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javascript 面向?qū)ο笕吕砭氈當(dāng)?shù)據(jù)的封裝

 更新時間:2009年12月03日 19:15:49   作者:  
JavaScript 是一種非常靈活的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言,它與傳統(tǒng)的強(qiáng)類型的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言(如 C++,Java,C# 等)有很大不同,所以要實(shí)現(xiàn)如 C++、java、C# 當(dāng)中的一些特性就需要換一種思考方式來解決。
今天主要討論如何在 JavaScript 腳本中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝(encapsulation)。
數(shù)據(jù)封裝說的簡單點(diǎn)就是把不希望調(diào)用者看見的內(nèi)容隱藏起來。它是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的三要素之首,其它兩個是繼承和多態(tài),關(guān)于它們的內(nèi)容在后面再討論。
關(guān)于數(shù)據(jù)封裝的實(shí)現(xiàn),在 C++、Java、C# 等語言中是通過 public、private、static 等關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)的。在 JavaScript 則采用了另外一種截然不同的形式。在討論如何具體實(shí)現(xiàn)某種方式的數(shù)據(jù)封裝前,我們先說幾個簡單的,大家所熟知卻又容易忽略的 JavaScript 的概念。
1 幾個基本概念
1.1 變量定義
在 JavaScript 語言中,是通過 var 關(guān)鍵字來定義變量的。
但是如果我們直接給一個沒有使用 var 定義的變量賦值,那么這個變量就會成為全局變量。
一般情況下,我們應(yīng)該避免使用沒有用 var 定義的變量,主要原因是它會影響程序的執(zhí)行效率,因為存取全局變量速度比局部變量要慢得多。
但是這種用法可以保證我們的變量一定是全局變量。
另外,為了保證速度,我們在使用全局變量時,可以通過 var 定義一個局部變量,然后將全局變量賦予之,由此可以得到一個全局變量的局部引用。
1.2 變量類型
沒有定義的變量,類型為 undefined。
變量的值可以是函數(shù)。
函數(shù)在 JavaScript 中可以充當(dāng)類的角色。
1.3 變量作用域
變量作用域是指變量生存周期的有效范圍。
單純用 { } 創(chuàng)建的塊不能創(chuàng)建作用域。
with 將它包含的對象作用域添加到當(dāng)前作用域鏈中,但 with 不創(chuàng)建新的作用域。with 塊結(jié)束后,會將對象作用域從當(dāng)前作用域鏈中刪除。
try-catch 中,catch 的錯誤對象只在 catch 塊中有效,但 catch 塊中定義的變量屬于當(dāng)前作用域。
其它如 if、for、for-in、while、do-while、switch 等控制語句創(chuàng)建的塊不能創(chuàng)建作用域。
用 function 創(chuàng)建的函數(shù),會創(chuàng)建一個新的作用域添加到當(dāng)前作用域中。
2 封裝
下面我們就來討論具體的封裝。首先說一下大家最熟悉的幾種封裝:私有實(shí)例成員、公有實(shí)例成員和公有靜態(tài)成員。最后會討論一下大家所不熟悉的私有靜態(tài)成員和靜態(tài)類的封裝辦法。因為下面要討論的是面向?qū)ο缶幊?,所有?dāng)函數(shù)作為類來定義和使用時,我們暫且將其成為類。
2.1 私有實(shí)例成員
私有實(shí)例成員在 JavaScript 中實(shí)際上可以用函數(shù)內(nèi)的局部變量來實(shí)現(xiàn),它相當(dāng)于類的私有實(shí)例成員。例如:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class1 = function() {
// private fields
var m_first = 1;
var m_second = 2;
// private methods
function method1() {
alert(m_first);
}
var method2 = function() {
alert(m_second);
}
// constructor
{
method1();
method2();
}
}
var o = new class1();
// error
alert(o.m_first);
o.method1();

