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面向对象编程是用抽象方式创建基于现实世界模型的一种编程模式,主要包括模块化、多态、和封装几种技术。
对JavaScript而言,其核心是支持面向对象的,同时它也提供了强大灵活的基于原型的面向对象编程能力。
本文将会深入的探讨有关使用JavaScript进行面向对象编程的一些核心基础知识,包括对象的创建,继承机制,
最后还会简要的介绍如何借助ES6提供的新的类机制重写传统的JavaScript面向对象代码。
在进入正题前,先了解传统的面向对象编程(例如Java)中常会涉及到的概念,大致可以包括:
在JavaScript的面向对象编程中大体也包括这些。不过在称呼上可能稍有不同,例如,JavaScript中没有原生的“类”的概念,
而只有对象的概念。因此,随着你认识的深入,我们会混用对象、实例、构造函数等概念。
在JavaScript中,我们通常可以使用构造函数来创建特定类型的对象。诸如Object和Array这样的原生构造函数,在运行时会自动出现在执行环境中。
此外,我们也可以创建自定义的构造函数。例如:
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function Person(name, age, job) {
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
}
var person1 = new Person(‘Weiwei‘, 27, ‘Student‘);
var person2 = new Person(‘Lily‘, 25, ‘Doctor‘);
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按照惯例,构造函数始终都应该以一个大写字母开头(和Java中定义的类一样),普通函数则小写字母开头。
要创建Person
的新实例,必须使用new
操作符。以这种方式调用构造函数实际上会经历以下4个步骤:
this
的指向,this
就指向了这个新对象)有关new
操作符的更多内容请参考这篇文档。
在上面的例子中,我们创建了Person
的两个实例person1
和person2
。
这两个对象默认都有一个constructor
属性,该属性指向它们的构造函数Person
,也就是说:
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console.log(person1.constructor == Person); //true
console.log(person2.constructor == Person); //true
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我们可以使用instanceof
操作符进行类型检测。我们创建的所有对象既是Object
的实例,同时也是Person
的实例。
因为所有的对象都继承自Object
。
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console.log(person1 instanceof Object); //true
console.log(person1 instanceof Person); //true
console.log(person2 instanceof Object); //true
console.log(person2 instanceof Person); //true
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我们不建议在构造函数中直接定义方法,如果这样做的话,每个方法都要在每个实例上重新创建一遍,这将非常损耗性能。
——不要忘了,ECMAScript中的函数是对象,每定义一个函数,也就实例化了一个对象。
幸运的是,在ECMAScript中,我们可以借助原型对象来解决这个问题。
我们创建的每个函数都有一个prototype
属性,这个属性是一个指针,指向该函数的原型对象,
该对象包含了由特定类型的所有实例共享的属性和方法。也就是说,我们可以利用原型对象来让所有对象实例共享它所包含的属性和方法。
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function Person(name, age, job) {
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
}
// 通过原型模式来添加所有实例共享的方法
// sayName() 方法将会被Person的所有实例共享,而避免了重复创建
Person.prototype.sayName = function () {
console.log(this.name);
};
var person1 = new Person(‘Weiwei‘, 27, ‘Student‘);
var person2 = new Person(‘Lily‘, 25, ‘Doctor‘);
console.log(person1.sayName === person2.sayName); // true
person1.sayName(); // Weiwei
person2.sayName(); // Lily
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正如上面的代码所示,通过原型模式定义的方法sayName()
为所有的实例所共享。也就是,person1
和person2
访问的是同一个sayName()
函数。同样的,公共属性也可以使用原型模式进行定义。例如:
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function Chinese (name) {
this.name = name;
}
Chinese.prototype.country = ‘China‘; // 公共属性,所有实例共享
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现在我们来深入的理解一下什么是原型对象。
只要创建了一个新函数,就会根据一组特定的规则为该函数创建一个prototype
属性,这个属性指向函数的原型对象。
在默认情况下,所有原型对象都会自动获得一个constructor
属性,这个属性包含一个指向prototype
属性所在函数的指针。
也就是说:Person.prototype.constructor
指向Person
构造函数。
创建了自定义的构造函数之后,其原型对象默认只会取得constructor
属性;至于其他方法,则都是从Object
继承而来的。
当调用构造函数创建一个新实例后,该实例内部将包含一个指针(内部属性),指向构造函数的原型对象。ES5中称这个指针为[[Prototype]]
,
在Firefox、Safari和Chrome在每个对象上都支持一个属性__proto__
(目前已被废弃);而在其他实现中,这个属性对脚本则是完全不可见的。
要注意,这个链接存在于实例与构造函数的原型对象之间,而不是实例与构造函数之间。
这三者关系的示意图如下:
