JavaScript 繼承的實(shí)現(xiàn)
面向?qū)ο笈c基于對(duì)象
幾乎每個(gè)開發(fā)人員都有面向?qū)ο笳Z言(比如C++、C#、Java)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。 在傳統(tǒng)面向?qū)ο蟮恼Z言中,有兩個(gè)非常重要的概念 - 類和實(shí)例。 類定義了一類事物公共的行為和方法;而實(shí)例則是類的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)。 我們還知道,面向?qū)ο缶幊逃腥齻€(gè)重要的概念 - 封裝、繼承和多態(tài)。
但是在JavaScript的世界中,所有的這一切特性似乎都不存在。 因?yàn)镴avaScript本身不是面向?qū)ο蟮恼Z言,而是基于對(duì)象的語言。 這里面就有一些有趣的特性,比如JavaScript中所有事物都是對(duì)象, 包括字符串、數(shù)組、日期、數(shù)字,甚至是函數(shù),比如下面這個(gè)例子:
// 定義一個(gè)函數(shù) - add
function add(a, b) {
add.invokeTimes++;
return a + b;
}
// 因?yàn)楹瘮?shù)本身也是對(duì)象,這里為函數(shù)add定義一個(gè)屬性,用來記錄此函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)
add.invokeTimes = 0;
add(1 + 1);
add(2 + 3);
console.log(add.invokeTimes); // 2
模擬JavaScript中類和繼承
在面向?qū)ο蟮恼Z言中,我們使用類來創(chuàng)建一個(gè)自定義對(duì)象。然而JavaScript中所有事物都是對(duì)象,那么用什么辦法來創(chuàng)建自定義對(duì)象呢?
這就需要引入另外一個(gè)概念 - 原型(prototype),我們可以簡(jiǎn)單的把prototype看做是一個(gè)模版,新創(chuàng)建的自定義對(duì)象都是這個(gè)模版(prototype)的一個(gè)拷貝 (實(shí)際上不是拷貝而是鏈接,只不過這種鏈接是不可見,給人們的感覺好像是拷貝)。
讓我們看一下通過prototype創(chuàng)建自定義對(duì)象的一個(gè)例子:
// 構(gòu)造函數(shù)
function Person(name, sex) {
this.name = name;
this.sex = sex;
}
// 定義Person的原型,原型中的屬性可以被自定義對(duì)象引用
Person.prototype = {
getName: function() {
return this.name;
},
getSex: function() {
return this.sex;
}
}
這里我們把函數(shù)Person稱為構(gòu)造函數(shù),也就是創(chuàng)建自定義對(duì)象的函數(shù)??梢钥闯觯琂avaScript通過構(gòu)造函數(shù)和原型的方式模擬實(shí)現(xiàn)了類的功能。
創(chuàng)建自定義對(duì)象(實(shí)例化類)的代碼:
var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan"
var chun = new Person("ChunHua", "woman");
console.log(chun.getName()); // "ChunHua"
當(dāng)代碼var zhang = new Person("ZhangSan", "man")執(zhí)行時(shí),其實(shí)內(nèi)部做了如下幾件事情:
- 創(chuàng)建一個(gè)空白對(duì)象(new Object())。
- 拷貝Person.prototype中的屬性(鍵值對(duì))到這個(gè)空對(duì)象中(我們前面提到,內(nèi)部實(shí)現(xiàn)時(shí)不是拷貝而是一個(gè)隱藏的鏈接)。
- 將這個(gè)對(duì)象通過this關(guān)鍵字傳遞到構(gòu)造函數(shù)中并執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)。
- 將這個(gè)對(duì)象賦值給變量zhang。
為了證明prototype模版并不是被拷貝到實(shí)例化的對(duì)象中,而是一種鏈接的方式,請(qǐng)看如下代碼:
function Person(name, sex) {
this.name = name;
this.sex = sex;
}
Person.prototype.age = 20;
var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
console.log(zhang.age); // 20
// 覆蓋prototype中的age屬性
zhang.age = 19;
console.log(zhang.age); // 19
delete zhang.age;
// 在刪除實(shí)例屬性age后,此屬性值又從prototype中獲取
console.log(zhang.age); // 20
這種在JavaScript內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的隱藏的prototype鏈接,是JavaScript賴以生存的溫潤土壤, 也是模擬實(shí)現(xiàn)繼承的基礎(chǔ)。
如何在JavaScript中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的繼承?
