2014年5月29日星期四

阮一峰的网络日志

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我的博客文集上架了!

Posted: 29 May 2014 04:44 AM PDT

这个博客写了十年,累积了1000多篇文章。

我一直想整理一本文集,这个月终于完成了。

封面

书名叫做《如何变得有思想?》,电子版已经上架了。目前有两个版本。

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(完)

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2014年5月23日星期五

阮一峰的网络日志

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RESTful API 设计指南

Posted: 22 May 2014 05:54 AM PDT

网络应用程序,分为前端和后端两个部分。当前的发展趋势,就是前端设备层出不穷(手机、平板、桌面电脑、其他专用设备......)。

因此,必须有一种统一的机制,方便不同的前端设备与后端进行通信。这导致API构架的流行,甚至出现"API First"的设计思想。RESTful API是目前比较成熟的一套互联网应用程序的API设计理论。我以前写过一篇《理解RESTful架构》,探讨如何理解这个概念。

今天,我将介绍RESTful API的设计细节,探讨如何设计一套合理、好用的API。我的主要参考资料是这篇《Principles of good RESTful API Design》

RESTful API

一、协议

API与用户的通信协议,总是使用HTTPs协议

二、域名

应该尽量将API部署在专用域名之下。

 https://api.example.com 

如果确定API很简单,不会有进一步扩展,可以考虑放在主域名下。

 https://example.org/api/ 

三、版本(Versioning)

应该将API的版本号放入URL。

 https://api.example.com/v1/ 

另一种做法是,将版本号放在HTTP头信息中,但不如放入URL方便和直观。

四、路径(Endpoint)

路径又称"终点"(endpoint),表示API的具体网址。

在RESTful架构中,每个网址代表一种资源(resource),所以网址中不能有动词,只能有名词,而且所用的名词往往与数据库的表格名对应。一般来说,数据库中的表都是同种记录的"集合"(collection),所以API中的名词也应该使用复数。

举例来说,有一个API提供动物园(zoo)的信息,还包括各种动物和雇员的信息,则它的路径应该设计成下面这样。

  • https://api.example.com/v1/zoos
  • https://api.example.com/v1/animals
  • https://api.example.com/v1/employees

五、HTTP动词

对于资源的具体操作类型,由HTTP动词表示。

常用的HTTP动词有下面五个(括号里是对应的SQL命令)。

  • GET(SELECT):从服务器取出资源(一项或多项)。
  • POST(CREATE):在服务器新建一个资源。
  • PUT(UPDATE):在服务器更新资源(客户端提供改变后的完整资源)。
  • PATCH(UPDATE):在服务器更新资源(客户端提供改变的属性)。
  • DELETE(DELETE):从服务器删除资源。

还有两个不常用的HTTP动词。

  • HEAD:获取资源的元数据。
  • OPTIONS:获取信息,关于资源的哪些属性是客户端可以改变的。

下面是一些例子。

  • GET /zoos:列出所有动物园
  • POST /zoos:新建一个动物园
  • GET /zoos/ID:获取某个指定动物园的信息
  • PUT /zoos/ID:更新某个指定动物园的信息(提供该动物园的全部信息)
  • PATCH /zoos/ID:更新某个指定动物园的信息(提供该动物园的部分信息)
  • DELETE /zoos/ID:删除某个动物园
  • GET /zoos/ID/animals:列出某个指定动物园的所有动物
  • DELETE /zoos/ID/animals/ID:删除某个指定动物园的指定动物

六、过滤信息(Filtering)

如果记录数量很多,服务器不可能都将它们返回给用户。API应该提供参数,过滤返回结果。

下面是一些常见的参数。

  • ?limit=10:指定返回记录的数量
  • ?offset=10:指定返回记录的开始位置。
  • ?sortby=name&order=asc:指定返回结果按照哪个属性排序,以及排序顺序。
  • ?animaltypeid=1:指定筛选条件

参数的设计允许存在冗余,即允许API路径和URL参数偶尔有重复。比如,GET /zoo/ID/animals 与 GET /animals?zoo_id=ID 的含义是相同的。

