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。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,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 = '' ;

   


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 : ''

};

   


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" , "haoel@hotmail.com" ,

                                      "" );

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:

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!

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:  'haoel@hotmail.com' ,

                      writable:     true ,

                      configurable: true ,

                      enumerable:   true },

         'website' : { value: '' ,

                      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: "haoel@hotmail.com" ,

     website: "" ,

     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 = "
" ;

     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+ '
' );

}

 

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  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 : 'haoel@hotmail.com' },

         'website' : { value: '' }

     }

);

 

Person.sayHello = function () {

     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

 

//使用Person的属性

document.write(Student.name + ' ' + Student.email + ' ' + Student.website + '
' );

 

//使用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:

   

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:

   

//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。

   

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() + '
' );

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。

   

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:

   

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  + ",
" +

                 "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" ,

     "haoel@hotmail.com" ,

     "" ,

     "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“”。

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) }

}

   


参考

W3CSchool

MDN (Mozilla Developer Network)

MSDN (Microsoft Software Development Network)


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