详解JavaScript的BUG和错误
计算机程序中的缺陷通常称为bug。它让程序员觉得很好，将它们想象成小事，只是碰巧进入我们的作品。实际上，当然，我们自己把它们放在了那里。
如果一个程序是思想的结晶，你可以粗略地将错误分为因为思想混乱引起的错误，以及思想转换为代码时引入的错误。前者通常比后者更难诊断和修复。
语言
计算机能够自动地向我们指出许多错误，如果它足够了解我们正在尝试做什么。但是这里JavaScript的宽松是一个障碍。它的绑定和属性概念很模糊，在实际运行程序之前很少会发现拼写错误。即使这样，它也允许你做一些不会报错的无意义的事情，比如计算true*'monkey'。
JavaScript有一些报错的事情。编写不符合语言语法的程序会立即使计算机报错。其他的东西，比如调用不是函数的东西，或者在未定义的值上查找属性，会导致在程序尝试执行操作时报告错误。
不过，JavaScript在处理无意义的计算时，会仅仅返回NaN（表示不是数字）或undefined这样的结果。程序会认为其执行的代码毫无问题并顺利运行下去，要等到随后的运行过程中才会出现问题，而此时已经有许多函数使用了这个无意义的值。程序执行中也可能不会遇到任何错误，只会产生错误的程序输出。找出这类错误的源头是非常困难的。
我们将查找程序中的错误或者bug的过程称为调试（debug）。
严格模式
当启用了严格模式（strictmode）后，JavaScript就会在执行代码时变得更为严格。我们只需在文件或函数体顶部放置字符串"usestrict"就可以启用严格模式了。下面是示例代码：
functioncanYouSpotTheProblem(){
"usestrict";
for(counter=0;counter<10;counter++){
console.log("Happyhappy");
}
}
canYouSpotTheProblem();
//→ReferenceError:counterisnotdefined
通常，当你忘记在绑定前面放置let时，就像在示例中的counter一样，JavaScript静静地创建一个全局绑定并使用它。在严格模式下，它会报告错误。这非常有帮助。但是，应该指出的是，当绑定已经作为全局绑定存在时，这是行不通的。在这种情况下，循环仍然会悄悄地覆盖绑定的值。
严格模式中的另一个变化是，在未被作为方法而调用的函数中，this绑定持有值undefined。当在严格模式之外进行这样的调用时，this引用全局作用域对象，该对象的属性是全局绑定。因此，如果你在严格模式下不小心错误地调用方法或构造器，JavaScript会在尝试从this读取某些内容时产生错误，而不是愉快地写入全局作用域。
例如，考虑下面的代码，该代码不带new关键字调用构造器，以便其this不会引用新构造的对象：
functionPerson(name){this.name=name;}
letferdinand=Person("Ferdinand");//oops
console.log(name);
//→Ferdinand
虽然我们错误调用了Person，代码也可以执行成功，但会返回一个未定义值，并创建名为name的全局绑定。而在严格模式中，结果就不同了。
"usestrict";
functionPerson(name){this.name=name;}
letferdinand=Person("Ferdinand");
//→TypeError:Cannotsetproperty'name'ofundefined
JavaScript会立即告知我们代码中包含错误。这种特性十分有用。
幸运的是，使用class符号创建的构造器，如果在不使用new来调用，则始终会报错，即使在非严格模式下也不会产生问题。
严格模式做了更多的事情。它不允许使用同一名称给函数赋多个参数，并且完全删除某些有问题的语言特性（例如with语句，这是错误的，本书不会进一步讨论）。
简而言之，在程序顶部放置"usestrict"很少会有问题，并且可能会帮助你发现问题。
类型
有些语言甚至在运行程序之前想要知道，所有绑定和表达式的类型。当类型以不一致的方式使用时，他们会马上告诉你。JavaScript只在实际运行程序时考虑类型，即使经常尝试将值隐式转换为它预期的类型，所以它没有多大帮助。
尽管如此，类型为讨论程序提供了一个有用的框架。许多错误来自于值的类型的困惑，它们进入或来自一个函数。如果你把这些信息写下来，你不太可能会感到困惑。
你可以在上一章的goalOrientedRobot函数上面，添加一个像这样的注释来描述它的类型。
//(WorldState,Array)→{direction:string,memory:Array}
functiongoalOrientedRobot(state,memory){
//...