下面的例子將創(chuàng)建一個(gè)雇員類Employee,它從Person繼承了原型prototype中的所有屬性。
function Employee(name, sex, employeeID) {
this.name = name;
this.sex = sex;
this.employeeID = employeeID;
}
// 將Employee的原型指向Person的一個(gè)實(shí)例
// 因?yàn)镻erson的實(shí)例可以調(diào)用Person原型中的方法, 所以Employee的實(shí)例也可以調(diào)用Person原型中的所有屬性。
Employee.prototype = new Person();
Employee.prototype.getEmployeeID = function() {
return this.employeeID;
};
var zhang = new Employee("ZhangSan", "man", "1234");
console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan
上面關(guān)于繼承的實(shí)現(xiàn)很粗糙,并且存在很多問題:
- 在創(chuàng)建Employee構(gòu)造函數(shù)和原型(以后簡(jiǎn)稱類)時(shí),就對(duì)Person進(jìn)行了實(shí)例化,這是不合適的。
- Employee的構(gòu)造函數(shù)沒法調(diào)用父類Person的構(gòu)造函數(shù),導(dǎo)致在Employee構(gòu)造函數(shù)中對(duì)name和sex屬性的重復(fù)賦值。
- Employee中的函數(shù)會(huì)覆蓋Person中的同名函數(shù),沒有重載的機(jī)制(和上一條是一個(gè)類型的問題)。
- 創(chuàng)建JavaScript類的語法過于零散,不如C#/Java中的語法優(yōu)雅。
- 實(shí)現(xiàn)中有constructor屬性的指向錯(cuò)誤,這個(gè)會(huì)在第二篇文章中討論。
我們會(huì)在第三章完善這個(gè)例子。
JavaScript繼承的實(shí)現(xiàn)
正因?yàn)镴avaScript本身沒有完整的類和繼承的實(shí)現(xiàn),并且我們也看到通過手工實(shí)現(xiàn)的方式存在很多問題, 因此對(duì)于這個(gè)富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)網(wǎng)上已經(jīng)有很多實(shí)現(xiàn)了:
- Douglas Crockford - Prototypal Inheritance in JavaScript
- Douglas Crockford - Classical Inheritance in JavaScript
- John Resig - Simple JavaScript Inheritance
- Dean Edwards - A Base Class for JavaScript Inheritance
- Prototype
- Mootools
- Extjs
這個(gè)系列的文章將會(huì)逐一深入分析這些實(shí)現(xiàn),最終達(dá)到對(duì)JavaScript中如何實(shí)現(xiàn)類和繼承有一個(gè)深入的了解。
下一章我們將會(huì)介紹在類實(shí)現(xiàn)中的相關(guān)知識(shí),比如this、constructor、prototype等。
這一章我們將會(huì)重點(diǎn)介紹JavaScript中幾個(gè)重要的屬性(this、constructor、prototype), 這些屬性對(duì)于我們理解如何實(shí)現(xiàn)JavaScript中的類和繼承起著至關(guān)重要的作用。
this
this表示當(dāng)前對(duì)象,如果在全局作用范圍內(nèi)使用this,則指代當(dāng)前頁面對(duì)象window; 如果在函數(shù)中使用this,則this指代什么是根據(jù)運(yùn)行時(shí)此函數(shù)在什么對(duì)象上被調(diào)用。 我們還可以使用apply和call兩個(gè)全局方法來改變函數(shù)中this的具體指向。
先看一個(gè)在全局作用范圍內(nèi)使用this的例子:
<script type="text/javascript"> console.log(this === window); // true console.log(window.alert === this.alert); // true console.log(this.parseInt("021", 10)); // 10 </script>
函數(shù)中的this是在運(yùn)行時(shí)決定的,而不是函數(shù)定義時(shí),如下:
// 定義一個(gè)全局函數(shù) function foo() { console.log(this.fruit); } // 定義一個(gè)全局變量,等價(jià)于window.fruit = "apple"; var fruit = "apple"; // 此時(shí)函數(shù)foo中this指向window對(duì)象 // 這種調(diào)用方式和window.foo();是完全等價(jià)的 foo(); // "apple" // 自定義一個(gè)對(duì)象,并將此對(duì)象的屬性foo指向全局函數(shù)foo var pack = { fruit: "orange", foo: foo }; // 此時(shí)函數(shù)foo中this指向window.pack對(duì)象 pack.foo(); // "orange"
全局函數(shù)apply和call可以用來改變函數(shù)中this的指向,如下:
// 定義一個(gè)全局函數(shù) function foo() { console.log(this.fruit); } // 定義一個(gè)全局變量 var fruit = "apple"; // 自定義一個(gè)對(duì)象 var pack = { fruit: "orange" }; // 等價(jià)于window.foo(); foo.apply(window); // "apple" // 此時(shí)foo中的this === pack foo.apply(pack); // "orange"注:apply和call兩個(gè)函數(shù)的作用相同,唯一的區(qū)別是兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)定義不同。
因?yàn)樵贘avaScript中函數(shù)也是對(duì)象,所以我們可以看到如下有趣的例子:
// 定義一個(gè)全局函數(shù) function foo() { if (this === window) { console.log("this is window."); } } // 函數(shù)foo也是對(duì)象,所以可以定義foo的屬性boo為一個(gè)函數(shù) foo.boo = function() { if (this === foo) { console.log("this is foo."); } else if (this === window) { console.log("this is window."); } }; // 等價(jià)于window.foo(); foo(); // this is window. // 可以看到函數(shù)中this的指向調(diào)用函數(shù)的對(duì)象 foo.boo(); // this is foo. // 使用apply改變函數(shù)中this的指向 foo.boo.apply(window); // this is window.
