Javascript 面向对象编程

作者: 陈皓  出处:http://coolshell.cn/articles/6441.html

Javascript是一个类C的语言,他的面向对象的东西相对于C++/Java比较奇怪,但是其的确相当的强大,在 Todd 同学的“对象的消息模型”一文中我们已经可以看到一些端倪了。这两天有个前同事总在问我Javascript面向对象的东西,所以,索性写篇文章让他看去吧,这里这篇文章主要想从一个整体的解度来说明一下Javascript的面向对象的编程。(成文比较仓促,应该有不准确或是有误的地方,请大家批评指正

初探

我们知道Javascript中的变量定义基本如下:

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var name = 'Chen Hao' ;;
var email = 'haoel(@)hotmail.com' ;
var website = 'http://coolshell.cn' ;

如果要用对象来写的话,就是下面这个样子:

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var chenhao = {
     name : 'Chen Hao' ,
     email : 'haoel(@)hotmail.com' ,
     website : 'http://coolshell.cn'
};

于是,我就可以这样访问:

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//以成员的方式
chenhao.name;
chenhao.email;
chenhao.website;
 
//以hash map的方式
chenhao[ "name" ];
chenhao[ "email" ];
chenhao[ "website" ];

关于函数,我们知道Javascript的函数是这样的:

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var doSomething = function (){
    alert( 'Hello World.' );
};

于是,我们可以这么干:

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var sayHello = function (){
    var hello = "Hello, I'm " + this .name
                 + ", my email is: " + this .email
                 + ", my website is: " + this .website;
    alert(hello);
};
 
//直接赋值,这里很像C/C++的函数指针
chenhao.Hello = sayHello;
 
chenhao.Hello();

相信这些东西都比较简单,大家都明白了。 可以看到javascript对象函数是直接声明,直接赋值,直接就用了。runtime的动态语言。

还有一种比如规范的写法是:

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//我们可以看到, 其用function来做class。
var Person = function (name, email, website){
     this .name = name;
     this .email = email;
     this .website = website;
 
     this .sayHello = function (){
         var hello = "Hello, I'm " + this .name  + ", \n" +
                     "my email is: " + this .email + ", \n" +
                     "my website is: " + this .website;
         alert(hello);
     };
};
 
var chenhao = new Person( "Chen Hao" , "[email protected]" ,
                                      "http://coolshell.cn" );
chenhao.sayHello();

顺便说一下,要删除对象的属性,很简单:

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delete chenhao[ 'email' ]

上面的这些例子,我们可以看到这样几点:

Javascript的数据和成员封装很简单。
Javascript function中的this指针很关键,如果没有的话,那就是局部变量或局部函数。
Javascript对象成员函数可以在使用时临时声明,并把一个全局函数直接赋过去就好了。
Javascript的成员函数可以在实例上进行修改,也就是说不同的实例的同一个函数名的行为和实现不一样。

属性配置 – Object.defineProperty

先看下面的代码:

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//创建对象
var chenhao = Object.create( null );
 
//设置一个属性
  Object.defineProperty( chenhao,
                 'name' , { value:  'Chen Hao' ,
                           writable:     true ,
                           configurable: true ,
                           enumerable:   true });
 
//设置多个属性
Object.defineProperties( chenhao,
     {
         'email'  : { value:  '[email protected]' ,
                      writable:     true ,
                      configurable: true ,
                      enumerable:   true },
         'website' : { value: 'http://coolshell.cn' ,
                      writable:     true ,
                      configurable: true ,
                      enumerable:   true }
     }
);

下面就说说这些属性配置是什么意思。

  • writable:这个属性的值是否可以改。
  • configurable:这个属性的配置是否可以改。
  • enumerable:这个属性是否能在for…in循环中遍历出来或在Object.keys中列举出来。
  • value:属性值。
  • get()/set(_value):get和set访问器。

Get/Set 选择器

关于get/set访问器,它的意思就是用get/set来取代value(其不能和value一起使用),示例如下:

