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面向對象與基于對象

幾乎每個開發人員都有面向對象語言（比如C++、C#、Java）的開發經驗。在傳統面向對象的語言中，有兩個非常重要的概念 - 類和實例。類定義了一類事物公共的行為和方法；而實例則是類的一個具體實現。我們還知道，面向對象編程有三個重要的概念 - 封裝、繼承和多態。

但是在JavaScript的世界中，所有的這一切特性似乎都不存在。因為JavaScript本身不是面向對象的語言，而是基于對象的語言。這里面就有一些有趣的特性，比如JavaScript中所有事物都是對象，包括字符串、數組、日期、數字，甚至是函數，比如下面這個例子：

    // 定義一個函數 - add
    function add(a, b) {
      add.invokeTimes++;
      return a + b;
    }
    // 因為函數本身也是對象，這里為函數add定義一個屬性，用來記錄此函數被調用的次數
    add.invokeTimes = 0;

    add(1 + 1);
    add(2 + 3);
    console.log(add.invokeTimes);  // 2

模擬JavaScript中類和繼承

在面向對象的語言中，我們使用類來創建一個自定義對象。然而JavaScript中所有事物都是對象，那么用什么辦法來創建自定義對象呢？

這就需要引入另外一個概念 - 原型（prototype），我們可以簡單的把prototype看做是一個模版，新創建的自定義對象都是這個模版（prototype）的一個拷貝（實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創建自定義對象的一個例子：

    // 構造函數
    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象引用
    Person.prototype = {
      getName: function() {
        return this.name;
      },
      getSex: function() {
        return this.sex;
      }
    }

這里我們把函數Person稱為構造函數，也就是創建自定義對象的函數。可以看出，JavaScript通過構造函數和原型的方式模擬實現了類的功能。
創建自定義對象（實例化類）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"

當代碼var zhang = new Person("ZhangSan", "man")執行時，其實內部做了如下幾件事情：

創建一個空白對象（new Object()）。
拷貝Person.prototype中的屬性（鍵值對）到這個空對象中（我們前面提到，內部實現時不是拷貝而是一個隱藏的鏈接）。
將這個對象通過this關鍵字傳遞到構造函數中并執行構造函數。
將這個對象賦值給變量zhang。

為了證明prototype模版并不是被拷貝到實例化的對象中，而是一種鏈接的方式，請看如下代碼：

    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內部實現的隱藏的prototype鏈接，是JavaScript賴以生存的溫潤土壤，也是模擬實現繼承的基礎。

如何在JavaScript中實現簡單的繼承？
下面的例子將創建一個雇員類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的一個實例
    // 因為Person的實例可以調用Person原型中的方法, 所以Employee的實例也可以調用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

上面關于繼承的實現很粗糙，并且存在很多問題：

在創建Employee構造函數和原型（以后簡稱類）時，就對Person進行了實例化，這是不合適的。
Employee的構造函數沒法調用父類Person的構造函數，導致在Employee構造函數中對name和sex屬性的重復賦值。
Employee中的函數會覆蓋Person中的同名函數，沒有重載的機制（和上一條是一個類型的問題）。
創建JavaScript類的語法過于零散，不如C#/Java中的語法優雅。
實現中有constructor屬性的指向錯誤，這個會在第二篇文章中討論。

我們會在第三章完善這個例子。

JavaScript繼承的實現

正因為JavaScript本身沒有完整的類和繼承的實現，并且我們也看到通過手工實現的方式存在很多問題，因此對于這個富有挑戰性的任務網上已經有很多實現了：

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

這個系列的文章將會逐一深入分析這些實現，最終達到對JavaScript中如何實現類和繼承有一個深入的了解。

下一章我們將會介紹在類實現中的相關知識，比如this、constructor、prototype等。

這一章我們將會重點介紹JavaScript中幾個重要的屬性（this、constructor、prototype），這些屬性對于我們理解如何實現JavaScript中的類和繼承起著至關重要的作用。

this

this表示當前對象，如果在全局作用范圍內使用this，則指代當前頁面對象window；如果在函數中使用this，則this指代什么是根據運行時此函數在什么對象上被調用。我們還可以使用apply和call兩個全局方法來改變函數中this的具體指向。