prototype
我們已經(jīng)在第一章中使用prototype模擬類和繼承的實(shí)現(xiàn)。 prototype本質(zhì)上還是一個(gè)JavaScript對(duì)象。 并且每個(gè)函數(shù)都有一個(gè)默認(rèn)的prototype屬性。
如果這個(gè)函數(shù)被用在創(chuàng)建自定義對(duì)象的場(chǎng)景中,我們稱這個(gè)函數(shù)為構(gòu)造函數(shù)。 比如下面一個(gè)簡(jiǎn)單的場(chǎng)景:
// 構(gòu)造函數(shù) function Person(name) { this.name = name; } // 定義Person的原型,原型中的屬性可以被自定義對(duì)象引用 Person.prototype = { getName: function() { return this.name; } } var zhang = new Person("ZhangSan"); console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan"作為類比,我們考慮下JavaScript中的數(shù)據(jù)類型 - 字符串(String)、數(shù)字(Number)、數(shù)組(Array)、對(duì)象(Object)、日期(Date)等。 我們有理由相信,在JavaScript內(nèi)部這些類型都是作為構(gòu)造函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的,比如:
// 定義數(shù)組的構(gòu)造函數(shù),作為JavaScript的一種預(yù)定義類型 function Array() { // ... } // 初始化數(shù)組的實(shí)例 var arr1 = new Array(1, 56, 34, 12); // 但是,我們更傾向于如下的語法定義: var arr2 = [1, 56, 34, 12];同時(shí)對(duì)數(shù)組操作的很多方法(比如concat、join、push)應(yīng)該也是在prototype屬性中定義的。
實(shí)際上,JavaScript所有的固有數(shù)據(jù)類型都具有只讀的prototype屬性(這是可以理解的:因?yàn)槿绻薷牧诉@些類型的prototype屬性,則哪些預(yù)定義的方法就消失了), 但是我們可以向其中添加自己的擴(kuò)展方法。
// 向JavaScript固有類型Array擴(kuò)展一個(gè)獲取最小值的方法 Array.prototype.min = function() { var min = this[0]; for (var i = 1; i < this.length; i++) { if (this[i] < min) { min = this[i]; } } return min; }; // 在任意Array的實(shí)例上調(diào)用min方法 console.log([1, 56, 34, 12].min()); // 1
注意:這里有一個(gè)陷阱,向Array的原型中添加擴(kuò)展方法后,當(dāng)使用for-in循環(huán)數(shù)組時(shí),這個(gè)擴(kuò)展方法也會(huì)被循環(huán)出來。
下面的代碼說明這一點(diǎn)(假設(shè)已經(jīng)向Array的原型中擴(kuò)展了min方法):
var arr = [1, 56, 34, 12]; var total = 0; for (var i in arr) { total += parseInt(arr[i], 10); } console.log(total); // NaN解決方法也很簡(jiǎn)單:
var arr = [1, 56, 34, 12]; var total = 0; for (var i in arr) { if (arr.hasOwnProperty(i)) { total += parseInt(arr[i], 10); } } console.log(total); // 103
constructor
constructor始終指向創(chuàng)建當(dāng)前對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。比如下面例子:
// 等價(jià)于 var foo = new Array(1, 56, 34, 12); var arr = [1, 56, 34, 12]; console.log(arr.constructor === Array); // true // 等價(jià)于 var foo = new Function(); var Foo = function() { }; console.log(Foo.constructor === Function); // true // 由構(gòu)造函數(shù)實(shí)例化一個(gè)obj對(duì)象 var obj = new Foo(); console.log(obj.constructor === Foo); // true // 將上面兩段代碼合起來,就得到下面的結(jié)論 console.log(obj.constructor.constructor === Function); // true
但是當(dāng)constructor遇到prototype時(shí),有趣的事情就發(fā)生了。
我們知道每個(gè)函數(shù)都有一個(gè)默認(rèn)的屬性prototype,而這個(gè)prototype的constructor默認(rèn)指向這個(gè)函數(shù)。如下例所示:
