Ruby 中的 Symbol 类

其实我一直对 symbol 很感兴趣，但是一直没有理解 symbol 到底有啥用，怎么用，我自己也想借这篇文章来了解下。

对了，symbol 我们一般翻译为「符号」，很通俗易懂。

我觉得如果要理解 symbol ，就要弄清楚下面三个知识点：

symbol 是什么意思？
Ruby 中的 symbol 到底是什么？
Ruby 中的 Symbol 类
Ruby 中的 Symbol 类背后的逻辑

symbol 是什么意思？

symbol 一般用于标识可以量化的资源。如果用普通人能理解的方式，就是创建一个可以量化的单位。比如 个 , 可以一个人，两个人，三个人，可以一个豆子，两个豆子。比如长度单位 cm (厘米)，比如 1cm 、10cm、100cm。

symbol 必须是唯一的，这样大家看到的这个 symbol 的时候都是一个意思，比如，你不能在北京说一个栗子是 1 栗子 ，在天津说一个栗子是 2 栗子。

Ruby 中的 symbol 到底是什么？

Ruby 中的 symbol 是 Symbol 类的实例，用于唯一标识特定资源。这个资源可以是：

一个方法
一个变量
一个哈希键 ( key )
一个状态 ( state )
等等

symbol 必须是唯一的，因为运行中的程序，对于特定的资源，只能创建一个唯一的 Symbol 类的实例。

比如下面的代码，输出的都是唯一的值

demo.rb

p :pending.object_id
p :pending.object_id

运行结果如下

[root@www.twle.cn ruby]# ruby demo.rb
989468
989468

从上面的输出中可以看到，:pending 符号虽然调用了两次，但实际上只创建一次，因为 :pending.object_id 返回相同的对象标识符。

symbol 与字符串的区别

symbol 常常会与字符串比较，也会被常常问到： symbol 与字符串有什么区别 ？

symbol 类似于字符串，但与字符串有着本质的区别：

对于每一个新的字符串，都会创建一个新的 String 类的实例。但对于 symbol ，永远只会创建一次 Symbol 类的实例。

例如下面的代码

demo.py

p 'pending'.object_id
p 'pending'.object_id

运行结果如下

[root@www.twle.cn ruby]# ruby demo.rb
70119665954000
70119665953860

经过上面的学习，我们已经对 symbol 有了基本的了解，现在，我们来看看 Symbol 类及它提供的方法

Symbol 类是 Ruby 核心库（ core-lib ) 的一部分。

虽然 Symbol 是一个类，但它没有提供公开的构造方法 ( Symbol.new )，也就不能公开实例化。例如下面的代码会报错

[root@www.twle.cn ruby]# irb
irb(main):001:0> Symbol.new
NoMethodError: undefined method `new' for Symbol:Class
    from (irb):1
    from /usr/bin/irb:11:in `<main>'
irb(main):002:0>

但是，我们可以使用冒号 : 加上 symbol 的标识来隐式的创建一个 Symbol 的实例。就像上面我们创建 :pending 一样

irb(main):002:0> :pending.class
=> Symbol

我们可以调用 Symbol.ancestors 来看看 Symbol 的祖先链，也就是 Symbol 的继承链

irb(main):003:0> Symbol.ancestors
=> [Symbol, Comparable, Object, Kernel, BasicObject]

从祖先链中可以看到，Symbol 类默认继承自 Object 类。

另外需要注意的是，Symbol 包含了 Comparable 模块，也就可以用于比较两个 symbol 是否相等

irb(main):004:0> :sm == :cm
=> false
irb(main):005:0> :sm > :cm
=> true
irb(main):006:0> :sm < :cm
=> false
irb(main):007:0> :sm == :sm
=> true

如果你稍加留意，就会发现 Symbol 类与 String 类和 Numberic 类有着同样的祖先链

irb(main):008:0> String.ancestors
=> [String, Comparable, Object, Kernel, BasicObject]
irb(main):011:0> Numeric.ancestors
=> [Numeric, Comparable, Object, Kernel, BasicObject]

Symbol 类提供了许多有趣的方法，这些方法大致可以分为三大类：比较、修改和匹配。大多数修改和匹配符号的方法都使用 Symbol＃to_s 方法转换为字符串，以便使用符号的 String 表示

Ruby 中的 Symbol 类背后的逻辑

我们在上面有说过，每一个 symbol 都是唯一的，都是 Symbol 类的唯一实例。因此，Ruby 必须跟踪它们中的每一个以确保它们的唯一性。

为了实现唯一和跟踪目的，Ruby 提供了一个名为 global_symbols 的内部表，负责跟踪正在运行的程序的所有符号。

注意：对于所有 Ruby 版本< 2.2.0 来说，符号只会被放入内存一次。这使得它们使用起来非常有效。它们会一直留在内存中直到程序退出。但比这个更高的版本，符号也会被垃圾收集。

因为对于 Ruby > 2.2.0 的版本，symbol 也会参与垃圾搜集，所以，一般情况下我们并不直接使用 global_symbols 全局表（也获取不到）。Ruby 提供了 Symbol.all_symbols 方法返回一个数组，该数组表示方法调用时 global_symbols 表的内容。

你可以运行下面的代码来演示和查看每次调用 Symbol.all_symbols 方法的不同

Symbol.all_symbols.length                      # => 3893
Symbol.all_symbols.grep(/Struct/)              # => [:Struct]

:dummy_symbol
Symbol.all_symbols.length                      # => 3894
Symbol.all_symbols.grep(/dummy_symbol/)        # => [:dummy_symbol]

dummy_variable = nil
Symbol.all_symbols.length                      # => 3895
Symbol.all_symbols.grep(/dummy_variable/)      # => [:dummy_variable]

def dummy_method; end
Symbol.all_symbols.length                      # => 3896
Symbol.all_symbols.grep(/dummy_method/)        # => [:dummy_method]

class DummyClass; end
Symbol.all_symbols.length                      # => 3897
Symbol.all_symbols.grep(/DummyClass/)          # => [:DummyClass]

Symbol.all_symbols.grep(/Hash/)                # => [:Hash]
class Hash; end
Symbol.all_symbols.length                      # => 3897

第一个 Symbol.all_symbols.length 输出结果可能因为版本的不同而不同。

在文章开篇时我们就说过，一个符号可以是一个变量，或一个方法，或一个类。

从输出结果中可以看到，程序刚开始时，global_symbols 并不是空的，而是存在 3800+ 个符号，这是为什么呢？

这是因为，对于 Ruby 程序来说，该表填充了 Ruby 核心库中包含的所有方法，变量和类。这些资源作为符号插入表中。

例如，Struct 类就是 Ruby 核心库的一部分。