主要源于廖雪峰老师的JavaScript教程
面向对象编程
1. 简介
JavaScript的面向对象编程和大多数其他语言的面向对象编程都不太一样。其他语言的面向对象的两个基本概念类和实例
:
- 类:类是对象的类型模板,例如,定义Student类来表示学生,类本身是一种类型,Student表示学生类型,但不表示任何具体的某个学生;
- 实例:实例是根据类创建的对象,例如,根据Student类可以创建出xiaoming、xiaohong、xiaojun等多个实例,每个实例表示一个具体的学生,他们全都属于Student类型。
但是在JavaScript中,不区分类和实例的概念,而是通过原型(prototype)来实现面向对象编程。
原型是指当我们想要创建
xiaoming
这个具体的学生时,我们并没有一个Student
类型可用。那怎么办?恰好有这么一个现成的对象:
var robot = {
name: 'Robot',
height: 1.6,
run: function () {
console.log(this.name + ' is running...');
}
};
我们看这个
robot
对象有名字,有身高,还会跑,有点像小明,干脆就根据它来“创建”小明得了!
于是我们把它改名为Student
,然后创建出xiaoming
:
var Student = {
name: 'Robot',
height: 1.2,
run: function () {
console.log(this.name + ' is running...');
}
};
var xiaoming = {
name: '小明'
};
xiaoming.__proto__ = Student;
注意最后一行代码把xiaoming
的原型指向了对象Student
,看上去xiaoming
仿佛是从Student
继承下来的:
xiaoming.name; //'小明'
xiaoming.run(); // 小明 is running...
xiaoming
有自己的name
属性,但并没有定义run()
方法。不过,由于小明是从Student
继承而来,只要Student
有run()
方法,xiaoming
也可以调用:
JavaScript的原型链和Java的Class区别就在,它没有“Class”的概念,所有对象都是实例,所谓继承关系不过是把一个对象的原型指向另一个对象而已。
如果你把xiaoming
的原型指向其他对象:
var Bird = {
fly: function () {
console.log(this.name + ' is flying...');
}
};
xiaoming.__proto__ = Bird;
#现在xiaoming已经无法run(),他已经变成一只鸟:
xiaoming.fly(); //小明 is flying...
在JavaScript运行时期,你可以把xiaoming
从Studeng
变成Bird
,或者任何对象。
请注意
,上述代码仅用于演示目的。在编写JavaScript代码时,不要直接用obj.__proto__
去改变一个对象的原型,并且,低版本的IE
也无法使用__proto__
。Object.create()
方法可以传入一个原型对象,并创建一个基于该原型的新对象,但是新对象什么属性都没有,因此,我们可以编写一个函数来创建xiaoming
:
// 原型对象:
var Student = {
name: 'Robot',
height: 1.2,
run: function () {
console.log(this.name + ' is running...');
}
};
function createStudent(name) {
// 基于Student原型创建一个新对象:
var s = Object.create(Student);
// 初始化新对象:
s.name = name;
return s;
}
var xiaoming = createStudeng('小明');
xiaoming.run();
xiaoming.__proto__ === Studeng; //true
2. 创建对象
JavaScript对每个创建的对象都会设置一个原型,指向它的原型对象。
当我们用obj.xxx
访问一个对象的属性,JavaScript先在当前对象上查找该属性,如果没有找到,就到其原型对象上找,如果还没有找到,就一直上溯到Object.prototype
对象,最后如果还没有找到,就只能返回undefined
。
#创建一个Array对象
var arr = [1, 2, 3];
#其原型链是:
arr ---> Array.prototype ---> Object.prototype ---->null
#Array.prototype定义了indexOf(),shift()等方法,因此可以在所有的Array对象上直接调用这些方法。
#创建一个函数
function foo() {return 0;}
#函数也是一个对象,它的原型链是:
foo ---> Function.prototype ---> Object.prototype ---> null
#由于Function.prototype定义了apply()等方法,因此,所有的函数都可以调用apply()方法。
- 构造函数
除了直接用{...}
创建一个对象外,还可以用一种构造函数的方法来创建对象。先定义一个构造函数:
function Student(name) {
this.name = name;
this.hello = function () {
alert('Hello, ' + this.name + '!');
}
}
#这是一个普通函数,但是在JavaScript中,可以用关键字'new'来调用这个函数,并返回一个对象
var xiaoming = new Student('小明');
xiaoming.name; //‘小明’
xiaoming.hello(); // Hello, 小明!
