JavaScript面向对象编程深入分析

开发 前端
学习Javascript,最难的地方是什么?我觉得,Object(对象)最难。因为Javascript的Object模型很独特,和其他语言都不一样,初学者不容易掌握。

一. Javascript 面向对象编程:封装

Javascript是一种基于对象(object-based)的语言,你遇到的所有东西几乎都是对象。但是,它又不是一种真正的面向对象编程(OOP)语言,因为它的语法中没有class(类)。

那么,如果我们要把"属性"(property)和"方法"(method),封装成一个对象,甚至要从原型对象生成一个实例对象,我们应该怎么做呢?

1. 生成对象的原始模式

假定我们把猫看成一个对象,它有"名字"和"颜色"两个属性。

  1. var Cat = {  
  2.     name : '',  
  3.     color : '' 
  4.   } 

现在,我们需要根据这个原型对象,生成两个实例对象。

  1. var cat1 = {}; // 创建一个空对象  
  2.     cat1.name = "大毛"// 按照原型对象的属性赋值  
  3.     cat1.color = "黄色";  
  4.   var cat2 = {};  
  5.     cat2.name = "二毛";  
  6.     cat2.color = "黑色"

好了,这就是最简单的封装了。但是,这样的写法有两个缺点,一是如果多生成几个实例,写起来就非常麻烦;二是实例与原型之间,没有任何办法,可以看出有什么联系。

2. 原始模式的改进

我们可以写一个函数,解决代码重复的问题。

  1.  function Cat(name,color){  
  2.     return {  
  3.       name:name,  
  4.       color:color  
  5.     }  
  6.   } 

然后生成实例对象,就等于是在调用函数:

  1. var cat1 = Cat("大毛","黄色");  
  2.   var cat2 = Cat("二毛","黑色"); 

这种方法的问题依然是,cat1和cat2之间没有内在的联系,不能反映出它们是同一个原型对象的实例。

3. 构造函数模式

为了解决从原型对象生成实例的问题,Javascript提供了一个构造函数(Constructor)模式。

所谓"构造函数",其实就是一个普通函数,但是内部使用了this变量。对构造函数使用new运算符,就能生成实例,并且this变量会绑定在实例对象上。

比如,猫的原型对象现在可以这样写,

  1. function Cat(name,color){  
  2. this.name=name;  
  3. this.color=color;  
  4. }  
  5.  

我们现在就可以生成实例对象了。

  1. var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  2. var cat2 = new Cat("二毛","黑色");  
  3. alert(cat1.name); // 大毛  
  4. alert(cat1.color); // 黄色  

这时cat1和cat2会自动含有一个constructor属性,指向它们的构造函数。

  1. alert(cat1.constructor == Cat); //true  
  2. alert(cat2.constructor == Cat); //true  

Javascript还提供了一个instanceof运算符,验证原型对象与实例对象之间的关系。

  1. alert(cat1 instanceof Cat); //true  
  2. alert(cat2 instanceof Cat); //true  

4. 构造函数模式的问题

构造函数方法很好用,但是存在一个浪费内存的问题。

请看,我们现在为Cat对象添加一个不变的属性"type"(种类),再添加一个方法eat(吃老鼠)。那么,原型对象Cat就变成了下面这样:

  1.  function Cat(name,color){  
  2.     this.name = name;  
  3.     this.color = color;  
  4.     this.type = "猫科动物";  
  5.     this.eat = function(){alert("吃老鼠");};  
  6.   } 

还是采用同样的方法,生成实例:

  1.  var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  2.   var cat2 = new Cat ("二毛","黑色");  
  3.   alert(cat1.type); // 猫科动物  
  4.   cat1.eat(); // 吃老鼠 

表面上好像没什么问题,但是实际上这样做,有一个很大的弊端。那就是对于每一个实例对象,type属性和eat()方法都是一模一样的内容,每一次生成一个实例,都必须为重复的内容,多占用一些内存。这样既不环保,也缺乏效率。