}
有许多不同的约定，用于标注JavaScript程序的类型。
关于类型的一点是，他们需要引入自己的复杂性，以便能够描述足够有用的代码。你认为从数组中返回一个随机元素的randomPick函数的类型是什么？你需要引入一个绑定类型T，它可以代表任何类型，这样你就可以给予randomPick一个像([T])->T的类型（从T到T的数组的函数）。
当程序的类型已知时，计算机可以为你检查它们，在程序运行之前指出错误。有几种JavaScript语言为语言添加类型并检查它们。最流行的称为TypeScript。如果你有兴趣为你的程序添加更多的严谨性，我建议你尝试一下。
在本书中，我们将继续使用原始的，危险的，非类型化的JavaScript代码。
测试
如果语言不会帮助我们发现错误，我们将不得不努力找到它们：通过运行程序并查看它是否正确执行。
一次又一次地手动操作，是一个非常糟糕的主意。这不仅令人讨厌，而且也往往是无效的，因为每次改变时都需要花费太多时间来详尽地测试所有内容。
计算机擅长重复性任务，测试是理想的重复性任务。自动化测试是编写测试另一个程序的程序的过程。编写测试比手工测试有更多的工作，但是一旦你完成了它，你就会获得一种超能力：它只需要几秒钟就可以验证，你的程序在你编写为其测试的所有情况下都能正常运行。当你破坏某些东西时，你会立即注意到，而不是在稍后的时间里随机地碰到它。
测试通常采用小标签程序的形式来验证代码的某些方面。例如，一组（标准的，可能已经由其他人测试过）toUpperCase方法的测试可能如下：
functiontest(label,body){
if(!body())console.log(`Failed:${label}`);
}
test("convertLatintexttouppercase",()=>{
return"hello".toUpperCase()=="HELLO";
});
test("convertGreektexttouppercase",()=>{
return"Χαίρετε".toUpperCase()=="ΧΑΊΡΕΤΕ";
});
test("don'tconvertcase-lesscharacters",()=>{
return"مرحبا".toUpperCase()=="مرحبا";
});
像这样写测试往往会产生很多重复，笨拙的代码。幸运的是，有些软件通过提供适合于表达测试的语言（以函数和方法的形式），并在测试失败时输出丰富的信息来帮助你构建和运行测试集合（测试套件，testsuite）。这些通常被称为测试运行器（testrunner）。
一些代码比其他代码更容易测试。通常，代码与外部交互的对象越多，建立用于测试它的上下文就越困难。上一章中显示的编程风格，使用自包含的持久值而不是更改对象，通常很容易测试。
调试
当程序的运行结果不符合预期或在运行过程中产生错误时，你就会注意到程序出现问题了，下一步就是要推断问题出在什么地方。
有时错误很明显。错误消息会指出错误出现在程序的哪一行，只要稍加阅读错误描述及出错的那行代码，你一般就知道如何修正错误了。
但不总是这样。有时触发问题的行，只是第一个地方，它以无效方式使用其他地方产生的奇怪的值。如果你在前几章中已经解决了练习，你可能已经遇到过这种情况。
下面的示例代码尝试将一个整数转换成给定进制表示的字符串（十进制、二进制等），其原理是：不断循环取出最后一位数字，并将其除以基数（将最后一位数从数字中除去）。但该程序目前的输出表明程序中是存在bug的。
functionnumberToString(n,base=10){
letresult="",sign="";
if(n<0){
sign="-";
n=-n;
}
do{
result=String(n%base)+result;
n/=base;
}while(n>0);
returnsign+result;
}
console.log(numberToString(13,10));
//→1.5e-3231.3e-3221.3e-3211.3e-3201.3e-3191.3e-3181.3…
你可能已经发现程序运行结果不对了，不过先暂时装作不知道。我们知道程序运行出了问题，试图找出其原因。
这是一个地方，你必须抵制随机更改代码来查看它是否变得更好的冲动。相反，要思考。分析正在发生的事情，并提出为什么可能发生的理论。然后，再做一些观察来检验这个理论-或者，如果你还没有理论，可以进一步观察来帮助你想出一个理论。