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var  age = 0;
Object.defineProperty( chenhao,
             'age' , {
                       get: function () { return age+1;},
                       set: function (value) {age = value;}
                       enumerable : true ,
                       configurable : true
                     }
);
chenhao.age = 100; //调用set
alert(chenhao.age); //调用get 输出101;

我们再看一个更为实用的例子——利用已有的属性(age)通过get和set构造新的属性(birth_year):

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Object.defineProperty( chenhao,
             'birth_year' ,
             {
                 get: function () {
                     var d = new Date();
                     var y = d.getFullYear();
                     return ( y - this .age );
                 },
                 set: function (year) {
                     var d = new Date();
                     var y = d.getFullYear();
                     this .age = y - year;
                 }
             }
);
 
alert(chenhao.birth_year);
chenhao.birth_year = 2000;
alert(chenhao.age);

这样做好像有点麻烦,你说,我为什么不写成下面这个样子:

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var chenhao = {
     name: "Chen Hao" ,
     email: "[email protected]" ,
     website: "http://coolshell.cn" ,
     age: 100,
     get birth_year() {
         var d = new Date();
         var y = d.getFullYear();
         return ( y - this .age );
     },
     set birth_year(year) {
         var d = new Date();
         var y = d.getFullYear();
         this .age = y - year;
     }
 
};
alert(chenhao.birth_year);
chenhao.birth_year = 2000;
alert(chenhao.age);

是的,你的确可以这样的,不过通过defineProperty()你可以干这些事:
1)设置如 writable,configurable,enumerable 等这类的属性配置。
2)动态地为一个对象加属性?比如:一些HTML的DOM对像。

查看对象属性配置

如果查看并管理对象的这些配置,下面有个程序可以输入这些东西:

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//列出对象的属性.
function listProperties(obj)
{
     var newLine = "
"
;
     var names = Object.getOwnPropertyNames(obj);
     for ( var i = 0; i < names.length; i++) {
         var prop = names[i];
         document.write(prop + newLine);
 
         // 列出对象的属性配置(descriptor)动用getOwnPropertyDescriptor函数。
         var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, prop);
         for ( var attr in descriptor) {
             document.write( "..." + attr + ': ' + descriptor[attr]);
             document.write(newLine);
         }
         document.write(newLine);
     }
}
 
listProperties(chenhao);

call,apply, bind 和 this

关于Javascript的this指针,和C++/Java很类似。 我们来看个示例:(这个示例很简单了,我就不多说了)

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function print(text){
     document.write( this .value + ' - ' + text+ '
'
);
}
 
var a = {value: 10, print : print};
var b = {value: 20, print : print};
 
print( 'hello' ); // this => global, output "undefined - hello"
 
a.print( 'a' ); // this => a, output "10 - a"
b.print( 'b' ); // this => b, output "20 - b"
 
a[ 'print' ]( 'a' ); // this => a, output "10 - a"

我们再来看看call 和 apply,这两个函数的差别就是参数的样子不一样,另一个就是性能不一样,apply的性能要差很多。(关于性能,可到 JSPerf 上去跑跑看看)

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print.call(a, 'a' ); // this => a, output "10 - a"
print.call(b, 'b' ); // this => b, output "20 - b"
 
print.apply(a, [ 'a' ]); // this => a, output "10 - a"
print.apply(b, [ 'b' ]); // this => b, output "20 - b"

但是在bind后,this指针,可能会有不一样,但是因为Javascript是动态的。如下面的示例

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var p = print.bind(a);
p( 'a' );             // this => a, output "10 - a"
p.call(b, 'b' );     // this => a, output "10 - a"
p.apply(b, [ 'b' ]);  // this => a, output "10 - a"

继承 和 重载

通过上面的那些示例,我们可以通过Object.create()来实际继承,请看下面的代码,Student继承于Object。

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var Person = Object.create( null );
 
Object.defineProperties
(
     Person,
     {
         'name'  : {  value: 'Chen Hao' },
         'email'  : { value : '[email protected]' },
         'website' : { value: 'http://coolshell.cn' }
     }
);
 
Person.sayHello = function (person) {
     var hello = "