七、状态码(Status Codes)

服务器向用户返回的状态码和提示信息,常见的有以下一些(方括号中是该状态码对应的HTTP动词)。

  • 200 OK - [GET]:服务器成功返回用户请求的数据,该操作是幂等的(Idempotent)。
  • 201 CREATED - [POST/PUT/PATCH]:用户新建或修改数据成功。
  • 204 NO CONTENT - [DELETE]:用户删除数据成功。
  • 400 INVALID REQUEST - [POST/PUT/PATCH]:用户发出的请求有错误,服务器没有进行新建或修改数据的操作,该操作是幂等的。。
  • 404 NOT FOUND - [*]:用户发出的请求针对的是不存在的记录,服务器没有进行操作,该操作是幂等的。
  • 500 INTERNAL SERVER ERROR - [*]:服务器发生错误,用户将无法判断发出的请求是否成功。

状态码的完全列表参见这里

八、返回结果

针对不同操作,服务器向用户返回的结果应该符合以下规范。

  • GET /collection:返回资源对象的列表(数组)
  • GET /collection/resource:返回单个资源对象
  • POST /collection:返回新生成的资源对象
  • PUT /collection/resource:返回完整的资源对象
  • PATCH /collection/resource:返回完整的资源对象
  • DELETE /collection/resource:返回一个空文档

九、Hypermedia API

RESTful API最好做到Hypermedia,即返回结果中提供链接,连向其他API方法,使得用户不查文档,也知道下一步应该做什么。

比如,当用户向api.example.com的根目录发出请求,会得到这样一个文档。

 {"link": {   "rel":   "collection https://www.example.com/zoos",   "href":  "https://api.example.com/zoos",   "title": "List of zoos",   "type":  "application/vnd.yourformat+json" }} 

上面代码表示,文档中有一个link属性,用户读取这个属性就知道下一步该调用什么API了。rel表示这个API与当前网址的关系(collection关系,并给出该collection的网址),href表示API的路径,title表示API的标题,type表示返回类型。

Hypermedia API的设计被称为HATEOAS。Github的API就是这种设计,访问api.github.com会得到一个所有可用API的网址列表。

 {   "current_user_url": "https://api.github.com/user",   "authorizations_url": "https://api.github.com/authorizations",   // ... } 

从上面可以看到,如果想获取当前用户的信息,应该去访问api.github.com/user,然后就得到了下面结果。

 {   "message": "Requires authentication",   "documentation_url": "https://developer.github.com/v3" } 

上面代码表示,服务器给出了提示信息,以及文档的网址。

十、其他

(1)API的身份认证应该使用OAuth 2.0框架。

(2)服务器返回的数据格式,应该尽量使用JSON,避免使用XML。

(完)

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2014年5月13日星期二

阮一峰的网络日志

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理解OAuth 2.0

Posted: 12 May 2014 06:07 AM PDT

OAuth是一个关于授权(authorization)的开放网络标准,在全世界得到广泛应用,目前的版本是2.0版。

本文对OAuth 2.0的设计思路和运行流程,做一个简明通俗的解释,主要参考材料为RFC 6749

OAuth Logo

一、应用场景

为了理解OAuth的适用场合,让我举一个假设的例子。

有一个"云冲印"的网站,可以将用户储存在Google的照片,冲印出来。用户为了使用该服务,必须让"云冲印"读取自己储存在Google上的照片。

云冲印

问题是只有得到用户的授权,Google才会同意"云冲印"读取这些照片。那么,"云冲印"怎样获得用户的授权呢?