有目的地在程序中使用console.log来查看程序当前的运行状态，是一种不错的获取额外信息的方法。在本例中，我们希望n的值依次变为13，1，然后是0。让我们先在循环起始处输出n的值。
13 1.3 0.13 0.013 … 1.5e-323
没错。13除以10并不会产生整数。我们不应该使用n/=base，而应该使用n=Math.floor(n/base)，使数字“右移”，这才是我们实际想要的结果。
使用console.log来查看程序行为的替代方法，是使用浏览器的调试器（debugger）功能。浏览器可以在代码的特定行上设置断点（breakpoint）。当程序执行到带有断点的行时，它会暂停，并且你可以检查该点的绑定值。我不会详细讨论，因为调试器在不同浏览器上有所不同，但请查看浏览器的开发人员工具或在Web上搜索来获取更多信息。
设置断点的另一种方法，是在程序中包含一个debugger语句（仅由该关键字组成）。如果你的浏览器的开发人员工具是激活的，则只要程序达到这个语句，程序就会暂停。
错误传播
不幸的是，程序员不可能避免所有问题。如果你的程序以任何方式与外部世界进行通信，则可能会导致输入格式错误，工作负荷过重或网络故障。
如果你只为自己编程，那么你就可以忽略这些问题直到它们发生。但是如果你创建了一些将被其他人使用的东西，你通常希望程序比只是崩溃做得更好。有时候，正确的做法是不择手段地继续运行。在其他情况下，最好向用户报告出了什么问题然后放弃。但无论在哪种情况下，该程序都必须积极采取措施来回应问题。
假设你有一个函数promptInteger，要求用户输入一个整数并返回它。如果用户输入"orange"，它应该返回什么？
一种办法是返回一个特殊值，通常会使用null，undefined或-1。
functionpromptNumber(question){
letresult=Number(prompt(question,""));
if(Number.isNaN(result))returnnull;
elsereturnresult;
}
console.log(promptNumber("Howmanytreesdoyousee?"));
现在，调用promptNumber的任何代码都必须检查是否实际读取了数字，否则必须以某种方式恢复-也许再次询问或填充默认值。或者它可能会再次向它的调用者返回一个特殊值，表示它未能完成所要求的操作。
在很多情况下，当错误很常见并且调用者应该明确地考虑它们时，返回特殊值是表示错误的好方法。但它确实有其不利之处。首先，如果函数已经可能返回每一种可能的值呢？在这样的函数中，你必须做一些事情，比如将结果包装在一个对象中，以便能够区分成功与失败。
functionlastElement(array){
if(array.length==0){
return{failed:true};
}else{
return{element:array[array.length-1]};
}
}
返回特殊值的第二个问题是它可能产生非常笨拙的代码。如果一段代码调用promptNumber10次，则必须检查是否返回null10次。如果它对null的回应是简单地返回null本身，函数的调用者将不得不去检查它，以此类推。
异常
当函数无法正常工作时，我们只希望停止当前任务，并立即跳转到负责处理问题的位置。这就是异常处理的功能。
异常是一种当代码执行中遇到问题时，可以触发（或抛出）异常的机制，异常只是一个普通的值。触发异常类似于从函数中强制返回：异常不只跳出到当前函数中，还会跳出函数调用方，直到当前执行流初次调用函数的位置。这种方式被称为“堆栈展开（UnwindingtheStack）”。你可能还记得我们在第3章中介绍的函数调用栈，异常会减小堆栈的尺寸，并丢弃所有在缩减程序栈尺寸过程中遇到的函数调用上下文。
如果异常总是会将堆栈尺寸缩减到栈底，那么异常也就毫无用处了。它只不过是换了一种方式来彻底破坏你的程序罢了。异常真正强大的地方在于你可以在堆栈上设置一个“障碍物”，当异常缩减堆栈到达这个位置时会被捕获。一旦发现异常，你可以使用它来解决问题，然后继续运行该程序。
functionpromptDirection(question){
letresult=prompt(question,"");
if(result.toLowerCase()=="left")return"L";