  1. alert(cat1.eat == cat2.eat); //false 

能不能让type属性和eat()方法在内存中只生成一次,然后所有实例都指向那个内存地址呢?回答是可以的。

5. Prototype模式

Javascript规定,每一个构造函数都有一个prototype属性,指向另一个对象。这个对象的所有属性和方法,都会被构造函数的实例继承。

这意味着,我们可以把那些不变的属性和方法,直接定义在prototype对象上。

  1.  function Cat(name,color){  
  2.     this.name = name;  
  3.     this.color = color;  
  4.   }  
  5.   Cat.prototype.type = "猫科动物";  
  6.   Cat.prototype.eat = function(){alert("吃老鼠")}; 

然后,生成实例。

  1. var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  2.   var cat2 = new Cat("二毛","黑色");  
  3.   alert(cat1.type); // 猫科动物  
  4.   cat1.eat(); // 吃老鼠 

这时所有实例的type属性和eat()方法,其实都是同一个内存地址,指向prototype对象,因此就提高了运行效率。

  1.  alert(cat1.eat == cat2.eat); //true 

6. Prototype模式的验证方法

6.1 isPrototypeOf()

这个方法用来判断,某个proptotype对象和某个实例之间的关系。

  1. alert(Cat.prototype.isPrototypeOf(cat1)); //true  
  2. alert(Cat.prototype.isPrototypeOf(cat2)); //true 

6.2 hasOwnProperty()

每个实例对象都有一个hasOwnProperty()方法,用来判断某一个属性到底是本地属性,还是继承自prototype对象的属性。

  1. alert(cat1.hasOwnProperty("name")); // true  
  2. alert(cat1.hasOwnProperty("type")); // false 

6.3 in运算符

in运算符可以用来判断,某个实例是否含有某个属性,不管是不是本地属性。

  1. alert("name" in cat1); // true  
  2. alert("type" in cat1); // true 

in运算符还可以用来遍历某个对象的所有属性。

  1. for(var prop in cat1) { alert("cat1["+prop+"]="+cat1[prop]); } 

#p#

二. Javascript 面向对象编程:构造函数的继承

本节主要介绍,如何生成一个"继承"多个对象的实例。

比如,现在有一个"动物"对象的构造函数,

  1. function Animal(){  
  2.     this.species = "动物";  
  3.   } 

还有一个"猫"对象的构造函数,

  1. function Cat(name,color){  
  2.     this.name = name;  
  3.     this.color = color;  
  4.   } 

怎样才能使"猫"继承"动物"呢?

1. 构造函数绑定

最简单的方法,大概就是使用call或apply方法,将父对象的构造函数绑定在子对象上,也就是在子对象构造函数中加一行:

  1.  function Cat(name,color){  
  2.     Animal.apply(this, arguments);  
  3.     this.name = name;  
  4.     this.color = color;  
  5.   }  
  6.   var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  7.   alert(cat1.species); // 动物 

2. prototype模式

更常见的做法,则是使用prototype属性。

如果"猫"的prototype对象,指向一个Animal的实例,那么所有"猫"的实例,就能继承Animal了。

  1. Cat.prototype = new Animal();  
  2. Cat.prototype.constructor = Cat;  
  3. var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  4. alert(cat1.species); // 动物 

代码的第一行,我们将Cat的prototype对象指向一个Animal的实例。

  1. Cat.prototype = new Animal(); 

它相当于完全删除了prototype 对象原先的值,然后赋予一个新值。但是,第二行又是什么意思呢?