注意:
如果不写new
,就是一个普通的函数,返回undefined
。但是写了new
,就变成一个构造函数,绑定this
指向新创建的对象,并默认返回this
,不需要在最后写return this;
.
xiaoming ------> Studeng.prototype ------> Object.prototype -----> null
用new Studeng()
创建的对象还从原型上获得了一个constructor
属性,它指向函数Student
本身:
xiaoming.constructor === Student.prototype.constructor; //true
Student.prototype.constructor == Student; //true
Object.getPrototypeOf(xiaoming) == Student.prototype;//true
xiaoming instanceof Student; //true
红色箭头是原型链。注意:
Student.prototype
指向的对象就是xiaoming
、xiaohong
的原型对象,这个原型对象自己还有个属性constructor
,指向Student
函数本身。另外,函数
Student
恰好有个属性prototype
指向xiaoming
、xiaohong
的原型对象,但是xiaoming
、xiaohong
这些对象可没有prototype
这个属性,不过可以用__proto__
这个非标准用法来查看。
#不过还有一个问题,注意观察:
xiaoming.name; //'小明'
xiaohong.name; // '小红'
xiaoming.hello; //function: Student.hello()
xiaohong.hello; //function: Student.hello()
xiaoming.hello === xiaohong.hello; //false
xiaoming
和xiaohong
各自的hello
是一个函数,但它们是两个不同的函数,虽然函数名称和代码都是些相同的!
如果我们通过new Student()
创建了很多对象,这些对象的hello
函数实际上只需要共享同一个函数就可以了,这样可以节省很多内存。
要让创建的对象共享一个hello
函数,根据对象属性查找原则,我们只要把hello
函数移动到xiaoming
、xiaohong
这些对象共同的原型上就可以了,也就是Student.prototype
:
function Student(name) {
this.name = name;
}
Student.prototype.hello = function() {
alert('Hello, ' + this.name + '!');
};
- 忘记写
new
怎么办
在strict
模式下,this.name = name
将报错,因为this
绑定为undefined
,在非strict
模式下,this.name = name
不报错,因为this
绑定为window
,于是无意间创建了全局变量name
,并且返回'undefined',这个结果更糟糕。
所以,调用构造函数千万不要忘记写new
。为了区分普通函数和构造函数,按照约定,构造函数首字母应当大写,而普通函数首字母应当小写。
最后,我们还可以编写一个createStudent()
函数,在内部封装所有的new
操作。一个常用的编程模式如下:
function Student(props) {
this.name = props.name || '匿名'; // 默认值为'匿名'
this.grade = props.grade || 1; // 默认值为1
}
Student.prototype.hello = function () {
alert('Hello, ' + this.name + '!');
};
function createStudent(props) {
return new Student(props || {})
}
#这个createStudent()函数有几个巨大的优点:一是不需要new来调用,二是参数非常灵活,可以不传,也可以这么传:
var xiaoming = createStudent({
name: '小明'
});
xiaoming.grade; // 1
3. 原型继承
在传统的基于Class的语言如Java、C++中,继承的本质是扩展一个已有的Class,并生成新的Subclass。
由于这类语言严格区分类和实例,继承实际上是类型的扩展。但是,JavaScript由于采用原型继承,我们无法直接扩展一个Class,因为根本不存在Class这种类型。
先回顾Student
构造函数:
function Student(props) {
this.name = props.name || 'Unnamed';
}
Student.prototype.hello = function () {
alert('Hello, ' + this.name + '!');
}
现在,我们要基于Student
扩展出PrimaryStudent
,可以先定义出PrimaryStudent
:
function PrimaryStuent(props) {
//调用Student构造函数,绑定this变量:
Student.call(this, props);
this.grade = props.grade || 1;
}
但是调用了Student
构造函数不等于继承了Student
,PrimaryStudent
创建的对象的原型是:
new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Object.prototype ---> null
必须想办法把原型链修改为:
new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Student.prototype ----> Object.prototype ----> null
新的基于PromaryStudent
创建的对象不但能调用PrimaryStudent.prototype
定义的方法,也可以调用Student.prototype
定义的方法。
如果你想用最简单粗暴的方法这么干:
PrimaryStudent.prototype = Student.prototype;
是不行的!如果这样的话,PrimaryStudent
和Student
共享一个原型对象,那还要定义PrimaryStudent
干啥?
