Javascript 面向对象编程详解

Javascript是一种基于对象的语言,秉承一切皆对象的理念。

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)。我们知道面向对象编程的三大特征就是封装、继承、多态

那么如何用 Javascript 来实现面向对象编程呢

1、利用Prototype模式实现封装

在Javascript里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。

这样,我们把那些不变的属性和方法,直接定义在prototype对象上

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function Person(name,age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
Person.prototype.legs = 2
Person.prototype.speak = function() {
console.log("我的名字是:" + this.name + ",年龄:" + this.age);
}

然后,生成实例

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var jack = new Person("jack", 26);
var lily = new Person("lily", 25);
jack.legs; // 2
lily.speak() // 我的名字是:lily,年龄:25

2、实现构造函数继承的五种方法

举例,有一个水果的构造函数。

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function Fruit() {
this.type = "水果";
}

还有个“苹果”的构造函数

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function Apple(name, color) {
this.name = name;
this.color = color;
}

怎么使得 Apple 继承 Fruit 呢?

第一种,借用构造函数(经典继承)

使用call/apply,构造函数绑定,如题,使用callapply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

基本思想:即在子类型构造函数的内部调用超类型构造函数.

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function Fruit() {
this.type = "水果";
}
function Apple(name,color) {
// 继承了Fruit,且向父类传递参数
Fruit.apply(this, arguments); // 这里用call也可以
this.name = name;
this.color = color;
}
var a = new Apple("苹果", "红色");
console.log(a.type) // 水果
a.type = "南瓜" // 这里修改父类的属性值
console.log(a.type) // 南瓜
var b = new Apple();
console.log(b.type); // 水果 可见引用类型值是独立的

在这里,借用构造函数解决了原型链的两个问题:

  • 保证了原型链中引用类型值的独立,不再被所有实例共享;
  • 子类型创建时也能够向父类型传递参数.

随之而来的是, 如果仅仅借用构造函数,那么将无法避免构造函数模式存在的问题–方法都在构造函数中定义, 因此函数复用也就不可用了.而且超类型(如Fruit)中定义的方法,对子类型而言也是不可见的. 考虑此,借用构造函数的技术也很少单独使用.

第二种,原型prototype继承

1、使用prototype属性继承

第二种方法比较常见,使用prototype属性。

如果水果的prototype对象,指向一个Fruit的实例,那么所有”水果”的实例,就能继承Fruit了。

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function Fruit() {
this.type = "水果";
}
function Apple(name, color) {
this.name = name;
this.color = color;
}
/*
* 将 Apple 的 prototype 对象指向 Fruit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
*/
Apple.prototype = new Fruit();
// 将 Apple 的 prototype 对象的构造函数指回原来的构造函数
Apple.prototype.constructor = Apple;
var a2 = new Apple("香蕉苹果", "黄色");
console.log(a2.type) // 水果

2、直接继承prototype

这里第2种方法是对第1种方法的改进。由于Fruit对象中,不变的属性都可以直接写入Fruit.prototype。
所以,我们也可以让Apple()跳过 Fruit(),直接继承Fruit.prototype。

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function Fruit() {}
Fruit.prototype.type = "水果";
function Apple(name, color) {
this.name = name;
this.color = color;
}
Apple.prototype = Fruit.prototype;
Apple.prototype.constructor = Apple; // 实际上把Fruit.prototype对象的constructor属性也改掉了
var a2 = new Apple("香蕉苹果", "黄色");
console.log(a2.type) // 水果

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Fruit的实例了),比较省内存。缺点是 Apple.prototypeFruit.prototype现在指向了同一个对象,那么任何对Apple.prototype的修改,都会反映到Fruit.prototype

所以,上面这一段代码其实是有问题的。请看这行

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Apple.prototype.constructor = Apple;

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

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alert(Fruit.prototype.constructor); // Apple

第三种 组合继承

组合继承, 有时候也叫做伪经典继承,指的是将原型链和借用构造函数的技术组合到一块,从而发挥两者之长的一种继承模式.

基本思路: 使用原型链实现对原型属性和方法的继承,通过借用构造函数来实现对实例属性的继承.

这样,既通过在原型上定义方法实现了函数复用,又能保证每个实例都有它自己的属性. 如下.