if(result.toLowerCase()=="right")return"R";
thrownewError("Invaliddirection:"+result);
}
functionlook(){
if(promptDirection("Whichway?")=="L"){
return"ahouse";
}else{
return"twoangrybears";
}
}
try{
console.log("Yousee",look());
}catch(error){
console.log("Somethingwentwrong:"+error);
}
throw关键字用于引发异常。异常的捕获通过将一段代码包装在一个try块中，后跟关键字catch来完成。当try块中的代码引发异常时，将求值catch块，并将括号中的名称绑定到异常值。在catch块结束之后，或者try块结束并且没有问题时，程序在整个try/catch语句的下面继续执行。
在本例中，我们使用Error构造器来创建异常值。这是一个标准的JavaScript构造器，用于创建一个对象，包含message属性。在多数JavaScript环境中，构造器实例也会收集异常创建时的调用栈信息，即堆栈跟踪信息（StackTrace）。该信息存储在stack属性中，对于调用问题有很大的帮助，我们可以从堆栈跟踪信息中得知问题发生的精确位置，即问题具体出现在哪个函数中，以及执行失败为止调用的其他函数链。
需要注意的是现在look函数可以完全忽略promptDirection出错的可能性。这就是使用异常的优势：只有在错误触发且必须处理的位置才需要错误处理代码。其间的函数可以忽略异常处理。
嗯，我们要讲解的理论知识差不多就这些了。
异常后清理
异常的效果是另一种控制流。每个可能导致异常的操作（几乎每个函数调用和属性访问）都可能导致控制流突然离开你的代码。
这意味着当代码有几个副作用时，即使它的“常规”控制流看起来像它们总是会发生，但异常可能会阻止其中一些发生。
这是一些非常糟糕的银行代码。
constaccounts={
a:100,
b:0,
c:20
};
functiongetAccount(){
letaccountName=prompt("Enteranaccountname");
if(!accounts.hasOwnProperty(accountName)){
thrownewError(`Nosuchaccount:${accountName}`);
}
returnaccountName;
}
functiontransfer(from,amount){
if(accounts[from]
transfer函数将一笔钱从一个给定的账户转移到另一个账户，在此过程中询问另一个账户的名称。如果给定一个无效的帐户名称，getAccount将引发异常。
但是transfer首先从帐户中删除资金，之后调用getAccount，之后将其添加到另一个帐户。如果它在那个时候由异常中断，它就会让钱消失。
这段代码本来可以更智能一些，例如在开始转移资金之前调用getAccount。但这样的问题往往以更微妙的方式出现。即使是那些看起来不像是会抛出异常的函数，在特殊情况下，或者当他们包含程序员的错误时，也可能会这样。
解决这个问题的一个方法是使用更少的副作用。同样，计算新值而不是改变现有数据的编程风格有所帮助。如果一段代码在创建新值时停止运行，没有人会看到这个完成一半的值，并且没有问题。
但这并不总是实际的。所以try语句具有另一个特性。他们可能会跟着一个finally块，而不是catch块，也不是在它后面。finally块会说“不管发生什么事，在尝试运行try块中的代码后，一定会运行这个代码。”
functiontransfer(from,amount){
if(accounts[from]
这个版本的函数跟踪其进度，如果它在离开时注意到，它中止在创建不一致的程序状态的位置，则修复它造成的损害。
请注意，即使finally代码在异常退出try块时运行，它也不会影响异常。finally块运行后，堆栈继续展开。
即使异常出现在意外的地方，编写可靠运行的程序也非常困难。很多人根本就不关心，而且由于异常通常针对异常情况而保留，因此问题可能很少发生，甚至从未被发现。这是一件好事还是一件糟糕的事情，取决于软件执行失败时会造成多大的损害。