传统方法是,用户将自己的Google用户名和密码,告诉"云冲印",后者就可以读取用户的照片了。这样的做法有以下几个严重的缺点。

(1)"云冲印"为了后续的服务,会保存用户的密码,这样很不安全。

(2)Google不得不部署密码登录,而我们知道,单纯的密码登录并不安全。

(3)"云冲印"拥有了获取用户储存在Google所有资料的权力,用户没法限制"云冲印"获得授权的范围和有效期。

(4)用户只有修改密码,才能收回赋予"云冲印"的权力。但是这样做,会使得其他所有获得用户授权的第三方应用程序全部失效。

(5)只要有一个第三方应用程序被破解,就会导致用户密码泄漏,以及所有被密码保护的数据泄漏。

OAuth就是为了解决上面这些问题而诞生的。

二、名词定义

在详细讲解OAuth 2.0之前,需要了解几个专用名词。它们对读懂后面的讲解,尤其是几张图,至关重要。

(1) Third-party application:第三方应用程序,本文中又称"客户端"(client),即上一节例子中的"云冲印"。

(2)HTTP service:HTTP服务提供商,本文中简称"服务提供商",即上一节例子中的Google。

(3)Resource Owner:资源所有者,本文中又称"用户"(user)。

(4)User Agent:用户代理,本文中就是指浏览器。

(5)Authorization server:认证服务器,即服务提供商专门用来处理认证的服务器。

(6)Resource server:资源服务器,即服务提供商存放用户生成的资源的服务器。它与认证服务器,可以是同一台服务器,也可以是不同的服务器。

知道了上面这些名词,就不难理解,OAuth的作用就是让"客户端"安全可控地获取"用户"的授权,与"服务商提供商"进行互动。

三、OAuth的思路

OAuth在"客户端"与"服务提供商"之间,设置了一个授权层(authorization layer)。"客户端"不能直接登录"服务提供商",只能登录授权层,以此将用户与客户端区分开来。"客户端"登录授权层所用的令牌(token),与用户的密码不同。用户可以在登录的时候,指定授权层令牌的权限范围和有效期。

"客户端"登录授权层以后,"服务提供商"根据令牌的权限范围和有效期,向"客户端"开放用户储存的资料。

四、运行流程

OAuth 2.0的运行流程如下图,摘自RFC 6749。

OAuth运行流程

(A)用户打开客户端以后,客户端要求用户给予授权。

(B)用户同意给予客户端授权。

(C)客户端使用上一步获得的授权,向认证服务器申请令牌。

(D)认证服务器对客户端进行认证以后,确认无误,同意发放令牌。

(E)客户端使用令牌,向资源服务器申请获取资源。

(F)资源服务器确认令牌无误,同意向客户端开放资源。

不难看出来,上面六个步骤之中,B是关键,即用户怎样才能给于客户端授权。有了这个授权以后,客户端就可以获取令牌,进而凭令牌获取资源。

下面一一讲解客户端获取授权的四种模式。

五、客户端的授权模式

客户端必须得到用户的授权(authorization grant),才能获得令牌(access token)。OAuth 2.0定义了四种授权方式。

  • 授权码模式(authorization code)
  • 简化模式(implicit)
  • 密码模式(resource owner password credentials)
  • 客户端模式(client credentials)

六、授权码模式

授权码模式(authorization code)是功能最完整、流程最严密的授权模式。它的特点就是通过客户端的后台服务器,与"服务提供商"的认证服务器进行互动。

授权码模式

它的步骤如下:

(A)用户访问客户端,后者将前者导向认证服务器。

(B)用户选择是否给予客户端授权。

(C)假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端事先指定的"重定向URI"(redirection URI),同时附上一个授权码。

(D)客户端收到授权码,附上早先的"重定向URI",向认证服务器申请令牌。这一步是在客户端的后台的服务器上完成的,对用户不可见。

(E)认证服务器核对了授权码和重定向URI,确认无误后,向客户端发送访问令牌(access token)和更新令牌(refresh token)。

下面是上面这些步骤所需要的参数。

A步骤中,客户端申请认证的URI,包含以下参数:

  • response_type:表示授权类型,必选项,此处的值固定为"code"
  • client_id:表示客户端的ID,必选项
  • redirect_uri:表示重定向URI,可选项
  • scope:表示申请的权限范围,可选项
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值。

下面是一个例子。

 GET /authorize?response_type=code&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz         &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1 Host: server.example.com  

