JavaScript中的this、call和apply

作者: yufawu | 来源:发表于2019-01-20 17:40 被阅读0次

在JavaScript编程中，this关键字总是让初学者感到迷惑，Function.prototype.call和Function.prototype.apply这两个方法也有着广泛的运用。我们有必要在学习设计模式之前先理解这几个概念。

this

跟别的语言大相径庭的是，JavaScript的this总是指向一个对象，而具体指向哪个对象是在运行时基于函数的执行环境动态绑定的，而非函数被声明时的环境。

this的指向

除去不常用的with和eval的情况，具体到实际应用中，this的指向大致可以分为以下4种。

作为对象的方法调用。
作为普通函数调用。
构造器调用。
Function.prototype.call或Function.prototype.apply调用。

下面我们分别进行介绍。

1. 作为对象的方法调用

当函数作为对象的方法被调用时，this指向该对象：

var obj = {
    a: 1,
    getA: function(){
        alert ( this === obj );    // 输出：true
        alert ( this.a );    // 输出: 1
    }
};

obj.getA();

2. 作为普通函数调用

当函数不作为对象的属性被调用时，也就是我们常说的普通函数方式，此时的this总是指向全局对象。在浏览器的JavaScript里，这个全局对象是window对象。

window.name = 'globalName';

var getName = function(){
    return this.name;
};

console.log( getName() );    // 输出：globalName

或者：

window.name = 'globalName';

var myObject = {
    name: 'sven',
    getName: function(){
        return this.name;
    }
};

var getName = myObject.getName;
console.log( getName() );    // globalName

有时候我们会遇到一些困扰，比如在div节点的事件函数内部，有一个局部的callback方法，callback被作为普通函数调用时，callback内部的this指向了window，但我们往往是想让它指向该div节点，见如下代码：

<html>
    <body>
        <div id="div1">我是一个div</div>
    </body>
    <script>

    window.id = 'window';

    document.getElementById( 'div1' ).onclick = function(){
        alert ( this.id );        // 输出：'div1'
        var callback = function(){
            alert ( this.id );        // 输出：'window'
        }
        callback();
    };

    </script>
</html>

此时有一种简单的解决方案，可以用一个变量保存div节点的引用：

document.getElementById( 'div1' ).onclick = function(){
    var that = this;    // 保存div的引用
    var callback = function(){
        alert ( that.id );    // 输出：'div1'
    }
    callback();
};

在ECMAScript 5的strict模式下，这种情况下的this已经被规定为不会指向全局对象，而是undefined：

function func(){
    "use strict"
    alert ( this );    // 输出：undefined
}

func();

3. 构造器调用

JavaScript中没有类，但是可以从构造器中创建对象，同时也提供了new运算符，使得构造器看起来更像一个类。

除了宿主提供的一些内置函数，大部分JavaScript函数都可以当作构造器使用。构造器的外表跟普通函数一模一样，它们的区别在于被调用的方式。当用new运算符调用函数时，该函数总会返回一个对象，通常情况下，构造器里的this就指向返回的这个对象，见如下代码：

var MyClass = function(){
    this.name = 'sven';
};

var obj = new MyClass();
alert ( obj.name );     // 输出：sven

但用new调用构造器时，还要注意一个问题，如果构造器显式地返回了一个object类型的对象，那么此次运算结果最终会返回这个对象，而不是我们之前期待的this：

var MyClass = function(){
    this.name = 'sven';
    return {    // 显式地返回一个对象
        name: 'anne'
    }
};

var obj = new MyClass();
alert ( obj.name );     // 输出：anne

如果构造器不显式地返回任何数据，或者是返回一个非对象类型的数据，就不会造成上述问题：

var MyClass = function(){
    this.name = 'sven'
    return 'anne';    // 返回string类型
};

var obj = new MyClass();
alert ( obj.name );     // 输出：sven

4. Function.prototype.call或Function.prototype.apply调用

跟普通的函数调用相比，用Function.prototype.call或Function.prototype.apply可以动态地改变传入函数的this：

var obj1 = {
    name: 'sven',
    getName: function(){
        return this.name;
    }
};

var obj2 = {
    name: 'anne'
};

console.log( obj1.getName() );     // 输出: sven
console.log( obj1.getName.call( obj2 ) );    // 输出：anne

call和apply方法能很好地体现JavaScript的函数式语言特性，在JavaScript中，几乎每一次编写函数式语言风格的代码，都离不开call和apply。在JavaScript诸多版本的设计模式中，也用到了call和apply。