选择性捕获
当程序出现异常且异常未被捕获时，异常就会直接回退到栈顶，并由JavaScript环境来处理。其处理方式会根据环境的不同而不同。在浏览器中，错误描述通常会写入JavaScript控制台中（可以使用浏览器工具或开发者菜单来访问控制台）。我们将在第20章中讨论的，无浏览器的JavaScript环境Node.js对数据损坏更加谨慎。当发生未处理的异常时，它会中止整个过程。
对于程序员的错误，让错误通行通常是最好的。未处理的异常是表示糟糕的程序的合理方式，而在现代浏览器上，JavaScript控制台为你提供了一些信息，有关在发生问题时堆栈上调用了哪些函数的。
对于在日常使用中发生的预期问题，因未处理的异常而崩溃是一种糟糕的策略。
语言的非法使用方式，比如引用一个不存在的绑定，在null中查询属性，或调用的对象不是函数最终都会引发异常。你可以像自己的异常一样捕获这些异常。
进入catch语句块时，我们只知道try体中引发了异常，但不知道引发了哪一类或哪一个异常。
JavaScript（很明显的疏漏）并未对选择性捕获异常提供良好的支持，要不捕获所有异常，要不什么都不捕获。这让你很容易假设，你得到的异常就是你在写catch时所考虑的异常。
但它也可能不是。可能会违反其他假设，或者你可能引入了导致异常的bug。这是一个例子，它尝试持续调用promptDirection，直到它得到一个有效的答案：
for(;;){
try{
letdir=promtDirection("Where?");//←typo!
console.log("Youchose",dir);
break;
}catch(e){
console.log("Notavaliddirection.Tryagain.");
}
}
我们可以使用for(;;)循环体来创建一个无限循环，其自身永远不会停止运行。我们在用户给出有效的方向之后会跳出循环。但我们拼写错了promptDirection，因此会引发一个“未定义值”错误。由于catch块完全忽略了异常值，假定其知道问题所在，错将绑定错误信息当成错误输入。这样不仅会引发无限循环，而且会掩盖掉真正的错误消息——绑定名拼写错误。
一般而言，只有将抛出的异常重定位到其他地方进行处理时，我们才会捕获所有异常。比如说通过网络传输通知其他系统当前应用程序的崩溃信息。即便如此，我们也要注意编写的代码是否会将错误信息掩盖起来。
因此，我们转而会去捕获那些特殊类型的异常。我们可以在catch代码块中判断捕获到的异常是否就是我们期望处理的异常，如果不是则将其重新抛出。那么我们该如何辨别抛出异常的类型呢？
我们可以将它的message属性与我们所期望的错误信息进行比较。但是，这是一种不稳定的编写代码的方式-我们将使用供人类使用的信息来做出程序化决策。只要有人更改（或翻译）该消息，代码就会停止工作。
我们不如定义一个新的错误类型，并使用instanceof来识别异常。
classInputErrorextendsError{}
functionpromptDirection(question){
letresult=prompt(question);
if(result.toLowerCase()=="left")return"L";
if(result.toLowerCase()=="right")return"R";
thrownewInputError("Invaliddirection:"+result);
}
新的错误类扩展了Error。它没有定义它自己的构造器，这意味着它继承了Error构造器，它需要一个字符串消息作为参数。事实上，它根本没有定义任何东西-这个类是空的。InputError对象的行为与Error对象相似，只是它们的类不同，我们可以通过类来识别它们。
现在循环可以更仔细地捕捉它们。
for(;;){
try{
letdir=promptDirection("Where?");
console.log("Youchose",dir);
break;
}catch(e){
if(einstanceofInputError){
console.log("Notavaliddirection.Tryagain.");
}else{
throwe;
}
}
}
这里的catch代码只会捕获InputError类型的异常，而其他类型的异常则不会在这里进行处理。如果又输入了不正确的值，那么系统会向用户准确报告错误——“绑定未定义”。