這里 m_first 和 m_second 是 class1 的兩個私有實(shí)例字段,method1 和 method2 是兩個私有實(shí)例方法。他們只能在該類的對象內(nèi)部被使用,在對象外無法使用。
這里大家會發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建私有方法有兩種方式,一種是直接在類中定義方法,另一種是先定義一個局部變量(私有實(shí)例字段),然后定義一個匿名方法賦值給它。
直接在類中定義方法,則該方法的作用域就是這個類,因此這個方法在此類外不能夠被訪問,而它又可以存取類中所有的私有實(shí)例字段,這就保證了這是個私有實(shí)例方法。
第二種創(chuàng)建私有實(shí)例方法的方式跟第一種方式的效果是一樣的,但是第二種方式更靈活一些。
你應(yīng)該還會注意到,class1 中把構(gòu)造器代碼用 { } 括起來了,這樣做雖然沒有必要,但是代碼看上去更加清晰。
關(guān)于這段構(gòu)造器代碼,還有兩點(diǎn)需要說明的地方:
1、構(gòu)造器代碼必須放在整個類定義的最后,這樣做是為了保證在它當(dāng)中被調(diào)用的方法都已經(jīng)被定義了。因為 JavaScript 是解釋型語言,所以,它會按照從上到下的順序執(zhí)行,因此,如果構(gòu)造器代碼放在其它方法定義的前面,則執(zhí)行到調(diào)用語句時找不到要調(diào)用的方法,就會出錯。
2、我們已經(jīng)知道 { } 創(chuàng)建的塊不會改變作用域,因此如果在這樣的構(gòu)造器代碼中創(chuàng)建局部變量,實(shí)際上是在整個類中創(chuàng)建私有實(shí)例成員,所以,如果需要用到局部變量,應(yīng)當(dāng)定義一個私有實(shí)例方法,例如可以命名為 constructor(),在 constructor() 這個私有實(shí)例方法中定義局部變量和原來 { } 構(gòu)造器中要執(zhí)行的代碼,然后在類的最后直接調(diào)用它就可以了。所以更好的寫法是這樣的:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class1 = function() {
// private fields
var m_first = 1;
var m_second = 2;
// private methods
function constructor() {
method1();
method2();
}
function method1() {
alert(m_first);
}
var method2 = function() {
alert(m_second);
}
constructor();
}
var o = new class1();
// error
alert(o.m_first);
o.method1();

最后,你可能還會發(fā)現(xiàn) class1 的定義我們沒有用 var,這樣做我們就可以保證它是個全局的類了。
2.2 公有實(shí)例成員
公有實(shí)例成員可以通過兩種方式來創(chuàng)建,我們先來看下面這個例子:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class2 = function() {
// private fields
var m_first = 1;
var m_second = 2;
// private methods
function method1() {
alert(m_first);
}
var method2 = function() {
alert(m_second);
}
// public fields
this.first = "first";
this.second = ['s','e','c','o','n','d'];

// public methods
this.method1 = method2;

this.method2 = function() {
alert(this.second);
}
// constructor
{
method1();
method2();
}
}
// public method
class1.prototype.method3 = function() {
alert(this.first);
}

var o = new class2();

o.method1();
o.method2();
o.method3();
alert(o.first);

我們發(fā)現(xiàn)這個例子是在 class1 的例子上做了一些補(bǔ)充。給它添加了公有實(shí)例字段和公有實(shí)例方法,我們把它們通稱為公有實(shí)例成員。
我們應(yīng)該已經(jīng)發(fā)現(xiàn),創(chuàng)建公有實(shí)例成員其實(shí)很簡單,一種方式是通過在類中給 this.memberName 來賦值,如果值是函數(shù)之外的類型,那就是個公有實(shí)例字段,如果值是函數(shù)類型,那就是公有實(shí)例方法。另外一種方式則是通過給 className.prototype.memberName 賦值,可賦值的類型跟 this.memberName 是相同的。
到底是通過 this 方式定義好呢,還是通過 prototype 方式定義好呢?
其實(shí)它們各有各的用途,它們之間不是誰比誰更好的關(guān)系。在某些情況下,我們只能用其中特定的一種方式來定義公有實(shí)例成員,而不能夠使用另一種方式。原因在于它們實(shí)際上是有區(qū)別的:
1、prototype 方式只應(yīng)該在類外定義。this 方式只能在類中定義。
2、prototype 方式如果在類中定義時,則存取私有實(shí)例成員時,總是存取最后一個對象實(shí)例中的私有實(shí)例成員。
3、prototype 方式定義的公有實(shí)例成員是創(chuàng)建在類的原型之上的成員。this 方式定義的公有實(shí)例成員,是直接創(chuàng)建在類的實(shí)例對象上的成員。
基于前兩點(diǎn)區(qū)別,我們可以得到這樣的結(jié)論:如果要在公有實(shí)例方法中存取私有實(shí)例成員,那么必須用 this 方式定義。
關(guān)于第三點(diǎn)區(qū)別,我們后面在討論繼承時再對它進(jìn)行更深入的剖析。這里只要知道有這個區(qū)別就可以了。
我們還會發(fā)現(xiàn),公有實(shí)例成員和私有實(shí)例成員名字是可以相同的,這樣不會有沖突嗎?
當(dāng)然不會。原因在于它們的存取方式不同,公有實(shí)例成員在類中存取時,必須要用 this. 前綴來引用。而私有實(shí)例成員在類中存取時,不使用也不能夠使用 this. 前綴來存取。而在類外存取時,只有公有成員是可以通過類的實(shí)例對象存取的,私有成員無法存取。
2.3 公有靜態(tài)成員
公有靜態(tài)成員的定義很簡單,例如:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class3 = function() {
// private fields
var m_first = 1;
var m_second = 2;
// private methods
function method1() {
alert(m_first);
}
var method2 = function() {
alert(m_second);
}
// constructor
{
method1();
method2();
}
}