上图展示了Person
构造函数、Person
的原型对象以及Person
现有的两个实例之间的关系。
Person.prototype
指向了原型对象Person.prototype.constructor
又指回了Person
构造函数Person
的每个实例person1
和person2
都包含一个内部属性(通常为__proto__
),person1.__proto__
和person2.__proto__
指向了原型对象从上图我们发现,虽然Person
的两个实例都不包含属性和方法,但我们却可以调用person1.sayName()
。
这是通过查找对象属性的过程来实现的。
person1
有sayName
属性吗?——没有)person1.__proto__
有sayName
属性吗?——有)这也是多个对象实例共享原型所保存的属性和方法的基本原理。
注意,如果我们在对象的实例中重写了某个原型中已存在的属性,则该实例属性会屏蔽原型中的那个属性。
此时,可以使用delete
操作符删除实例上的属性。
Object.getPrototypeOf()
根据ECMAScript标准,someObject.[[Prototype]]
符号是用于指派 someObject
的原型。
这个等同于 JavaScript 的 __proto__
属性(现已弃用)。
从ECMAScript 5开始, [[Prototype]]
可以用Object.getPrototypeOf()
和Object.setPrototypeOf()
访问器来访问。
其中Object.getPrototypeOf()
在所有支持的实现中,这个方法返回[[Prototype]]
的值。例如:
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person1.__proto__ === Object.getPrototypeOf(person1); // true
Object.getPrototypeOf(person1) === Person.prototype; // true
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也就是说,Object.getPrototypeOf(p1)
返回的对象实际就是这个对象的原型。
这个方法的兼容性请参考该链接。
Object.keys()
要取得对象上所有可枚举的实例属性,可以使用ES5中的Object.keys()
方法。例如:
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Object.keys(p1); // ["name", "age", "job"]
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此外,如果你想要得到所有实例属性,无论它是否可枚举,都可以使用Object.getOwnPropertyName()
方法。
在上面的代码中,如果我们要添加原型属性和方法,就要重复的敲一遍Person.prototype
。为了减少这个重复的过程,
更常见的做法是用一个包含所有属性和方法的对象字面量来重写整个原型对象。
参考资料。
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function Person(name, age, job) {
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
}
Person.prototype = {
// 这里务必要重新将构造函数指回Person构造函数,否则会指向这个新创建的对象
constructor: Person, // Attention!
sayName: function () {
console.log(this.name);
}
};
var person1 = new Person(‘Weiwei‘, 27, ‘Student‘);
var person2 = new Person(‘Lily‘, 25, ‘Doctor‘);
console.log(person1.sayName === person2.sayName); // true
person1.sayName(); // Weiwei
person2.sayName(); // Lily
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在上面的代码中特意包含了一个constructor
属性,并将它的值设置为Person
,从而确保了通过该属性能够访问到适当的值。
注意,以这种方式重设constructor
属性会导致它的[[Enumerable]]
特性设置为true
。默认情况下,原生的constructor
属性是不可枚举的。
你可以使用Object.defineProperty()
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// 重设构造函数,只适用于ES5兼容的浏览器
Object.defineProperty(Person.prototype, "constructor", {
enumerable: false,
value: Person
});
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创建自定义类型的最常见方式,就是组合使用构造函数模式与原型模式。构造函数模式用于定义实例属性,
而原型模式用于定义方法和共享的属性。结果,每个实例都会有自己的一份实例属性的副本,但同时又共享着对方的引用,
最大限度的节省了内存。
大多的面向对象语言都支持两种继承方式:接口继承和实现继承。ECMAScript只支持实现继承,而且其实现继承主要依靠原型链来实现。
使用原型链作为实现继承的基本思想是:利用原型让一个引用类型继承另一个引用类型的属性和方法。首先我们先回顾一些基本概念:
prototype
)constructor
)[[Prototype]]
)如果我们让原型对象等于另一个类型的实现,结果会怎么样?显然,此时的原型对象将包含一个指向另一个原型的指针,
相应的,另一个原型中也包含着一个指向另一个构造函数的指针。假如另一个原型又是另一个类型的实例,那么上述关系依然成立,
如此层层递进,就构成了实例与原型的链条。
更详细的内容可以参考这个链接。
先看一个简单的例子,它演示了使用原型链实现继承的基本框架:
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function Father () {
this.fatherValue = true;
}
Father.prototype.getFatherValue = function () {
console.log(this.fatherValue);
};
function Child () {
this.childValue = false;
}
// 实现继承:继承自Father
Child.prototype = new Father();
Child.prototype.getChildValue = function () {
console.log(this.childValue);
