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Javascript 面向对象编程

javascript 面向对象

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#1 冰力

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发表于 2012/02/28 18:33:46

原文作者陈皓

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 = '邹佳庆';;
var email = 'zoujiaqing(@)gmail.com';
var website = 'http://itbbs.cn';

如果要用对象来写的话,就是下面这个样子:

var chenhao = {
	name :'邹佳庆',
	email : 'zoujiaqing(@)gmail.com',
	website : 'http://itbbs.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("邹佳庆", "zoujiaqing@gmail.com",
									 "http://itbbs.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:
  • 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:  '邹佳庆',
						  writable:	 true,
						  configurable: true,
						  enumerable:   true });

//设置多个属性
Object.defineProperties( chenhao,
	{
		'email'  : { value:  'zoujiaqing@gmail.com',
					 writable:	 true,
					 configurable: true,
					 enumerable:   true },
		'website': { value: 'http://itbbs.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: "邹佳庆",
	email: "zoujiaqing@gmail.com",
	website: "http://itbbs.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 = "
";
	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:

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)

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: '邹佳庆'},
		'email'  : { value : 'zoujiaqing@gmail.com'},
		'website': { value: 'http://itbbs.cn'}
	}
);

Person.sayHello = function () {
	var hello = "<p>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 = "</p><p>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('</p><p>' + 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('</p><p>' + Student.name + '</p>');

//输出 邹佳庆
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 + ",
" +
				"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('<p>' + 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);

c.calculate('+');
c.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(
	"邹佳庆",
	"zoujiaqing@gmail.com",
	"http://itbbs.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) }
}

参考