丢失的this

这是一个经常遇到的问题，我们先看下面的代码：

var obj = {
    myName: 'sven',
    getName: function(){
        return this.myName;
    }
};

console.log( obj.getName() );    // 输出：'sven'

var getName2 = obj.getName;
console.log( getName2() );    // 输出：undefined

当调用obj.getName时，getName方法是作为obj对象的属性被调用的，根据之前提到的规律，此时的this指向obj对象，所以obj.getName()输出'sven'。

当用另外一个变量getName2来引用obj.getName，并且调用getName2时，根据之前提到的规律，此时是普通函数调用方式，this是指向全局window的，所以程序的执行结果是undefined。

再看另一个例子，document.getElementById这个方法名实在有点过长，我们大概尝试过用一个短的函数来代替它，如同prototype.js等一些框架所做过的事情：

var getId = function( id ){
    return document.getElementById( id );
};

getId( 'div1' );

我们也许思考过为什么不能用下面这种更简单的方式：

var getId = document.getElementById;
getId( 'div1' );

现在不妨花1分钟时间，让这段代码在浏览器中运行一次：

<html>
    <body>
        <div id="div1">我是一个div</div>
    </body>
    <script>

    var getId = document.getElementById;
    getId( 'div1' );

    </script>
</html>

在Chrome、Firefox、IE10中执行过后就会发现，这段代码抛出了一个异常。这是因为许多引擎的document.getElementById方法的内部实现中需要用到this。这个this本来被期望指向document，当getElementById方法作为document对象的属性被调用时，方法内部的this确实是指向document的。

但当用getId来引用document.getElementById之后，再调用getId，此时就成了普通函数调用，函数内部的this指向了window，而不是原来的document。

我们可以尝试利用apply把document当作this传入getId函数，帮助“修正”this：

document.getElementById = (function( func ){
    return function(){
        return func.apply( document, arguments );
    }
})( document.getElementById );

var getId = document.getElementById;
var div = getId( 'div1' );

alert (div.id);    // 输出： div1

call和apply

ECAMScript 3给Function的原型定义了两个方法，它们是Function.prototype.call和Function.prototype.apply。在实际开发中，特别是在一些函数式风格的代码编写中，call和apply方法尤为有用。在JavaScript版本的设计模式中，这两个方法的应用也非常广泛，能熟练运用这两个方法，是我们真正成为一名JavaScript程序员的重要一步。

call和apply的区别

Function.prototype.call和Function.prototype.apply都是非常常用的方法。它们的作用一模一样，区别仅在于传入参数形式的不同。

apply接受两个参数，第一个参数指定了函数体内this对象的指向，第二个参数为一个带下标的集合，这个集合可以为数组，也可以为类数组，apply方法把这个集合中的元素作为参数传递给被调用的函数：

var func = function( a, b, c ){
    alert ( [ a, b, c ] );    // 输出 [ 1, 2, 3 ]
};

func.apply( null, [ 1, 2, 3 ] );

在这段代码中，参数 1、2、3 被放在数组中一起传入func函数，它们分别对应func参数列表中的a、b、c。

call传入的参数数量不固定，跟apply相同的是，第一个参数也是代表函数体内的this指向，从第二个参数开始往后，每个参数被依次传入函数：

var func = function( a, b, c ){
    alert ( [ a, b, c ] );    // 输出 [ 1, 2, 3 ]
};

func.call( null, 1, 2, 3 );

当调用一个函数时，JavaScript的解释器并不会计较形参和实参在数量、类型以及顺序上的区别，JavaScript的参数在内部就是用一个数组来表示的。从这个意义上说，apply比call的使用率更高，我们不必关心具体有多少参数被传入函数，只要用apply一股脑地推过去就可以了。

call是包装在apply上面的一颗语法糖，如果我们明确地知道函数接受多少个参数，而且想一目了然地表达形参和实参的对应关系，那么也可以用call来传送参数。

当使用call或者apply的时候，如果我们传入的第一个参数为null，函数体内的this会指向默认的宿主对象，在浏览器中则是window：

var func = function( a, b, c ){
    alert ( this === window );    // 输出true
};

func.apply( null, [ 1, 2, 3 ] );

