Javascript面向对象编程

一直困惑于JavaScript的面向对象这个问题,“阮一峰的网络日志”给了一个浅显易懂的解释(转载自:http://www.ruanyifeng.com/blog/2010/05/object-oriented_javascript_encapsulation.html, http://www.ruanyifeng.com/blog/2010/05/object-oriented_javascript_inheritance.html, http://www.ruanyifeng.com/blog/2010/05/object-oriented_javascript_inheritance_continued.html)

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)。

面向对象编程(一):封装

一、 生成对象的原始模式

"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

var Cat = {

    name : '',

    color : ''

} 

根据这个原型对象的规格(schema),生成两个实例对象。

var cat1 = {}; // 创建一个空对象

    cat1.name = "大毛"; // 按照原型对象的属性赋值

    cat1.color = "黄色";



var cat2 = {};

    cat2.name = "二毛";

    cat2.color = "黑色"; 

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。

二、 原始模式的改进

可以写一个函数,解决代码重复的问题。

function Cat(name,color){

    return {

      name:name,

      color:color

    }

} 

然后生成实例对象,就等于是在调用函数:

var cat1 = Cat("大毛","黄色");

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。

三、 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。

function Cat(name,color){

    this.name=name;

    this.color=color;

} 

现在就可以生成实例对象了。

var cat1 = new Cat("大毛","黄色");

var cat2 = new Cat("二毛","黑色");

alert(cat1.name); // 大毛

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

alert(cat1.constructor == Cat); //true

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。

alert(cat1 instanceof Cat); //true

alert(cat2 instanceof Cat); //true 

四、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。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。

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。

五、 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。

function Cat(name,color){

    this.name = name;

    this.color = color;

}



Cat.prototype.type = "猫科动物";

Cat.prototype.eat = function(){alert("吃老鼠")}; 

然后,生成实例。

var cat1 = new Cat("大毛","黄色");

var cat2 = new Cat("二毛","黑色");

alert(cat1.type); // 猫科动物

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。

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

六、 Prototype模式的验证方法

为了配合prototype属性,Javascript定义了一些辅助方法,帮助我们使用它。,

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。

alert(Cat.prototype.isPrototypeOf(cat1)); //true

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。

alert(cat1.hasOwnProperty("name")); // true

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。

alert("name" in cat1); // true

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。

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

(二):构造函数的继承

对象之间的"继承"的五种方法。

比如,现在有一个"动物"对象的构造函数,还有一个"猫"对象的构造函数。

function Animal(){

    this.species = "动物";

}



function Cat(name,color){

    this.name = name;

    this.color = color;

}

一、 构造函数绑定

第一种方法也是最简单的方法,使用call或apply方法,将父对象的构造函数绑定在子对象上,即在子对象构造函数中加一行:

unction Cat(name,color){

    Animal.apply(this, arguments);

    this.name = name;

    this.color = color;

}



var cat1 = new Cat("大毛","黄色");

alert(cat1.species); // 动物

 

二、 prototype模式

第二种方法更常见,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。

Cat.prototype = new Animal(); //将Cat的prototype对象指向一个Animal的实例,它相当于完全删除了prototype 对象原先的值,然后赋予一个新值。



Cat.prototype.constructor = Cat;  // Cat.prototype.constructor指向Animal

    

var cat1 = new Cat("大毛","黄色");

alert(cat1.species); // 动物

三、 直接继承prototype

第三种方法是对第二种方法的改进。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,我们改写:

function Animal(){ }

Animal.prototype.species = "动物";



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

Cat.prototype.constructor = Cat;

var cat1 = new Cat("大毛","黄色");

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

  Cat.prototype.constructor = Cat;

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

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

四、 利用空对象作为中介

由于"直接继承prototype"存在上述的缺点,所以就有第四种方法,利用一个空对象作为中介。

var F = function(){}; 

//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。

F.prototype = Animal.prototype;

Cat.prototype = new F();

Cat.prototype.constructor = Cat;



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

将上面的方法,封装成一个函数,便于使用。

function extend(Child, Parent) {

var F = function(){};

F.prototype = Parent.prototype;

Child.prototype = new F();

Child.prototype.constructor = Child;

Child.uber = Parent.prototype;  
//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。(uber是一个德语词,意思是"向上"、"上一层"。)这等于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 }

使用的时候,方法如下

extend(Cat,Animal);     //这个extend函数,就是YUI库如何实现继承的方法

var cat1 = new Cat("大毛","黄色");

alert(cat1.species); // 动物

五、 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?这样我们就有了第五种方法。

function Animal(){}

Animal.prototype.species = "动物";

//首先,把Animal的所有不变属性,都放到它的prototype对象上



function extend2(Child, Parent) {

//实现属性拷贝的目的函数,作用是将父对象的prototype对象中的属性,一一拷贝给Child对象的prototype对象

var p = Parent.prototype;

var c = Child.prototype;

for (var i in p) {

   c[i] = p[i];

}

c.uber = p;

} 

使用的时候,这样写:

extend2(Cat, Animal);

var cat1 = new Cat("大毛","黄色");

alert(cat1.species); // 动物

(三):非构造函数的继承

一、什么是"非构造函数"的继承?

var Chinese = {

    nation:'中国'

};

var Doctor ={

    career:'医生'

}

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"。

二、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。

function object(o) {

  function F() {}

  F.prototype = o;

  return new F();

}

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:

  var Doctor = object(Chinese);

然后,再加上子对象本身的属性:

  Doctor.career = '医生';

这时,子对象已经继承了父对象的属性了。

  alert(Doctor.nation); //中国

三、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:

function extendCopy(p) {

  var c = {};

  for (var i in p) {

   c[i] = p[i];

  }

   c.uber = p;

     return c;

}

使用的时候,这样写:

  var Doctor = extendCopy(Chinese);

  Doctor.career = '医生';

  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。

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

通过extendCopy()函数,Doctor继承了Chinese。

  var Doctor = extendCopy(Chinese);

然后,我们为Doctor的"出生地"添加一个城市:

  Doctor.birthPlaces.push('厦门');

发生了什么事?Chinese的"出生地"也被改掉了!

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

  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。

四、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。

function deepCopy(p, c) {

    var c = c || {};

    for (var i in p) {

    if (typeof p[i] === 'object') {

       c[i] = (p[i].constructor === Array) ? [] : {};

deepCopy(p[i], c[i]);

    } else {

       c[i] = p[i];

     }

    }

    return c;

}

使用的时候这样写:

  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:

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

  Doctor.birthPlaces.push('厦门');

这时,父对象就不会受到影响了。

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

  alert(Chinese.birthPlaces); //北京, 上海, 香港

目前,jQuery库使用的就是这种继承方法。

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