C步骤中,服务器回应客户端的URI,包含以下参数:

  • code:表示授权码,必选项。该码的有效期应该很短,通常设为10分钟,客户端只能使用该码一次,否则会被授权服务器拒绝。该码与客户端ID和重定向URI,是一一对应关系。
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

下面是一个例子。

 HTTP/1.1 302 Found Location: https://client.example.com/cb?code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA           &state=xyz  

D步骤中,客户端向认证服务器申请令牌的HTTP请求,包含以下参数:

  • granttype:表示使用的授权模式,必选项,此处的值固定为"authorizationcode"。
  • code:表示上一步获得的授权码,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向URI,必选项,且必须与A步骤中的该参数值保持一致。
  • client_id:表示客户端ID,必选项。

下面是一个例子。

 POST /token HTTP/1.1 Host: server.example.com Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW Content-Type: application/x-www-form-urlencoded  grant_type=authorization_code&code=SplxlOBeZQQYbYS6WxSbIA &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb  

E步骤中,认证服务器发送的HTTP回复,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项,可以是bearer类型或mac类型。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • refresh_token:表示更新令牌,用来获取下一次的访问令牌,可选项。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略。

下面是一个例子。

      HTTP/1.1 200 OK      Content-Type: application/json;charset=UTF-8      Cache-Control: no-store      Pragma: no-cache       {        "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",        "token_type":"example",        "expires_in":3600,        "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",        "example_parameter":"example_value"      }  

从上面代码可以看到,相关参数使用JSON格式发送(Content-Type: application/json)。此外,HTTP头信息中明确指定不得缓存。

七、简化模式

简化模式(implicit grant type)不通过第三方应用程序的服务器,直接在浏览器中向认证服务器申请令牌,跳过了"授权码"这个步骤,因此得名。所有步骤在浏览器中完成,令牌对访问者是可见的,且客户端不需要认证。

简化模式

它的步骤如下:

(A)客户端将用户导向认证服务器。

(B)用户决定是否给于客户端授权。

(C)假设用户给予授权,认证服务器将用户导向客户端指定的"重定向URI",并在URI的Hash部分包含了访问令牌。

(D)浏览器向资源服务器发出请求,其中不包括上一步收到的Hash值。

(E)资源服务器返回一个网页,其中包含的代码可以获取Hash值中的令牌。

(F)浏览器执行上一步获得的脚本,提取出令牌。

(G)浏览器将令牌发给客户端。

下面是上面这些步骤所需要的参数。

A步骤中,客户端发出的HTTP请求,包含以下参数:

  • response_type:表示授权类型,此处的值固定为"token",必选项。
  • client_id:表示客户端的ID,必选项。
  • redirect_uri:表示重定向的URI,可选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。
  • state:表示客户端的当前状态,可以指定任意值,认证服务器会原封不动地返回这个值。

下面是一个例子。

     GET /authorize?response_type=token&client_id=s6BhdRkqt3&state=xyz         &redirect_uri=https%3A%2F%2Fclient%2Eexample%2Ecom%2Fcb HTTP/1.1     Host: server.example.com  

C步骤中,认证服务器回应客户端的URI,包含以下参数:

  • access_token:表示访问令牌,必选项。
  • token_type:表示令牌类型,该值大小写不敏感,必选项。
  • expires_in:表示过期时间,单位为秒。如果省略该参数,必须其他方式设置过期时间。
  • scope:表示权限范围,如果与客户端申请的范围一致,此项可省略。
  • state:如果客户端的请求中包含这个参数,认证服务器的回应也必须一模一样包含这个参数。

下面是一个例子。

      HTTP/1.1 302 Found      Location: http://example.com/cb#access_token=2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA                &state=xyz&token_type=example&expires_in=3600  

在上面的例子中,认证服务器用HTTP头信息的Location栏,指定浏览器重定向的网址。注意,在这个网址的Hash部分包含了令牌。

根据上面的D步骤,下一步浏览器会访问Location指定的网址,但是Hash部分不会发送。接下来的E步骤,服务提供商的资源服务器发送过来的代码,会提取出Hash中的令牌。