但如果是在严格模式下，函数体内的this还是为null：

var func = function( a, b, c ){
    "use strict";
    alert ( this === null );     // 输出true
}

func.apply( null, [ 1, 2, 3 ] );

有时候我们使用call或者apply的目的不在于指定this指向，而是另有用途，比如借用其他对象的方法。那么我们可以传入null来代替某个具体的对象：

Math.max.apply( null, [ 1, 2, 5, 3, 4 ] )    // 输出：5

call和apply的用途

前面说过，能够熟练使用call和apply，是我们真正成为一名JavaScript程序员的重要一步，下面我们将详细介绍call和apply在实际开发中的用途。

1. 改变this指向

call和apply最常见的用途是改变函数内部的this指向，我们来看个例子：

var obj1 = {
    name: 'sven'
};

var obj2 = {
    name: 'anne'
};

window.name = 'window';

var getName = function(){
    alert ( this.name );
};

getName();    // 输出: window
getName.call( obj1 );    // 输出: sven
getName.call( obj2 );    // 输出: anne

当执行getName.call( obj1 )这句代码时，getName函数体内的this就指向obj1对象，所以此处的

var getName = function(){
    alert ( this.name );
};

实际上相当于：

var getName = function(){
    alert ( obj1.name );        // 输出: sven
};

在实际开发中，经常会遇到this指向被不经意改变的场景，比如有一个div节点，div节点的onclick事件中的this本来是指向这个div的：

document.getElementById( 'div1' ).onclick = function(){
    alert( this.id );        // 输出：div1
};

假如该事件函数中有一个内部函数func，在事件内部调用func函数时，func函数体内的this就指向了window，而不是我们预期的div，见如下代码：

document.getElementById( 'div1' ).onclick = function(){
    alert( this.id );            // 输出：div1
    var func = function(){
        alert ( this.id );        // 输出：undefined
    }
    func();
};

这时候我们用call来修正func函数内的this，使其依然指向div：

document.getElementById( 'div1' ).onclick = function(){
    var func = function(){
        alert ( this.id );        // 输出：div1
    }
    func.call( this );
};

使用call来修正this的场景，我们并非第一次遇到，在上面关于this的学习中，我们就曾经修正过document.getElementById函数内部“丢失”的this，代码如下：

document.getElementById = (function( func ){
    return function(){
        return func.apply( document, arguments );
    }
})( document.getElementById );

var getId = document.getElementById;
var div = getId( 'div1' );
alert ( div.id );    // 输出： div1

2. Function.prototype.bind

大部分高级浏览器都实现了内置的Function.prototype.bind，用来指定函数内部的this指向，即使没有原生的Function.prototype.bind实现，我们来模拟一个也不是难事，代码如下：

Function.prototype.bind = function( context ){
    var self = this;        // 保存原函数
    return function(){        // 返回一个新的函数
        return self.apply( context, arguments );    // 执行新的函数的时候，会把之前传入的context
                                                    // 当作新函数体内的this
    }
};

var obj = {
    name: 'sven'
};

var func = function(){
    alert ( this.name );    // 输出：sven
}.bind( obj);

func();

我们通过Function.prototype.bind来“包装”func函数，并且传入一个对象context当作参数，这个context对象就是我们想修正的this对象。

在Function.prototype.bind的内部实现中，我们先把func函数的引用保存起来，然后返回一个新的函数。当我们在将来执行func函数时，实际上先执行的是这个刚刚返回的新函数。在新函数内部，self.apply( context, arguments )这句代码才是执行原来的func函数，并且指定context对象为func函数体内的this。