  1. Cat.prototype.constructor = Cat; 

原来,任何一个prototype对象都有一个constructor属性,指向它的构造函数。也就是说,Cat.prototype 这个对象的constructor属性,是指向Cat的。

我们在前一步已经删除了这个prototype对象原来的值,所以新的prototype对象没有constructor属性,所以我们必须手动加上去,否则后面的"继承链"会出问题。这就是第二行的意思。

总之,这是很重要的一点,编程时务必要遵守。下文都遵循这一点,即如果替换了prototype对象,

  1. o.prototype = {}; 

那么,下一步必然是为新的prototype对象加上constructor属性,并将这个属性指回原来的构造函数。

  1. o.prototype.constructor = o; 

3. 直接继承prototype

由于Animal对象中,不变的属性都可以直接写入Animal.prototype。所以,我们也可以让Cat()跳过 Animal(),直接继承Animal.prototype。

现在,我们先将Animal对象改写:

  1. function Animal(){ }  
  2. Animal.prototype.species = "动物"

然后,将Cat的prototype对象,然后指向Animal的prototype对象,这样就完成了继承。

  1. Cat.prototype = Animal.prototype;  
  2. CatCat.prototype.constructor = Cat;  
  3. var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  4. alert(cat1.species); // 动物 

与前一种方法相比,这样做的优点是效率比较高(不用执行和建立Animal的实例了),比较省内存。缺点是 Cat.prototype和Animal.prototype现在指向了同一个对象,那么任何对Cat.prototype的修改,都会反映到Animal.prototype。

所以,上面这一段代码其实是有问题的。请看第二行

  1. Cat.prototype.constructor = Cat; 

这一句实际上把Animal.prototype对象的constructor属性也改掉了!

  1. alert(Animal.prototype.constructor); // Cat 

4. 利用空对象作为中介

由于"直接继承prototype"存在上述的缺点,所以可以利用一个空对象作为中介。

  1. var F = function(){};  
  2. F.prototype = Animal.prototype;  
  3. Cat.prototype = new F();  
  4. Cat.prototype.constructor = Cat; 

F是空对象,所以几乎不占内存。这时,修改Cat的prototype对象,就不会影响到Animal的prototype对象。

  1. alert(Animal.prototype.constructor); // Animal 

5. prototype模式的封装函数

我们将上面的方法,封装成一个函数,便于使用。

  1. function extend(Child, Parent) {  
  2.  
  3.     var F = function(){};  
  4.     F.prototype = Parent.prototype;  
  5.     Child.prototype = new F();  
  6.     Child.prototype.constructor = Child;  
  7.     Child.uber = Parent.prototype;  
  8.   } 

使用的时候,方法如下

  1. extend(Cat,Animal);  
  2. var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  3. alert(cat1.species); // 动物 

这个extend函数,就是YUI库如何实现继承的方法。

另外,说明一点。函数体最后一行

  1. Child.uber = Parent.prototype; 

意思是为子对象设一个uber属性,这个属性直接指向父对象的prototype属性。这等于是在子对象上打开一条通道,可以直接调用父对象的方法。这一行放在这里,只是为了实现继承的完备性,纯属备用性质。

6. 拷贝继承

上面是采用prototype对象,实现继承。我们也可以换一种思路,纯粹采用"拷贝"方法实现继承。简单说,如果把父对象的所有属性和方法,拷贝进子对象,不也能够实现继承吗?

首先,还是把Animal的所有不变属性,都放到它的prototype对象上。

  1. function Animal(){}  
  2. Animal.prototype.species = "动物"

然后,再写一个函数,实现属性拷贝的目的。

  1. function extend2(Child, Parent) {  
  2.     var p = Parent.prototype;  
  3.     var c = Child.prototype;  
  4.     for (var i in p) {  
  5.       c[i] = p[i];  
  6.       }  
  7.     c.uber = p;  
  8.   } 

这个函数的作用,就是将父对象的prototype对象中的属性,一一拷贝给Child对象的prototype对象。

使用的时候,这样写:

  1. extend2(Cat, Animal);  
  2. var cat1 = new Cat("大毛","黄色");  
  3. alert(cat1.species); // 动物 

 

 

#p#

三. Javascript面向对象编程:非构造函数的继承

本节介绍不使用构造函数实现"继承"。

1. 什么是"非构造函数"的继承?

