匹配：/docs、/docs/Web/、/docs/Web/https
    • 通过浏览器左上角的i符号或者DevTools中Application的Cookies选项(位于Storage列表中)，能够查看对应的cookie

图32-13 浏览器查看Cookie位置

4.2 客户端设置cookie

  • 但能够通过这两种方式来找到对应Cookie选择进行删除的，往往都是程序员群体
    • 对于普通用户而言，这两种做法都不太方便，也很难想到，因此各类网站往往会提供一个清除Cookie的按钮，通常这个按钮就叫做退出登录，当点击退出登录时，相当于删除了Cookie
  • 那我们要如何通过代码来删除Cookie？
    1. 通过window中的document.cookie是拿不到对应的cookie的，但我们可以通过这里设置Cookie(不能获取原来服务器的Cookie)
    2. 通过document.cookie = ''掷为空是删不掉Cookie的，正确的操作是document.cookie="name='coderwhy';max-age=0"，首先选择我们所想要删除的内容，然后将其过期时间设置为0，相当于马上过期，则值就会默认转为undefined，实现"删除"效果
js 复制代码 
//js直接设置和获取cookie
console.log(document.cookie);
//这个cookie会在会话关闭时被删除掉
document.cookie = "name=coderwhy"
document.cookie = "age=18"
//设置cookie，同时设置过期时间（默认单位是秒钟）
document.cookie = "name=coderwhy;max-age=10"
  • 但目前，使用Cookie的情况越来越少了，因为Cookie会附加到每一次https请求中(浏览器自动携带)，哪怕我们不需要这个Cookie也是，会浪费用户一定的流量
    • Cookie是明文传输的，哪怕是加密后的内容(类似md5)再"加盐"，也有被破解的安全风险，这种能够避免应该尽可能避免
    • Cookie有大小限制4KB
    • 验证登录时如果通过Cookie，则会产生很强的依赖性，必须依赖Cookie来确定登录，但我们 客户端不止浏览器，还有IOS、Android、小程序等等，有些客户端有可能是没办法设置Cookie或者需要手动添加Cookie的
  • Cookie随着时代的发展只会使用得越来越少，现在流行的做法是使用token，等到做项目时，就会学习到这方面相关的知识点了

后续预告

  • 在下一章节中，我们会来简单学习一下BOM与DOM这两大块知识点
    • 这两块内容都是浏览器方面的内容，如果需要详细学习的话，需要较长时间，而我们该系列主要的还是讲解JS高级
    • 因此这方面主要以架构的角度去学习这些内容，不会深入其中的细节
  • 这也是一种很好的学习方式，从整体的角度去看待知识，知道哪些更重要，哪些内容之间有所关联，从哪入手更简单，如何更加合理的进行学习布局等等，这会比线性学习(一个个API的看过去)更加高效，知识之间不会形成一个个孤岛，印象也更加深刻，不容易产生后面学完，前面忘记的情况
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