Hello, I am " + this .name  + ",
"
+

                 "my email is: " + this .email + ",
"
+
                 "my website is: " + this .website;
     document.write(hello + "
"
);
}
 
var Student = Object.create(Person);
Student.no = "1234567" ; //学号
Student.dept = "Computer Science" ; //系
 
//检查Person的属性
document.write(Student.name + ' ' + Student.email + ' ' + Student.website + '
'
);
 
//检查Person的方法
Student.sayHello();
 
//重载SayHello方法
Student.sayHello = function (person) {
     var hello = "

Hello, I am " + this .name  + ",
"
+

                 "my email is: " + this .email + ",
"
+
                 "my website is: " + this .website + ",
"
+
                 "my student no is: " + this . no + ",
"
+
                 "my departent is: " + this . dept;
     document.write(hello + '
'
);
}
//再次调用
Student.sayHello();
 
//查看Student的属性(只有 no 、 dept 和 重载了的sayHello)
document.write( '

' + Object.keys(Student) + '
'
);

通用上面这个示例,我们可以看到,Person里的属性并没有被真正复制到了Student中来,但是我们可以去存取。这是因为Javascript用委托实现了这一机制。其实,这就是Prototype,Person是Student的Prototype。

当我们的代码需要一个属性的时候,Javascript的引擎会先看当前的这个对象中是否有这个属性,如果没有的话,就会查找他的Prototype对象是否有这个属性,一直继续下去,直到找到或是直到没有Prototype对象。

为了证明这个事,我们可以使用Object.getPrototypeOf()来检验一下:

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Student.name = 'aaa' ;
 
//输出 aaa
document.write( '

' + Student.name + '

' );
 
//输出 Chen Hao
document.write( '

' +Object.getPrototypeOf(Student).name + '

' );

于是,你还可以在子对象的函数里调用父对象的函数,就好像C++里的 Base::func() 一样。于是,我们重载hello的方法就可以使用父类的代码了,如下所示:

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//新版的重载SayHello方法
Student.sayHello = function (person) {
     Object.getPrototypeOf( this ).sayHello.call( this );
     var hello = "my student no is: " + this . no + ",
"
+
                 "my departent is: " + this . dept;
     document.write(hello + '
'
);
}

这个很强大吧。

组合

上面的那个东西还不能满足我们的要求,我们可能希望这些对象能真正的组合起来。为什么要组合?因为我们都知道是这是OO设计的最重要的东西。不过,这对于Javascript来并没有支持得特别好,不好我们依然可以搞定个事。

首先,我们需要定义一个Composition的函数:(target是作用于是对象,source是源对象),下面这个代码还是很简单的,就是把source里的属性一个一个拿出来然后定义到target中。

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function Composition(target, source)
{
     var desc  = Object.getOwnPropertyDescriptor;
     var prop  = Object.getOwnPropertyNames;
     var def_prop = Object.defineProperty;
 
     prop(source).forEach(
         function (key) {
             def_prop(target, key, desc(source, key))
         }
     )
     return target;
}

有了这个函数以后,我们就可以这来玩了:

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//艺术家
var Artist = Object.create( null );
Artist.sing = function () {
     return this .name + ' starts singing...' ;
}
Artist.paint = function () {
     return this .name + ' starts painting...' ;
}
 
//运动员
var Sporter = Object.create( null );
Sporter.run = function () {
     return this .name + ' starts running...' ;
}
Sporter.swim = function () {
     return this .name + ' starts swimming...' ;
}
 
Composition(Person, Artist);
document.write(Person.sing() + '
'
);
document.write(Person.paint() + '
'
);
 
Composition(Person, Sporter);
document.write(Person.run() + '
'
);
document.write(Person.swim() + '
'
);
 
//看看 Person中有什么?(输出:sayHello,sing,paint,swim,run)
document.write( '

' + Object.keys(Person) + '
'
);