比如,现在有一个对象,叫做"中国人"。

  1.  var Chinese = {  
  2.     nation:'中国' 
  3.   }; 

还有一个对象,叫做"医生"。

  1.  var Doctor ={  
  2.     career:'医生' 
  3.   } 

请问怎样才能让"医生"去继承"中国人",也就是说,我怎样才能生成一个"中国医生"的对象?

这里要注意,这两个对象都是普通对象,不是构造函数,无法使用构造函数方法实现"继承"。

2. object()方法

json格式的发明人Douglas Crockford,提出了一个object()函数,可以做到这一点。

  1. function object(o) {  
  2.     function F() {}  
  3.     F.prototype = o;  
  4.     return new F();  
  5.   } 

这个object()函数,其实只做一件事,就是把子对象的prototype属性,指向父对象,从而使得子对象与父对象连在一起。

使用的时候,第一步先在父对象的基础上,生成子对象:

  1. var Doctor = object(Chinese); 

然后,再加上子对象本身的属性:

  1.  Doctor.career = '医生'

这时,子对象已经继承了父对象的属性了。

  1.  alert(Doctor.nation); //中国 

3. 浅拷贝

除了使用"prototype链"以外,还有另一种思路:把父对象的属性,全部拷贝给子对象,也能实现继承。

下面这个函数,就是在做拷贝:

  1. function extendCopy(p) {  
  2.     var c = {};  
  3.     for (var i in p) {   
  4.       c[i] = p[i];  
  5.     }  
  6.     c.uber = p;  
  7.     return c;  
  8.   } 

使用的时候,这样写:

  1. var Doctor = extendCopy(Chinese);  
  2. Doctor.career = '医生';  
  3. alert(Doctor.nation); // 中国 

但是,这样的拷贝有一个问题。那就是,如果父对象的属性等于数组或另一个对象,那么实际上,子对象获得的只是一个内存地址,而不是真正拷贝,因此存在父对象被篡改的可能。

请看,现在给Chinese添加一个"出生地"属性,它的值是一个数组。

  1. Chinese.birthPlaces = ['北京','上海','香港']; 

通过extendCopy()函数,Doctor继承了Chinese。

  1. var Doctor = extendCopy(Chinese); 

然后,我们为Doctor的"出生地"添加一个城市:

  1. Doctor.birthPlaces.push('厦门'); 

发生了什么事?Chinese的"出生地"也被改掉了!

  1. alert(Doctor.birthPlaces); //北京, 上海, 香港, 厦门  
  2. alert(Chinese.birthPlaces); //北京, 上海, 香港, 厦门 

所以,extendCopy()只是拷贝基本类型的数据,我们把这种拷贝叫做"浅拷贝"。这是早期jQuery实现继承的方式。

4. 深拷贝

所谓"深拷贝",就是能够实现真正意义上的数组和对象的拷贝。它的实现并不难,只要递归调用"浅拷贝"就行了。

  1. function deepCopy(p, c) {  
  2.     var c = c || {};  
  3.     for (var i in p) {  
  4.       if (typeof p[i] === 'object') {  
  5.         c[i] = (p[i].constructor === Array) ? [] : {};  
  6.         deepCopy(p[i], c[i]);  
  7.       } else {  
  8.          c[i] = p[i];  
  9.       }  
  10.     }  
  11.     return c;  
  12.   } 

使用的时候这样写:

  1.  var Doctor = deepCopy(Chinese); 

现在,给父对象加一个属性,值为数组。然后,在子对象上修改这个属性:

  1. Chinese.birthPlaces = ['北京','上海','香港'];  
  2. Doctor.birthPlaces.push('厦门'); 

这时,父对象就不会受到影响了。

  1. alert(Doctor.birthPlaces); //北京, 上海, 香港, 厦门  
  2. alert(Chinese.birthPlaces); //北京, 上海, 香港 

目前,jQuery库使用的就是这种继承方法。

原文链接:http://www.ruanyifeng.com/blog/2010/05/object-oriented_javascript_encapsulation.html

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责任编辑:陈贻新 来源: 阮一峰的网络日志
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