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function Fruit() {
this.type = '水果';
}
Fruit.prototype.getType = function() {
console.log(this.type);
}
function Apple(name,color) {
Fruit.apply(this, arguments); // 继承实例属性,第一次调用Fruit,
this.name = name;
this.color = color;
}
Apple.prototype = new Fruit(name); // 继承父类方法,第二次调用Fruit
Apple.prototype.getColor = function() {
console.log(this.color)
}
var ap1 = new Apple("苹果", "红色");
ap1.type = '红富士'
ap1.getType(); // '红富士'
ap1.getColor(); // '红色'
var ap2 = new Apple('香蕉苹果',"黄色")
console.log(ap2.type); // 水果
ap2.getType(); // '水果'
ap2.getColor(); // '红色'

组合继承避免了原型链和借用构造函数的缺陷,融合了它们的优点,成为 JavaScript 中最常用的继承模式. 而且, instanceofisPrototypeOf() 也能用于识别基于组合继承创建的对象.

同时我们还注意到组合继承其实调用了两次父类构造函数, 造成了不必要的消耗, 那么怎样才能避免这种不必要的消耗呢?

第四种,利用空对象作为中介(寄生组合式继承)

由于前面的 “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

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function Fruit() {}
Fruit.prototype.type = "水果";
function Apple(name, color) {
this.name = name;
this.color = color;
}
var F = function(){}; // F是空对象,所以几乎不占内存
F.prototype = Fruit.prototype;
Apple.prototype = new F(); // 修改Apple的prototype对象,就不会影响到Fruit的prototype对象
Apple.prototype.constructor = Apple;
var a2 = new Apple("香蕉苹果", "黄色");
console.log(a2.type) // 水果

将上面方法,封装一个函数

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function extend(Child, Parent) {
  var F = function(){};
  F.prototype = Parent.prototype;
  Child.prototype = new F();
  Child.prototype.constructor = Child;
  Child.uber = Parent.prototype;
}

使用的时候,方法如下:

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extend(Apple,Fruit)
var a2 = new Apple("香蕉苹果", "黄色");
console.log(a2.type) // 水果

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

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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。(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。

##第五种, 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。

首先,还是把Fruit的所有不变属性,都放到它的prototype对象上。

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function Fruit(){}
Fruit.prototype.type = "水果";

然后,写一个函数,实现属性拷贝的目的

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function extend2(Child, Parent) {
  var p = Parent.prototype;
  var c = Child.prototype;
  for (var i in p) {
     c[i] = p[i];
  }
  c.uber = p;
}

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:

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extend2(Apple, Fruit);
var a2 = new Apple("香蕉苹果", "黄色");
console.log(a2.type) // 水果

3、不使用构造函数实现”继承”的方法

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”。

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var Chinese = {
  nation:'中国'
};

还有一个对象,叫做”医生”。

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var Doctor ={
  career:'医生'
}

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”。

第一种 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。

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function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o;
  return new F();
}

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:

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var Doctor = object(Chinese);

然后,再加上子对象本身的属性:

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Doctor.career = '医生';

这时,子对象已经继承了父对象的属性了。

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var Chinese = {
   nation:'中国'
};
var Doctor ={
   career:'医生'
}
function object(o) {
  function F() {}
  F.prototype = o;
  return new F();
}
var Doctor = object(Chinese);
Doctor.career = '医生';
alert(Doctor.nation); //中国

在 ECMAScript5 中,通过新增 object.create() 方法规范化了上面的原型式继承.

object.create() 接收两个参数:

  • 一个用作新对象原型的对象
  • (可选的)一个为新对象定义额外属性的对象
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var Chinese = {
   nation:'中国'
};
var Doctor ={
   career:'医生'
}
var Doctor = Object.create(Chinese);
Doctor.career = '医生';
alert(Doctor.nation); //中国

object.create() 只有一个参数时功能与上述object方法相同,目前支持 Object.create() 的浏览器有 IE9+, Firefox 4+, Safari 5+, Opera 12+ 和 Chrome.

第二种 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:

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function extendCopy(p) {
  var c = {};
  for (var i in p) {
    c[i] = p[i];
  }
  c.uber = p;
  return c;
}

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。

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

通过extendCopy()函数,Doctor继承了Chinese。

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var Doctor = extendCopy(Chinese);

然后,我们为Doctor的”出生地”添加一个城市

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Doctor.birthPlaces.push('厦门');

发生了什么事?Chinese的”出生地”也被改掉了!

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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。

第三种 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。

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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:

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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:

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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。

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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。


以上文章内容,转载修改自阮一峰的网络日志,仅作学习总结,原文链接如下:

Javascript面向对象编程(三):非构造函数的继承

Javascript面向对象编程(二):构造函数的继承

Javascript 面向对象编程(一):封装

本文地址: http://zyj1022.github.io/posts/frontend/2017/js-oop.html

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