先看一個在全局作用范圍內使用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>

函數中的this是在運行時決定的，而不是函數定義時，如下：

  // 定義一個全局函數  function foo() {   console.log(this.fruit);  }  // 定義一個全局變量，等價于window.fruit = "apple";  var fruit = "apple";  // 此時函數foo中this指向window對象  // 這種調用方式和window.foo();是完全等價的  foo(); // "apple"  // 自定義一個對象，并將此對象的屬性foo指向全局函數foo  var pack = {   fruit: "orange",   foo: foo  };  // 此時函數foo中this指向window.pack對象  pack.foo(); // "orange"

全局函數apply和call可以用來改變函數中this的指向，如下：

  // 定義一個全局函數  function foo() {   console.log(this.fruit);  }    // 定義一個全局變量  var fruit = "apple";  // 自定義一個對象  var pack = {   fruit: "orange"  };    // 等價于window.foo();  foo.apply(window); // "apple"  // 此時foo中的this === pack  foo.apply(pack); // "orange"

注：apply和call兩個函數的作用相同，唯一的區別是兩個函數的參數定義不同。

因為在JavaScript中函數也是對象，所以我們可以看到如下有趣的例子：

  // 定義一個全局函數  function foo() {   if (this === window) {    console.log("this is window.");   }  }    // 函數foo也是對象，所以可以定義foo的屬性boo為一個函數  foo.boo = function() {   if (this === foo) {    console.log("this is foo.");   } else if (this === window) {    console.log("this is window.");   }  };  // 等價于window.foo();  foo(); // this is window.    // 可以看到函數中this的指向調用函數的對象  foo.boo(); // this is foo.    // 使用apply改變函數中this的指向  foo.boo.apply(window); // this is window.

prototype

我們已經在第一章中使用prototype模擬類和繼承的實現。 prototype本質上還是一個JavaScript對象。并且每個函數都有一個默認的prototype屬性。
如果這個函數被用在創建自定義對象的場景中，我們稱這個函數為構造函數。比如下面一個簡單的場景：

  // 構造函數  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中的數據類型 - 字符串（String）、數字（Number）、數組（Array）、對象（Object）、日期（Date）等。我們有理由相信，在JavaScript內部這些類型都是作為構造函數來實現的，比如：

  // 定義數組的構造函數，作為JavaScript的一種預定義類型  function Array() {   // ...  }    // 初始化數組的實例  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];

同時對數組操作的很多方法（比如concat、join、push）應該也是在prototype屬性中定義的。
實際上，JavaScript所有的固有數據類型都具有只讀的prototype屬性（這是可以理解的：因為如果修改了這些類型的prototype屬性，則哪些預定義的方法就消失了），但是我們可以向其中添加自己的擴展方法。

  // 向JavaScript固有類型Array擴展一個獲取最小值的方法  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的實例上調用min方法  console.log([1, 56, 34, 12].min()); // 1

注意：這里有一個陷阱，向Array的原型中添加擴展方法后，當使用for-in循環數組時，這個擴展方法也會被循環出來。
下面的代碼說明這一點（假設已經向Array的原型中擴展了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始終指向創建當前對象的構造函數。比如下面例子：

  // 等價于 var foo = new Array(1, 56, 34, 12);  var arr = [1, 56, 34, 12];  console.log(arr.constructor === Array); // true  // 等價于 var foo = new Function();  var Foo = function() { };  console.log(Foo.constructor === Function); // true  // 由構造函數實例化一個obj對象  var obj = new Foo();  console.log(obj.constructor === Foo); // true    // 將上面兩段代碼合起來，就得到下面的結論  console.log(obj.constructor.constructor === Function); // true

但是當constructor遇到prototype時，有趣的事情就發生了。
我們知道每個函數都有一個默認的屬性prototype，而這個prototype的constructor默認指向這個函數。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果  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // true

當時當我們重新定義函數的prototype時（注意：和上例的區別，這里不是修改而是覆蓋）， constructor的行為就有點奇怪了，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？
原來是因為覆蓋Person.prototype時，等價于進行如下代碼操作：

  Person.prototype = new Object({   getName: function() {    return this.name;   }  });

而constructor始終指向創建自身的構造函數，所以此時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

下一章我們將會對第一章提到的Person-Employee類和繼承的實現進行完善。

posted @ 2009-07-08 16:30 三生石上閱讀(512) | 評論 (1) | 編輯JavaScript繼承詳解（一）