};
var instance = new Child();
instance.getFatherValue(); // true
instance.getChildValue(); // false
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在上面的代码中,原型链继承的核心语句是Child.prototype = new Father()
,它实现了Child
对Father
的继承,
而继承是通过创建Father
的实例,并将该实例赋给Child.prototype
实现的。
实现的本质是重写原型对象,代之以一个新类型的实例。也就是说,原来存在于Father
的实例中的所有属性和方法,
现在也存在于Child.prototype
中了。
这个例子中的实例以及构造函数和原型之间的关系如下图所示:
在上面的代码中,我们没有使用Child
默认提供的原型,而是给它换了一个新原型;这个新原型就是Father
的实例。
于是,新原型不仅具有了作为一个Father
的实例所拥有的全部属性和方法。而且其内部还有一个指针[[Prototype]]
,指向了Father
的原型。
instance
指向Child
的原型对象Child
的原型对象指向Father
的原型对象getFatherValue()
方法仍然还在Father.prototype
中fatherValue
则位于Child.prototype
中instance.constructor
现在指向的是Father
因为fatherValue
是一个实例属性,而getFatherValue()
则是一个原型方法。既然Child.prototype
现在是Father
的实例,
那么fatherValue
当然就位于该实例中。
通过实现原型链,本质上扩展了本章前面介绍的原型搜索机制。例如,instance.getFatherValue()
会经历三个搜索步骤:
Child.prototype
Father.prototype
Object
所有的函数都默认原型都是Object
的实例,因此默认原型都会包含一个内部指针[[Prototype]]
,指向Object.prototype
。
这也正是所有自定义类型都会继承toString()
、valueOf()
等默认方法的根本原因。所以,
我们说上面例子展示的原型链中还应该包括另外一个继承层次。关于Object
的更多内容,可以参考这篇博客。
也就是说,Child
继承了Father
,而Father
继承了Object
。当调用了instance.toString()
时,
实际上调用的是保存在Object.prototype
中的那个方法。
首先是顺序,一定要先继承父类,然后为子类添加新方法。
其次,使用原型链实现继承时,不能使用对象字面量创建原型方法。因为这样做就会重写原型链,如下面的例子所示:
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function Father () {
this.fatherValue = true;
}
Father.prototype.getFatherValue = function () {
console.log(this.fatherValue);
};
function Child () {
this.childValue = false;
}
// 继承了Father
// 此时的原型链为 Child -> Father -> Object
Child.prototype = new Father();
// 使用字面量添加新方法,会导致上一行代码无效
// 此时我们设想的原型链被切断,而是变成 Child -> Object
Child.prototype = {
getChildValue: function () {
console.log(this.childValue);
}
};
var instance = new Child();
instance.getChildValue(); // false
instance.getFatherValue(); // error!
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在上面的代码中,我们连续两次修改了Child.prototype
的值。由于现在的原型包含的是一个Object
的实例,
而非Father
的实例,因此我们设想中的原型链已经被切断——Child
和Father
之间已经没有关系了。
最后,在创建子类型的实例时,不能向超类型的构造函数中传递参数。实际上,应该说是没有办法在不影响所有对象实例的情况下,
给超类型的构造函数传递参数。因此,我们很少单独使用原型链。
借用构造函数(constructor stealing)的基本思想如下:即在子类构造函数的内部调用超类型构造函数。
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function Father (name) {
this.name = name;
this.colors = [‘red‘, ‘blue‘, ‘green‘];
}
function Child (name) {
// 继承了Father,同时传递了参数
Father.call(this, name);
}
var instance1 = new Child("weiwei");
instance1.colors.push(‘black‘);
console.log(instance1.colors); // [ ‘red‘, ‘blue‘, ‘green‘, ‘black‘ ]
console.log(instance1.name); // weiwei
var instance2 = new Child("lily");
console.log(instance2.colors); // [ ‘red‘, ‘blue‘, ‘green‘ ]
console.log(instance2.name); // lily
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为了确保Father
构造函数不会重写子类型的属性,可以在调用超类型构造函数后,再添加应该在子类型中定义的属性。
同构造函数一样,无法实现方法的复用。
通常,我们会组合使用原型链继承和借用构造函数来实现继承。也就是说,使用原型链实现对原型属性和方法的继承,
而通过借用构造函数来实现对实例属性的继承。这样,既通过在原型上定义方法实现了函数复用,又能够保证每个实例都有它自己的属性。
我们改造最初的例子如下:
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// 父类构造函数
function Person (name, age, job) {
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
}
// 父类方法
Person.prototype.sayName = function () {
console.log(this.name);
};
// --------------
// 子类构造函数
function Student (name, age, job, school) {