function Person(name) { this.name = name; }; Person.prototype.getName = function() { return this.name; }; var p = new Person("ZhangSan"); console.log(p.constructor === Person); // true console.log(Person.prototype.constructor === Person); // true // 將上兩行代碼合并就得到如下結(jié)果 console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // true當(dāng)時(shí)當(dāng)我們重新定義函數(shù)的prototype時(shí)(注意:和上例的區(qū)別,這里不是修改而是覆蓋), constructor的行為就有點(diǎn)奇怪了,如下示例:
function Person(name) { this.name = name; }; Person.prototype = { getName: function() { return this.name; } }; var p = new Person("ZhangSan"); console.log(p.constructor === Person); // false console.log(Person.prototype.constructor === Person); // false console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // false為什么呢?
原來是因?yàn)楦采wPerson.prototype時(shí),等價(jià)于進(jìn)行如下代碼操作:
Person.prototype = new Object({ getName: function() { return this.name; } });而constructor始終指向創(chuàng)建自身的構(gòu)造函數(shù),所以此時(shí)Person.prototype.constructor === Object,即是:
function Person(name) { this.name = name; }; Person.prototype = { getName: function() { return this.name; } }; var p = new Person("ZhangSan"); console.log(p.constructor === Object); // true console.log(Person.prototype.constructor === Object); // true console.log(p.constructor.prototype.constructor === Object); // true怎么修正這種問題呢?方法也很簡(jiǎn)單,重新覆蓋Person.prototype.constructor即可:
function Person(name) { this.name = name; }; Person.prototype = new Object({ getName: function() { return this.name; } }); Person.prototype.constructor = Person; var p = new Person("ZhangSan"); console.log(p.constructor === Person); // true console.log(Person.prototype.constructor === Person); // true console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // true
下一章我們將會(huì)對(duì)第一章提到的Person-Employee類和繼承的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行完善。
面向?qū)ο笈c基于對(duì)象
幾乎每個(gè)開發(fā)人員都有面向?qū)ο笳Z言(比如C++、C#、Java)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。 在傳統(tǒng)面向?qū)ο蟮恼Z言中,有兩個(gè)非常重要的概念 - 類和實(shí)例。 類定義了一類事物公共的行為和方法;而實(shí)例則是類的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)。 我們還知道,面向?qū)ο缶幊逃腥齻€(gè)重要的概念 - 封裝、繼承和多態(tài)。
但是在JavaScript的世界中,所有的這一切特性似乎都不存在。 因?yàn)镴avaScript本身不是面向?qū)ο蟮恼Z言,而是基于對(duì)象的語言。 這里面就有一些有趣的特性,比如JavaScript中所有事物都是對(duì)象, 包括字符串、數(shù)組、日期、數(shù)字,甚至是函數(shù),比如下面這個(gè)例子:
// 定義一個(gè)函數(shù) - add
function add(a, b) {
add.invokeTimes++;
return a + b;
}
// 因?yàn)楹瘮?shù)本身也是對(duì)象,這里為函數(shù)add定義一個(gè)屬性,用來記錄此函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)
add.invokeTimes = 0;
add(1 + 1);
add(2 + 3);
console.log(add.invokeTimes); // 2
模擬JavaScript中類和繼承
在面向?qū)ο蟮恼Z言中,我們使用類來創(chuàng)建一個(gè)自定義對(duì)象。然而JavaScript中所有事物都是對(duì)象,那么用什么辦法來創(chuàng)建自定義對(duì)象呢?