这是一个简化版的Function.prototype.bind实现，通常我们还会把它实现得稍微复杂一点，使得可以往func函数中预先填入一些参数：

Function.prototype.bind = function(){
    var self = this,    // 保存原函数
        context = [].shift.call( arguments ),    // 需要绑定的this上下文
        args = [].slice.call( arguments );    // 剩余的参数转成数组
    return function(){    // 返回一个新的函数
        return self.apply( context, [].concat.call( args, [].slice.call( arguments ) ) );
            // 执行新的函数的时候，会把之前传入的context当作新函数体内的this
            // 并且组合两次分别传入的参数，作为新函数的参数
        }
    };

var obj = {
    name: 'sven'
};

var func = function( a, b, c, d ){
    alert ( this.name );        // 输出：sven
    alert ( [ a, b, c, d ] )    // 输出：[ 1, 2, 3, 4 ]
}.bind( obj, 1, 2 );

func( 3, 4 );

3. 借用其他对象的方法

我们知道，杜鹃既不会筑巢，也不会孵雏，而是把自己的蛋寄托给云雀等其他鸟类，让它们代为孵化和养育。同样，在JavaScript中也存在类似的借用现象。

借用方法的第一种场景是“借用构造函数”，通过这种技术，可以实现一些类似继承的效果：

var A = function( name ){
    this.name = name;
};

var B = function(){
    A.apply( this, arguments );
};

B.prototype.getName = function(){
    return this.name;
};

var b = new B( 'sven' );
console.log( b.getName() );  // 输出： 'sven'

借用方法的第二种运用场景跟我们的关系更加密切。

函数的参数列表arguments是一个类数组对象，虽然它也有“下标”，但它并非真正的数组，所以也不能像数组一样，进行排序操作或者往集合里添加一个新的元素。这种情况下，我们常常会借用Array.prototype对象上的方法。比如想往arguments中添加一个新的元素，通常会借用Array.prototype.push：

(function(){
    Array.prototype.push.call( arguments, 3 );
    console.log ( arguments );    // 输出[1,2,3]
})( 1, 2 );

在操作arguments的时候，我们经常非常频繁地找Array.prototype对象借用方法。

想把arguments转成真正的数组的时候，可以借用Array.prototype.slice方法；想截去arguments列表中的头一个元素时，又可以借用Array.prototype.shift方法。那么这种机制的内部实现原理是什么呢？我们不妨翻开V8的引擎源码，以Array.prototype.push为例，看看V8引擎中的具体实现：

function ArrayPush() {
    var n = TO_UINT32( this.length );    // 被push的对象的length
    var m = %_ArgumentsLength();     // push的参数个数
    for (var i = 0; i < m; i++) {
        this[ i + n ] = %_Arguments( i );   // 复制元素     (1)
    }
    this.length = n + m;      // 修正length属性的值    (2)
    return this.length;
};

通过这段代码可以看到，Array.prototype.push实际上是一个属性复制的过程，把参数按照下标依次添加到被push的对象上面，顺便修改了这个对象的length属性。至于被修改的对象是谁，到底是数组还是类数组对象，这一点并不重要。

由此可以推断，我们可以把“任意”对象传入Array.prototype.push：

var a = {};
Array.prototype.push.call( a, 'first' );

alert ( a.length );    // 输出：1
alert ( a[ 0 ] );    // first

这段代码在绝大部分浏览器里都能顺利执行，但由于引擎的内部实现存在差异，如果在低版本的IE浏览器中执行，必须显式地给对象a设置length属性：

var a = {
    length: 0
};

前面我们之所以把“任意”两字加了双引号，是因为可以借用Array.prototype.push方法的对象还要满足以下两个条件，从ArrayPush函数的(1)处和(2)处也可以猜到，这个对象至少还要满足：

对象本身要可以存取属性；

对象的length属性可读写。

对于第一个条件，对象本身存取属性并没有问题，但如果借用Array.prototype.push方法的不是一个object类型的数据，而是一个number类型的数据呢? 我们无法在number身上存取其他数据，那么从下面的测试代码可以发现，一个number类型的数据不可能借用到Array.prototype.push方法：

var a = 1;
Array.prototype.push.call( a, 'first' );
alert ( a.length );      // 输出：undefined
alert ( a[ 0 ] );    // 输出：undefined

对于第二个条件，函数的length属性就是一个只读的属性，表示形参的个数，我们尝试把一个函数当作this传入Array.prototype.push：

var func = function(){};
Array.prototype.push.call( func, 'first' );

alert ( func.length );
// 报错：cannot assign to read only property ‘length’ of function()