八、密码模式

密码模式(Resource Owner Password Credentials Grant)中,用户向客户端提供自己的用户名和密码。客户端使用这些信息,向"服务商提供商"索要授权。

在这种模式中,用户必须把自己的密码给客户端,但是客户端不得储存密码。这通常用在用户对客户端高度信任的情况下,比如客户端是操作系统的一部分,或者由一个著名公司出品。而认证服务器只有在其他授权模式无法执行的情况下,才能考虑使用这种模式。

密码模式

它的步骤如下:

(A)用户向客户端提供用户名和密码。

(B)客户端将用户名和密码发给认证服务器,向后者请求令牌。

(C)认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。

B步骤中,客户端发出的HTTP请求,包含以下参数:

  • grant_type:表示授权类型,此处的值固定为"password",必选项。
  • username:表示用户名,必选项。
  • password:表示用户的密码,必选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。

下面是一个例子。

      POST /token HTTP/1.1      Host: server.example.com      Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW      Content-Type: application/x-www-form-urlencoded       grant_type=password&username=johndoe&password=A3ddj3w  

C步骤中,认证服务器向客户端发送访问令牌,下面是一个例子。

      HTTP/1.1 200 OK      Content-Type: application/json;charset=UTF-8      Cache-Control: no-store      Pragma: no-cache       {        "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",        "token_type":"example",        "expires_in":3600,        "refresh_token":"tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA",        "example_parameter":"example_value"      }  

上面代码中,各个参数的含义参见《授权码模式》一节。

整个过程中,客户端不得保存用户的密码。

九、客户端模式

客户端模式(Client Credentials Grant)指客户端以自己的名义,而不是以用户的名义,向"服务提供商"进行认证。严格地说,客户端模式并不属于OAuth框架所要解决的问题。在这种模式中,用户直接向客户端注册,客户端以自己的名义要求"服务提供商"提供服务,其实不存在授权问题。

客户端模式

它的步骤如下:

(A)客户端向认证服务器进行身份认证,并要求一个访问令牌。

(B)认证服务器确认无误后,向客户端提供访问令牌。

A步骤中,客户端发出的HTTP请求,包含以下参数:

  • granttype:表示授权类型,此处的值固定为"clientcredentials",必选项。
  • scope:表示权限范围,可选项。
      POST /token HTTP/1.1      Host: server.example.com      Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW      Content-Type: application/x-www-form-urlencoded       grant_type=client_credentials  

认证服务器必须以某种方式,验证客户端身份。

B步骤中,认证服务器向客户端发送访问令牌,下面是一个例子。

      HTTP/1.1 200 OK      Content-Type: application/json;charset=UTF-8      Cache-Control: no-store      Pragma: no-cache       {        "access_token":"2YotnFZFEjr1zCsicMWpAA",        "token_type":"example",        "expires_in":3600,        "example_parameter":"example_value"      }  

上面代码中,各个参数的含义参见《授权码模式》一节。

十、更新令牌

如果用户访问的时候,客户端的"访问令牌"已经过期,则需要使用"更新令牌"申请一个新的访问令牌。

客户端发出更新令牌的HTTP请求,包含以下参数:

  • granttype:表示使用的授权模式,此处的值固定为"refreshtoken",必选项。
  • refresh_token:表示早前收到的更新令牌,必选项。
  • scope:表示申请的授权范围,不可以超出上一次申请的范围,如果省略该参数,则表示与上一次一致。

下面是一个例子。

      POST /token HTTP/1.1      Host: server.example.com      Authorization: Basic czZCaGRSa3F0MzpnWDFmQmF0M2JW      Content-Type: application/x-www-form-urlencoded       grant_type=refresh_token&refresh_token=tGzv3JOkF0XG5Qx2TlKWIA  

(完)