這就需要引入另外一個(gè)概念 - 原型(prototype),我們可以簡(jiǎn)單的把prototype看做是一個(gè)模版,新創(chuàng)建的自定義對(duì)象都是這個(gè)模版(prototype)的一個(gè)拷貝 (實(shí)際上不是拷貝而是鏈接,只不過這種鏈接是不可見,給人們的感覺好像是拷貝)。
讓我們看一下通過prototype創(chuàng)建自定義對(duì)象的一個(gè)例子:
// 構(gòu)造函數(shù)
function Person(name, sex) {
this.name = name;
this.sex = sex;
}
// 定義Person的原型,原型中的屬性可以被自定義對(duì)象引用
Person.prototype = {
getName: function() {
return this.name;
},
getSex: function() {
return this.sex;
}
}
這里我們把函數(shù)Person稱為構(gòu)造函數(shù),也就是創(chuàng)建自定義對(duì)象的函數(shù)??梢钥闯觯琂avaScript通過構(gòu)造函數(shù)和原型的方式模擬實(shí)現(xiàn)了類的功能。
創(chuàng)建自定義對(duì)象(實(shí)例化類)的代碼:
var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan"
var chun = new Person("ChunHua", "woman");
console.log(chun.getName()); // "ChunHua"
當(dāng)代碼var zhang = new Person("ZhangSan", "man")執(zhí)行時(shí),其實(shí)內(nèi)部做了如下幾件事情:
- 創(chuàng)建一個(gè)空白對(duì)象(new Object())。
- 拷貝Person.prototype中的屬性(鍵值對(duì))到這個(gè)空對(duì)象中(我們前面提到,內(nèi)部實(shí)現(xiàn)時(shí)不是拷貝而是一個(gè)隱藏的鏈接)。
- 將這個(gè)對(duì)象通過this關(guān)鍵字傳遞到構(gòu)造函數(shù)中并執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)。
- 將這個(gè)對(duì)象賦值給變量zhang。
為了證明prototype模版并不是被拷貝到實(shí)例化的對(duì)象中,而是一種鏈接的方式,請(qǐng)看如下代碼:
function Person(name, sex) {
this.name = name;
this.sex = sex;
}
Person.prototype.age = 20;
var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
console.log(zhang.age); // 20
// 覆蓋prototype中的age屬性
zhang.age = 19;
console.log(zhang.age); // 19
delete zhang.age;
// 在刪除實(shí)例屬性age后,此屬性值又從prototype中獲取
console.log(zhang.age); // 20
這種在JavaScript內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的隱藏的prototype鏈接,是JavaScript賴以生存的溫潤土壤, 也是模擬實(shí)現(xiàn)繼承的基礎(chǔ)。
如何在JavaScript中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的繼承?
下面的例子將創(chuàng)建一個(gè)雇員類Employee,它從Person繼承了原型prototype中的所有屬性。
function Employee(name, sex, employeeID) {
this.name = name;
this.sex = sex;
this.employeeID = employeeID;
}
// 將Employee的原型指向Person的一個(gè)實(shí)例
// 因?yàn)镻erson的實(shí)例可以調(diào)用Person原型中的方法, 所以Employee的實(shí)例也可以調(diào)用Person原型中的所有屬性。
Employee.prototype = new Person();
Employee.prototype.getEmployeeID = function() {
return this.employeeID;
};
var zhang = new Employee("ZhangSan", "man", "1234");
console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan
上面關(guān)于繼承的實(shí)現(xiàn)很粗糙,并且存在很多問題:
- 在創(chuàng)建Employee構(gòu)造函數(shù)和原型(以后簡(jiǎn)稱類)時(shí),就對(duì)Person進(jìn)行了實(shí)例化,這是不合適的。
- Employee的構(gòu)造函數(shù)沒法調(diào)用父類Person的構(gòu)造函數(shù),導(dǎo)致在Employee構(gòu)造函數(shù)中對(duì)name和sex屬性的重復(fù)賦值。
- Employee中的函數(shù)會(huì)覆蓋Person中的同名函數(shù),沒有重載的機(jī)制(和上一條是一個(gè)類型的問題)。
- 創(chuàng)建JavaScript類的語法過于零散,不如C#/Java中的語法優(yōu)雅。
- 實(shí)現(xiàn)中有constructor屬性的指向錯(cuò)誤,這個(gè)會(huì)在第二篇文章中討論。
我們會(huì)在第三章完善這個(gè)例子。
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