我们必须借助一个中间对象来实现正确的原型链,这个中间对象的原型要指向Student.prototype
。为了实现这一点,参考道爷(就是发明JSON的那个道格拉斯)的代码,中间对象可以用一个空函数F
来实现:
function PrimaryStudent(props) {
Student.call(this, props);
this.grade = props.grade || 1;
}
//空函数F:
function F () {
}
//把F的原型指向Student.prototype:
F.prototype = Student.prototype;
//把PrimaryStudent的原型指向一个新的F对象,F对象的原型正好指向Student.prototype:
PrimaryStudent.prototype = new F();
//把PrimaryStudent原型的构造函数修复为PrimaryStudent:
PrimaryStudent.prototype.constructor = PrimaryStudent;
//继续在PrimaryStudent原型(也就是new F() 对象)上定义方法:
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
return this.grade;
};
//创建小明
var xiaoming = new PrimaryStudent ({
name: '小明',
grade: 2
});
xiaoming.name; //‘小明’
xiaoming.grade; // 2
//验证原型
xiaoming.__proto__ === PrimaryStudent.prototype; //true
xiaoming.__proto__.__proto__ === Student.prototype; //true
//验证继承关系:
xiaoming instanceof PrimaryStudent; //true
xiaoming instanceof Student; //true
用一张图来表示新的原型链:
注意:函数
F
仅用于桥接,我们仅创建了一个new F()
实例,而且,没有改变原有的Student
定义的原型链。如果把这个动作用一个
inherits()
函数封装起来,还可以隐藏F
的定义,并简化代码:
function inherits(Child, Parent) {
var F = function () {};
F.prototype = Parent.prototype;
Child.prototype = new F();
Child.prototype.constructor = Child;
}
这个inherits()
函数可以复用:
function Student(props) {
this.name = props.name || 'Unnamed';
}
Student.prototype.hello = function () {
alert('Hello, ' + this.name + '!');
}
function PrimaryStudent(props) {
Student.call(this, props);
this.grade = props.grade || 1;
}
//实现原型继承链
inherits(PrimaryStudent, Student);
//绑定其他方法到PrimaryStudent原型:
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
return this.grade;
};
JavaScript的原型继承实现方式就是:
- 定义新的构造函数,并在内部用
call()
调用希望“继承”的构造函数,并绑定this
;
- 借助中间函数
F
实现原型链继承,最好通过封装的inherits
函数完成;
- 继续在新的构造函数的原型上定义新方法。
4. class继承
在上面的章节中我们看到了JavaScript的对象模型是基于原型实现的,特点是简单,缺点是理解起来比传统的类-实例模型要困难,最大的缺点是继承的实现需要编写大量代码,并且需要正确实现原型链。
- class简介
从ES6
开始,新的关键字class
正式被引入到JavaScript
中。class
的目的就是让定义类更简单。
class Student {
constructor(name) {
this.name = name;
}
hello() {
alert('Hello, ' + this.name + '!');
}
}
class
定义包含了构造函数constructor
和定义在原型对象上的函数hello()
(注意没有function
关键字),这样就避免了Student.prototype.hello = funciton () {...}
这样分散的代码。
var xiaoming = new Student('小明');
xiaoming.hello();
- class继承
直接通过extends
来实现:
class PrimaryStudent extends Student {
constructor(name, grade) {
super(name); //记得用super调用父类的构造方法!
this.grade = grade;
}
myGrade() {
alert('I am at grade ' + this.grade);
}
}
注意PrimaryStudent
的定义也是class关键字实现的,而extends
则表示原型链对象来自Student
。子类的构造函数可能会和父类不太相同,例如,PrimaryStudent
需要name
和grade
两个参数,并且需要通过super(name)
来调用父类的构造函数,否则父类的name
属性无法正常初始化。
ES6引入的
class
和原有的JavaScript原型继承有什么区别呢?实际上它们没有任何区别,class
的作用就是让JavaScript引擎去实现原来需要我们自己编写的原型链代码。简而言之,用class
的好处就是极大地简化了原型链代码。你一定会问,
class
这么好用,能不能现在就用上?现在用还早了点,因为不是所有的主流浏览器都支持ES6的class。如果一定要现在就用上,就需要一个工具把
class
代码转换为传统的prototype
代码,可以试试Babel这个工具。
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