Prototype 和 继承

我们先来说说Prototype。我们先看下面的例程,这个例程不需要解释吧,很像C语言里的函数指针,在C语言里这样的东西见得多了。

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var plus = function (x,y){
     document.write( x + ' + ' + y + ' = ' + (x+y) + '
'
);
     return x + y;
};
 
var minus = function (x,y){
     document.write(x + ' - ' + y + ' = ' + (x-y) + '
'
);
     return x - y;
};
 
var operations = {
     '+' : plus,
     '-' : minus
};
 
var calculate = function (x, y, operation){
     return operations[operation](x, y);
};
 
calculate(12, 4, '+' );
calculate(24, 3, '-' );

那么,我们能不能把这些东西封装起来呢,我们需要使用prototype。看下面的示例:

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var Cal = function (x, y){
     this .x = x;
     this .y = y;
}
 
Cal.prototype.operations = {
     '+' : function (x, y) { return x+y;},
     '-' : function (x, y) { return x-y;}
};
 
Cal.prototype.calculate = function (operation){
     return this .operations[operation]( this .x, this .y);
};
 
var c = new Cal(4, 5);
 
Cal.calculate( '+' );
Cal.calculate( '-' );

这就是prototype的用法,prototype 是javascript这个语言中最重要的内容。网上有太多的文章介始这个东西了。说白了,prototype就是对一对象进行扩展,其特点在于通过“复制”一个已经存在的实例来返回新的实例,而不是新建实例。被复制的实例就是我们所称的“原型”,这个原型是可定制的(当然,这里没有真正的复制,实际只是委托)。上面的这个例子中,我们扩展了实例Cal,让其有了一个operations的属性和一个calculate的方法。

这样,我们可以通过这一特性来实现继承。还记得我们最最前面的那个Person吧, 下面的示例是创建一个Student来继承Person。

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function Person(name, email, website){
     this .name = name;
     this .email = email;
     this .website = website;
};
 
Person.prototype.sayHello = function (){
     var hello = "Hello, I am " + this .name  + ",
"
+
                 "my email is: " + this .email + ",
"
+
                 "my website is: " + this .website;
     return hello;
};
 
function Student(name, email, website, no, dept){
     var proto = Object.getPrototypeOf;
     proto(Student.prototype).constructor.call( this , name, email, website);
     this .no = no;
     this .dept = dept;
}
 
// 继承prototype
Student.prototype = Object.create(Person.prototype);
 
//重置构造函数
Student.prototype.constructor = Student;
 
//重载sayHello()
Student.prototype.sayHello = function (){
     var proto = Object.getPrototypeOf;
     var hello = proto(Student.prototype).sayHello.call( this ) + '
'
;
     hello += "my student no is: " + this . no + ",
"
+
              "my departent is: " + this . dept;
     return hello;
};
 
var me = new Student(
     "Chen Hao" ,
     "[email protected]" ,
     "http://coolshell.cn" ,
     "12345678" ,
     "Computer Science"
);
document.write(me.sayHello());

兼容性

上面的这些代码并不一定能在所有的浏览器下都能运行,因为上面这些代码遵循 ECMAScript 5 的规范,关于ECMAScript 5 的浏览器兼容列表,你可以看这里“ES5浏览器兼容表”。

本文中的所有代码都在Chrome最新版中测试过了。

下面是一些函数,可以用在不兼容ES5的浏览器中:

Object.create()函数
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function clone(proto) {
     function Dummy() { }
 
     Dummy.prototype             = proto;
     Dummy.prototype.constructor = Dummy;
 
     return new Dummy(); //等价于Object.create(Person);
}
 
var me = clone(Person);
defineProperty()函数
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function defineProperty(target, key, descriptor) {
     if (descriptor.value){
         target[key] = descriptor.value;
     } else {
         descriptor.get && target.__defineGetter__(key, descriptor.get);
         descriptor.set && target.__defineSetter__(key, descriptor.set);
     }
 
     return target
}
keys()函数
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function keys(object) { var result, key
     result = [];
     for (key in object){
         if (object.hasOwnProperty(key))  result.push(key)
     }
 
     return result;
}
Object.getPrototypeOf() 函数
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function proto(object) {
     return object?            object.__proto__
          : /* not object? */  null
}

参考

  • W3CSchool
  • MDN (Mozilla Developer Network)
  • MSDN (Microsoft Software Development Network)


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