断言
断言（assertions）是程序内部的检查，用于验证某个东西是它应该是的方式。它们并不是用于处理正常操作中可能出现的情况，而是发现程序员的错误。
例如，如果firstElement被描述为一个函数，永远不会在空数组上调用，我们可以这样写：
functionfirstElement(array){
if(array.length==0){
thrownewError("firstElementcalledwith[]");
}
returnarray[0];
}
现在，它不会默默地返回未定义值（当你读取一个不存在的数组属性的时候），而是在你滥用它时立即干掉你的程序。这使得这种错误不太可能被忽视，并且当它们发生时更容易找到它们的原因。
我不建议尝试为每种可能的不良输入编写断言。这将是很多工作，并会产生非常杂乱的代码。你会希望为很容易犯（或者你发现自己做过）的错误保留他们。
本章小结
错误和无效的输入十分常见。编程的一个重要部分是发现，诊断和修复错误。如果你拥有自动化测试套件或向程序添加断言，则问题会变得更容易被注意。
我们常常需要使用优雅的方式来处理程序可控范围外的问题。如果问题可以就地解决，那么返回一个特殊的值来跟踪错误就是一个不错的解决方案。或者，异常也可能是可行的。
抛出异常会引发堆栈展开，直到遇到下一个封闭的try/catch块，或堆栈底部为止。catch块捕获异常后，会将异常值赋予catch块，catch块中应该验证异常是否是实际希望处理的异常，然后进行处理。为了有助于解决由于异常引起的不可预测的执行流，可以使用finally块来确保执行try块之后的代码。
习题
重试
假设有一个函数primitiveMultiply，在20%的情况下将两个数相乘，在另外80%的情况下会触发MultiplicatorUnitFailure类型的异常。编写一个函数，调用这个容易出错的函数，不断尝试直到调用成功并返回结果为止。
确保只处理你期望的异常。
classMultiplicatorUnitFailureextendsError{}
functionprimitiveMultiply(a,b){
if(Math.random()<0.2){
returna*b;
}else{
thrownewMultiplicatorUnitFailure();
}
}
functionreliableMultiply(a,b){
//Yourcodehere.
}
console.log(reliableMultiply(8,8));
//→64
上锁的箱子
考虑以下这个编写好的对象：
constbox={
locked:true,
unlock(){this.locked=false;},
lock(){this.locked=true;},
_content:[],
getcontent(){
if(this.locked)thrownewError("Locked!");
returnthis._content;
}
};
这是一个带锁的箱子。其中有一个数组，但只有在箱子被解锁时，才可以访问数组。不允许直接访问_content属性。
编写一个名为withBoxUnlocked的函数，接受一个函数类型的参数，其作用是解锁箱子，执行该函数，无论是正常返回还是抛出异常，在withBoxUnlocked函数返回前都必须锁上箱子。
constbox={
locked:true,
unlock(){this.locked=false;},
lock(){this.locked=true;},
_content:[],
getcontent(){
if(this.locked)thrownewError("Locked!");
returnthis._content;
}
};
functionwithBoxUnlocked(body){
//Yourcodehere.
}
withBoxUnlocked(function(){
box.content.push("goldpiece");
});
try{
withBoxUnlocked(function(){
thrownewError("Piratesonthehorizon!Abort!");
});
}catch(e){
console.log("Errorraised:",e);
}
console.log(box.locked);
//→true