文档信息

2014年4月30日星期三

阮一峰的网络日志

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《ECMAScript 6入门》上线了

Posted: 29 Apr 2014 09:36 PM PDT

过去的一个月,我写了一本书《ECMAScript 6入门》,今天上线了。

cover

网址:es6.ruanyifeng.com

ES6是JavaScript语言的下一个版本,预计将在2014年底正式发布。它对JavaScript做了大量改造,提高了灵活性和应用性,使得这门语言真正成为了企业级开发工具。

但是,ES6也使得JavaScript变得更抽象、更难学了。我把自己过去一年的学习笔记,做成了这本书,采用创意共享开源许可证,源码放在Github上面。欢迎大家访问,多提宝贵意见,多发Pull Request。

此书将伴随ES6的推广,持续修订,目标是成为最好的ES6中文教材。令人高兴的是,电子工业出版社已经接受了这部书稿,预计不久后,印刷版就可以问世。

(完)

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2014年3月28日星期五

阮一峰的网络日志

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undefined与null的区别

Posted: 27 Mar 2014 08:13 PM PDT

大多数计算机语言,有且仅有一个表示"无"的值,比如,C语言的NULL,Java语言的null,Python语言的none,Ruby语言的nil。

有点奇怪的是,JavaScript语言居然有两个表示"无"的值:undefined和null。这是为什么?

undefined vs. null

一、相似性

在JavaScript中,将一个变量赋值为undefined或null,老实说,几乎没区别。

 var a = undefined;  var a = null;  

上面代码中,a变量分别被赋值为undefined和null,这两种写法几乎等价。

undefined和null在if语句中,都会被自动转为false,相等运算符甚至直接报告两者相等。

 if (!undefined)      console.log('undefined is false'); // undefined is false  if (!null)      console.log('null is false'); // null is false  undefined == null // true  

上面代码说明,两者的行为是何等相似!

既然undefined和null的含义与用法都差不多,为什么要同时设置两个这样的值,这不是无端增加JavaScript的复杂度,令初学者困扰吗?Google公司开发的JavaScript语言的替代品Dart语言,就明确规定只有null,没有undefined!

二、历史原因

最近,我在读新书《Speaking JavaScript》时,意外发现了这个问题的答案!

原来,这与JavaScript的历史有关。1995年JavaScript诞生时,最初像Java一样,只设置了null作为表示"无"的值。

根据C语言的传统,null被设计成可以自动转为0。

 Number(null) // 0  5 + null // 5  

但是,JavaScript的设计者Brendan Eich,觉得这样做还不够,有两个原因。

首先,null像在Java里一样,被当成一个对象。

 typeof null // "object"  

但是,JavaScript的数据类型分成原始类型(primitive)和合成类型(complex)两大类,Brendan Eich觉得表示"无"的值最好不是对象。

其次,JavaScript的最初版本没有包括错误处理机制,发生数据类型不匹配时,往往是自动转换类型或者默默地失败。Brendan Eich觉得,如果null自动转为0,很不容易发现错误。

因此,Brendan Eich又设计了一个undefined。

三、最初设计

JavaScript的最初版本是这样区分的:null是一个表示"无"的对象,转为数值时为0;undefined是一个表示"无"的原始值,转为数值时为NaN。

 Number(undefined) // NaN  5 + undefined // NaN  

四、目前的用法

但是,上面这样的区分,在实践中很快就被证明不可行。目前,null和undefined基本是同义的,只有一些细微的差别。

null表示"没有对象",即该处不应该有值。典型用法是:

(1) 作为函数的参数,表示该函数的参数不是对象。

(2) 作为对象原型链的终点。

 Object.getPrototypeOf(Object.prototype) // null  

undefined表示"缺少值",就是此处应该有一个值,但是还没有定义。典型用法是:

(1)变量被声明了,但没有赋值时,就等于undefined。

(2) 调用函数时,应该提供的参数没有提供,该参数等于undefined。

(3)对象没有赋值的属性,该属性的值为undefined。

(4)函数没有返回值时,默认返回undefined。

 var i; i // undefined  function f(x){console.log(x)} f() // undefined  var  o = new Object(); o.p // undefined  var x = f(); x // undefined  

(完)

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