// public static field
class3.field1 = 1;

// public static method
class3.method1 = function() {
alert(class3.field1);
}

class3.method1();

這個例子的 class3 跟 class1 很像。不同的是 class3 的外面,我們又給 class3 定義了一個靜態(tài)字段和靜態(tài)方法。
定義的方式就是給 className.memberName 直接賦值。
這里定義的靜態(tài)字段和靜態(tài)方法都是可以被直接通過類名引用來存取的,而不需要創(chuàng)建對象。因此它們是公有靜態(tài)成員。
不過有點(diǎn)要記住,一定不要將公有靜態(tài)成員定義在它所在的類的內(nèi)部,否則你會得到非你所期望的結(jié)果。我們可以看下面這個例子:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class4 = function() {
// private fields
var m_first = 1;
var m_second = 2;

var s_second = 2;

// private methods
function method1() {
alert(m_first);
}
var method2 = function() {
alert(m_second);
}
class4.method1 = function() {
s_second++;
}
class4.method2 = function() {
alert(s_second);
}
}
var o1 = new class4();
class4.method2(); // 2
class4.method1();
class4.method2(); // 3
var o2 = new class4();
class4.method2(); // 2
class4.method1();
class4.method2(); // 3

這個例子中,我們期望 s_second 能夠扮演一個私有靜態(tài)成員的角色,但是輸出結(jié)果卻不是我們所期望的。我們會發(fā)現(xiàn) s_second 實(shí)際上是 class4 的一個私有實(shí)例成員,而不是私有靜態(tài)成員。而 class4 的 method1 和 method2 所存取的私有成員總是類的最后一個實(shí)例對象中的這個私有實(shí)例成員。
問題出在哪兒呢?
問題出在每次通過 new class4() 創(chuàng)建一個對象實(shí)例時,class4 中的所有語句都會重新執(zhí)行,因此,s_second 被重置,并成為新對象中的一個私有實(shí)例成員。而 class4.method1 和 class4.method2 也被重新定義了,而這個定義也將它們的變量作用域切換到了最后一個對象上來。這與把通過 prototype 方式創(chuàng)建的公有實(shí)例方法定義在類的內(nèi)部而產(chǎn)生的錯誤是一樣的。
所以,一定不要將公有靜態(tài)成員定義在它所在的類的內(nèi)部!也不要把通過 prototype 方式創(chuàng)建的公有實(shí)例方法定義在類的內(nèi)部!
那如何定義一個私有靜態(tài)成員呢?
2.4 私有靜態(tài)成員
前面在基本概念里我們已經(jīng)清楚了,只有用 function 創(chuàng)建函數(shù),才能創(chuàng)建一個新的作用域,而要創(chuàng)建私有成員(不論是靜態(tài)成員,還是實(shí)例成員),都需要通過創(chuàng)建新的作用域才能夠起到數(shù)據(jù)隱藏的目的。下面所采用的方法就是基于這一點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)現(xiàn)私有靜態(tài)成員是通過創(chuàng)建一個匿名函數(shù)函數(shù)來創(chuàng)建一個新的作用域來實(shí)現(xiàn)的。
通常我們使用匿名函數(shù)時都是將它賦值給一個變量,然后通過這個變量引用該匿名函數(shù)。這種情況下,該匿名函數(shù)可以被反復(fù)調(diào)用或者作為類去創(chuàng)建對象。而這里,我們創(chuàng)建的匿名函數(shù)不賦值給任何變量,在它創(chuàng)建后立即執(zhí)行,或者立即實(shí)例化為一個對象,并且該對象也不賦值給任何變量,這種情況下,該函數(shù)本身或者它實(shí)例化后的對象都不能夠被再次存取,因此它唯一的作用就是創(chuàng)建了一個新的作用域,并隔離了它內(nèi)部的所有局部變量和函數(shù)。因此,這些局部變量和函數(shù)就成了我們所需要的私有靜態(tài)成員。而這個立即執(zhí)行的匿名函數(shù)或者立即實(shí)例化的匿名函數(shù)我們稱它為靜態(tài)封裝環(huán)境。
下面我們先來看通過直接調(diào)用匿名函數(shù)方式來創(chuàng)建帶有私有靜態(tài)成員的類的例子:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class5 = (function() {
// private static fields
var s_first = 1;
var s_second = 2;

// private static methods
function s_method1() {
s_first++;
}
var s_second = 2;

function constructor() {
// private fields
var m_first = 1;
javascript面向?qū)ο笕吕砭殻ǘ?
var m_second = 2;

