Javascript 面向对象编程

转载自Astar先生的Javascript 面向对象编程

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角度来说明一下 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）

另，这篇文章主要基于 ECMAScript 5， 旨在介绍新技术。关于兼容性的东西，请看最后一节。

初探

我们知道 Javascript 中的变量定义基本如下：

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：

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

于是，我就可以这样访问：

//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：

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

于是，我们可以这么干：

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。

还有一种比较规范的写法是：

//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：

delete chenhao['email']

上面的这些例子，我们可以看到这样几点：

1. Javascript 的数据和成员封装很简单。没有类完全是对象操作。纯动态！
2. 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。
3. 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。
4. Javascript 的成员函数可以在实例上进行修改，也就是说不同实例相同函数名的行为不一定一样。

属性配置 – Object.defineProperty

先看下面的代码：

//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 访问器

　　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：

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（get 中 +1 了）;

　　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)：

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：

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出对象的属性和配置等东西：

//列出对象的属性.
function listProperties (obj)
{
    var newLine = "<br />";
    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）

function print (text){
    document.write (this.value + ' - ' + text+ '<br>');
}
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）

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

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

　　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。

var Person = Object.create (null);
Object.defineProperties
(
    Person,
    {
        'name'  : {  value: 'Chen Hao'},
        'email'  : { value : '[email protected]'},
        'website': { value: 'http://coolshell.cn'}
    }
);
Person.sayHello = function () {
    var hello = "<p>Hello, I am "+ this.name  + "， <br>" +
                "my email is: " + this.email + "， <br>" +
                "my website is: " + this.website;
    document.write (hello + "<br>");
}
var Student = Object.create (Person);
Student.no = "1234567"; //学号
Student.dept = "Computer Science"; //系
//使用 Person 的属性
document.write (Student.name + ' ' + Student.email + ' ' + Student.website +'<br>');
//使用 Person 的方法
Student.sayHello ();
//重载 SayHello 方法
Student.sayHello = function (person) {
    var hello = "<p>Hello, I am "+ this.name  + "， <br>" +
                "my email is: " + this.email + "， <br>" +
                "my website is: " + this.website + "， <br>" +
                "my student no is: " + this. no + "， <br>" +
                "my departent is: " + this. dept;
    document.write (hello + '<br>');
}
//再次调用
Student.sayHello ();
//查看 Student 的属性（只有 no 、 dept 和重载了的 sayHello）
document.write ('<p>' + Object.keys (Student) + '<br>');

　　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：

Student.name = 'aaa';
//输出 aaa
document.write ('<p>' + Student.name + '</p>');
//输出 Chen Hao
document.write ('<p>' +Object.getPrototypeOf (Student) .name + '</p>');

　　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：

//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 + "， <br>" +
                "my departent is: " + this. dept;
    document.write (hello + '<br>');
}

　　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。

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：

//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 () + '<br>');
document.write (Person.paint () + '<br>');
Composition (Person, Sporter);
document.write (Person.run () + '<br>');
document.write (Person.swim () + '<br>');
//看看 Person 中有什么？（输出：sayHello,sing,paint,swim,run）
document.write ('<p>' + Object.keys (Person) + '<br>');

　　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。

var plus = function(x，y){
    document.write ( x + ' + ' + y + ' = ' + (x+y) + '<br>');
    return x + y;
};
var minus = function(x，y){
    document.write (x + ' - ' + y + ' = ' + (x-y) + '<br>');
    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：

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。

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  + "， <br>" +
                "my email is: " + this.email + "， <br>" +
                "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) + '<br>';
    hello += "my student no is: " + this. no + "， <br>" +
             "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

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

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

function keys (object) { var result, key
    result = [];
    for (key in object){
        if (object.hasOwnProperty (key))  result.push (key)
    }
    return result;
}

　　Object.getPrototypeOf () 函数

function proto (object) {
    return !object?                null
         : '__proto__' in object?  object.__proto__
         : /* not exposed? */      object.constructor.prototype
}

　　bind 函数

var slice = [].slice
function bind (fn, bound_this) { var bound_args
    bound_args = slice.call (arguments, 2)
    return function() { var args
        args = bound_args.concat (slice.call (arguments))
        return fn.apply (bound_this, args) }
}