JavaScript基础系列之四面向对象编程

面向对象编程

JavaScript的所有数据都可以看成对象，那是不是我们已经在使用面向对象编程了呢？

Number

、

Array

、

string

以及基本的

{...}

定义的对象，还无法发挥出面向对象编程的威力。

JavaScript的面向对象编程和大多数其他语言如Java、C#的面向对象编程都不太一样。如果你熟悉Java或C#，很好，你一定明白面向对象的两个基本概念：

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；

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。

所以，类和实例是大多数面向对象编程语言的基本概念。

不过，在JavaScript中，这个概念需要改一改。JavaScript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。

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...');
    }
};

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！

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

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(); //

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。

xiaoming

的原型指向其他对象：

var Bird = {
    fly: function ()
        console.log(this.name + ' is flying...');
    }
};

xiaoming.__proto__ = Bird;

xiaoming

已经无法

run()

了，他已经变成了一只鸟：

xiaoming.fly(); //

xiaoming

从

Student

变成

Bird

，或者变成任何对象。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 = createStudent('小明');
xiaoming.run(); // 小明 is running...
xiaoming.__proto__ === Student; // true

这是创建原型继承的一种方法，JavaScript还有其他方法来创建对象，我们在后面会一一讲到。

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。

obj.xxx

访问一个对象的属性时，JavaScript引擎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

。

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，因此你可以在所有的

Array

对象上直接调用这些方法。

当我们创建一个函数时：

function foo()
    return 0;
}

函数也是一个对象，它的原型链是：

foo ----> Function.prototype ----> Object.prototype ----> null

Function.prototype

定义了

apply()

等方法，因此，所有函数都可以调用

apply()

方法。

很容易想到，如果原型链很长，那么访问一个对象的属性就会因为花更多的时间查找而变得更慢，因此要注意不要把原型链搞得太长。

构造函数

{ ... }

创建一个对象外，JavaScript还可以用一种构造函数的方法来创建对象。它的用法是，先定义一个构造函数：

function Student(name)
    this.name = name;
    this.hello = function ()
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }
}

你会问，咦，这不是一个普通函数吗？

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

，这就是一个普通函数，它返回

undefined

。但是，如果写了

new

，它就变成了一个构造函数，它绑定的

this

指向新创建的对象，并默认返回

this

，也就是说，不需要在最后写

return this;

。

xiaoming

的原型链是：

xiaoming ----> Student.prototype ----> Object.prototype ----> null

xiaoming

的原型指向函数

Student

的原型。如果你又创建了

xiaohong

、

xiaojun

，那么这些对象的原型与

xiaoming

是一样的：

xiaoming ↘
xiaohong -→ Student.prototype ----> Object.prototype ----> null

new Student()

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

看晕了吧？用一张图来表示这些乱七八糟的关系就是：

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。

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。

xiaoming

、

xiaohong

这些对象“继承”自

Student

。

不过还有一个小问题，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

name

不同，这是对的，否则我们无法区分谁是谁了。

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相同的！

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。

hello

函数，根据对象的属性查找原则，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

：

修改代码如下：

function Student(name)
    this.name = name;
}

Student.prototype.hello = function ()
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
};

new

创建基于原型的JavaScript的对象就是这么简单！

忘记写new怎么办

new

怎么办？

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。

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，这样，一些语法检查工具如jslint将可以帮你检测到漏写的

new

。

createStudent()

函数，在内部封装所有的

new

操作。一个常用的编程模式像这样：

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

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

JSON

拿到了一个对象，就可以直接创建出

xiaoming

。

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。

Student

构造函数：

function Student(props)
    this.name = props.name || 'Unnamed';
}

Student.prototype.hello = function ()
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
}

Student

的原型链：

Student

扩展出

PrimaryStudent

，可以先定义出

PrimaryStudent

：

function PrimaryStudent(props)
    // 调用Student构造函数，绑定this变量:
    Student.call(this, props);
    this.grade = props.grade || 1;
}

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

PrimaryStudent

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;

PrimaryStudent

和

Student

共享一个原型对象，那还要定义

PrimaryStudent

干啥？

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

来实现：

// PrimaryStudent构造函数:
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（就是new F()对象）上定义方法：
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function ()
    return this.grade;
};

// 创建xiaoming:
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：

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。

inherits()

函数封装起来，还可以隐藏

的定义，并简化代码：

function inherits(Child, Parent)
    var F = function ()};
    F.prototype = Parent.prototype;
    Child.prototype = new

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;
};

小结

JavaScript的原型继承实现方式就是：

call()

调用希望“继承”的构造函数，并绑定

this

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。

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。

有没有更简单的写法？有！

class

从ES6开始正式被引入到JavaScript中。

class

的目的就是让定义类更简单。

Student

的方法：

function Student(name)
    this.name = name;
}

Student.prototype.hello = function ()
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
}

class

关键字来编写

Student

，可以这样写：

class Student
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }

    hello() {
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }
}

class

的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 = function () {...}

这样分散的代码。

Student

对象代码和前面章节完全一样：

var xiaoming = new Student('小明');
xiaoming.hello();

class继承

class

定义对象的另一个巨大的好处是继承更方便了。想一想我们从

Student

派生一个

PrimaryStudent

需要编写的代码量。现在，原型继承的中间对象，原型对象的构造函数等等都不需要考虑了，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);
    }
}

JavaScript基础系列之四面向对象编程