// private methods
function method1() {
alert(m_first);
}
var method2 = function() {
alert(m_second);
}

// public fields
this.first = "first";
this.second = ['s','e','c','o','n','d'];

// public methods
this.method1 = function() {
s_second--;
}

this.method2 = function() {
alert(this.second);
}

// constructor
{
s_method1();
this.method1();
}
}
// public static methods
constructor.method1 = function() {
s_first++;
alert(s_first);
}
constructor.method2 = function() {
alert(s_second);
}

return constructor;
})();

var o1 = new class5();
class5.method1();
class5.method2();
o1.method2();
var o2 = new class5();
class5.method1();
class5.method2();
o2.method2();
這個例子中,通過
(function() {
...
function contructor () {
...
}
return constructor;
})();

來創(chuàng)建了一個靜態(tài)封裝環(huán)境,實(shí)際的類是在這個環(huán)境中定義的,并且在最后通過 return 語句將最后的類返回給我們的全局變量 class5,然后我們就可以通過 class5 來引用這個帶有靜態(tài)私有成員的類了。
為了區(qū)分私有靜態(tài)成員和私有實(shí)例成員,我們在私有靜態(tài)成員前面用了 s_ 前綴,在私有實(shí)例成員前面加了 m_ 前綴,這樣避免了重名,因此在對象中總是可以存取私有靜態(tài)成員的。
但是這種命名方式不是必須的,只是推薦的,私有靜態(tài)成員可以跟私有實(shí)例成員同名,在重名的情況下,在類構(gòu)造器和在類中定義的實(shí)例方法中存取的都是私有實(shí)例成員,在靜態(tài)方法(不論是公有靜態(tài)方法還是私有靜態(tài)方法)中存取的都是私有靜態(tài)成員。
在類外并且在靜態(tài)封裝環(huán)境中通過 prototype 方式定義的公有實(shí)例方法存取的是私有靜態(tài)成員。
在靜態(tài)封裝環(huán)境外定義的公有靜態(tài)方法和通過 prototype 方式定義的公有實(shí)例方法無法直接存取私有靜態(tài)成員。
另外一種方式通過直接實(shí)例化匿名函數(shù)方式來創(chuàng)建帶有私有靜態(tài)成員的類的例子跟上面的例子很相似:
復(fù)制代碼 代碼如下:

new function() {
// private static fields
var s_first = 1;
var s_second = 2;

// private static methods
function s_method1() {
s_first++;
}
var s_second = 2;

class6 = function() {
// private fields
var m_first = 1;
var m_second = 2;

// private methods
function method1() {
alert(m_first);
}
var method2 = function() {
alert(m_second);
}

// public fields
this.first = "first";
this.second = ['s','e','c','o','n','d'];

// public methods
this.method1 = function() {
s_second--;
}

this.method2 = function() {
alert(this.second);
}

// constructor
{
s_method1();
this.method1();
}
}
// public static methods
class6.method1 = function() {
s_first++;
alert(s_first);
}
class6.method2 = function() {
alert(s_second);
}
};

var o1 = new class6();
class6.method1();
class6.method2();
o1.method2();
var o2 = new class6();
class6.method1();
class6.method2();
o2.method2();

這個例子的結(jié)果跟通過第一種方式創(chuàng)建的例子是相同的。只不過它的靜態(tài)封裝環(huán)境是這樣的:
new function() {
...
};
在這里,該函數(shù)沒有返回值,并且對于 class5 的定義是直接在靜態(tài)封裝環(huán)境內(nèi)部通過給一個沒有用 var 定義的變量賦值的方式實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)然,也完全可以在
(function() {
...
})();
這種方式中,不給該函數(shù)定義返回值,而直接在靜態(tài)封裝環(huán)境內(nèi)部通過給一個沒有用 var 定義的變量賦值的方式來實(shí)現(xiàn)帶有私有靜態(tài)成員的類的定義。
這兩種方式在這里是等價的。
2.5 靜態(tài)類
所謂的靜態(tài)類,是一種不能夠被實(shí)例化,并且只包含有靜態(tài)成員的類。
在 JavaScript 中我們通過直接實(shí)例化一個匿名函數(shù)的對象,就可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)類了。例如:
復(fù)制代碼 代碼如下:

class7 = new function() {
// private static fields
var s_first = 1;
var s_second = 2;
// private static method
function method1() {
alert(s_first);
}
// public static method
this.method1 = function() {
method1();
alert(s_second);
}
}
class7.method1();

大家會發(fā)現(xiàn),class7 其實(shí)就是個對象,只不過這個對象所屬的是匿名類,該類在創(chuàng)建完 class7 這個對象后,就不能再被使用了。而 class7 不是一個 function,所以不能夠作為一個類被實(shí)例化,因此,這里它就相當(dāng)于一個靜態(tài)類了。

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