// 继承父类的所有实例属性
Person.call(this, name, age, job);
this.school = school; // 添加新的子类属性
}
// 继承父类的原型方法
Student.prototype = new Person();
// 新增的子类方法
Student.prototype.saySchool = function () {
console.log(this.school);
};
var person1 = new Person(‘Weiwei‘, 27, ‘Student‘);
var student1 = new Student(‘Lily‘, 25, ‘Doctor‘, "Southeast University");
console.log(person1.sayName === student1.sayName); // true
person1.sayName(); // Weiwei
student1.sayName(); // Lily
student1.saySchool(); // Southeast University
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组合集成避免了原型链和借用构造函数的缺陷,融合了它们的优点,成为了JavaScript中最常用的继承模式。
而且,instanceof
和isPropertyOf()
也能够用于识别基于组合继承创建的对象。
Object.create()
在上面,我们继承父类的原型方法使用的是Student.prototype = new Person()
。
这样做有很多的问题。
改进方法是使用ES5中新增的Object.create()
。可以调用这个方法来创建一个新对象。新对象的原型就是调用create()
方法传入的第一个参数:
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Student.prototype = Object.create(Person.prototype);
console.log(Student.prototype.constructor); // [Function: Person]
// 设置 constructor 属性指向 Student
Student.prototype.constructor = Student;
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详细用法可以参考文档。
关于Object.create()
的实现,我们可以参考一个简单的polyfill:
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function createObject(proto) {
function F() { }
F.prototype = proto;
return new F();
}
// Usage:
Student.prototype = createObject(Person.prototype);
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从本质上讲,createObject()
对传入其中的对象执行了一次浅复制。
ES6中引入了一套新的关键字用来实现class。
JavaScript仍然是基于原型的,这些新的关键字包括class、
constructor、
static、
extends、
和super。
对前面的代码修改如下:
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‘use strict‘;
class Person {
constructor (name, age, job) {
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
}
sayName () {
console.log(this.name);
}
}
class Student extends Person {
constructor (name, age, school) {
super(name, age, ‘Student‘);
this.school = school;
}
saySchool () {
console.log(this.school);
}
}
var stu1 = new Student(‘weiwei‘, 20, ‘Southeast University‘);
var stu2 = new Student(‘lily‘, 22, ‘Nanjing University‘);
stu1.sayName(); // weiwei
stu1.saySchool(); // Southeast University
stu2.sayName(); // lily
stu2.saySchool(); // Nanjing University
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class
是JavaScript中现有基于原型的继承的语法糖。ES6中的类并不是一种新的创建对象的方法,只不过是一种“特殊的函数”,
因此也包括类表达式和类声明,
但需要注意的是,与函数声明不同的是,类声明不会被提升。
参考链接
constructor
constructor()
方法是有一种特殊的和class
一起用于创建和初始化对象的方法。注意,在ES6类中只能有一个名称为constructor
的方法,
否则会报错。在constructor()
方法中可以调用super
关键字调用父类构造器。如果你没有指定一个构造器方法,
类会自动使用一个默认的构造器。参考链接
static
静态方法就是可以直接使用类名调用的方法,而无需对类进行实例化,当然实例化后的类也无法调用静态方法。
静态方法常被用于创建应用的工具函数。参考链接
extends
extends
关键字可以用于继承父类。使用extends
可以扩展一个内置的对象(如Date
),也可以是自定义对象,或者是null
。
super
super
关键字用于调用父对象上的函数。super.prop
和super[expr]
表达式在类和对象字面量中的任何方法定义中都有效。
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super([arguments]); // 调用父类构造器
super.functionOnParent([arguments]); // 调用父类中的方法
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如果是在类的构造器中,需要在this
关键字之前使用。参考链接
本文对JavaScript的面向对象机制进行了较为深入的解读,尤其是构造函数和原型链方式实现对象的创建、继承、以及实例化。
此外,本文还简要介绍了如在ES6中编写面向对象代码。
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原文地址:http://www.cnblogs.com/cwjie/p/5297354.html