• JavaScript精炼类(class)、构造函数(constructor)、原型(prototype)


    转自:http://dbear.iteye.com/blog/613745  备用学习,原文作者讲的很好,在此表示感谢。尤其是总结的八条规律及其下面的解释,其中第七条尤其好。

    类 Class

    类的概念应该是面向对象语言的一个特色,但是JavaScript并不像Java,C++等高级语言那样拥有正式的类,而是多数通过构造器以及原型方式来仿造实现。在讨论构造器和原型方法前,我可以看看一种叫做“工厂方式”的仿造方法。

    function start() {
       alert("Bang!!");
    }
    function createCar(color, title) {
       var car = {};
       car.color = color;
       car.title = title;
       car.start = start;
       return car;
    }
    var car1 = createCar("red", "BMW");
    var car2 = createCar("yellow", "VOIS");

    这种方式显然可以实现class的功能,但是外形上怎么也无法说它是个class以及class实例的创建过程。因此,出现了“构造函数方式”,它的关键在于构造器(Constructor)概念的引入。

    构造器 Constructor

    我们先来看“构造函数方式”的具体做法:

    function start(){
       alert("Bang!!!");
    }
    //constructor
    function Car(color, title){
       this.color = color;
       this.title = title;
       this.start = start;
    }
    var car1 = new Car("red", "BMW");
    var car2 = new Car("yellow", "VOIS");

    这个看起来有点类的样子了吧(先不提那个难看的外置function)?我们发现,那个constructor其实就是一个简单的function,它与“工厂方式”中的createCar()区别就在于:1、方法名大写 2、没有了空对象的创建和返回 3、使用this做引用。那原来的那个空对象的创建以及返回的步骤去哪了呢?这两个步骤,现在都由创建实例时的“new”实现了。“new”这个操作符负责创建一个空对象,然后将那个叫做构造器的function添加到实例对象中并触发它,这样这个function实际上就是这个对象的一个method,function中的this指向的便是这个对象,最后将这个对象返回。根据如上分析,我们可以把这个过程简单分解为如下代码:

    var obj = {};
    obj.constructor = Car;
    obj.constructor("red", "BMW");  //”this“ refers to obj
    return obj;

    “构造函数方式”方式虽然与高级面向对象语言中的类创建方式已经很接近(使用”new“创建),但是貌似那个游离在类之外的function start()其实却是个相当有碍观瞻的瑕疵。我们应该想一种办法让这个方法与类挂钩,让它成为类的一个属性,不是全局的。于是,这就产生了“构造函数+原型法”的类构造方法。

    原型 prototype

    在”构造函数+原型法“中,我们对于类的method期待得到的效果是:1、仅是类的method而不是全局的 2、只在类被定义时创建一个method实例,然后被所有类的实例共用。由这两个目标,我们很容易想到高级面向对象语言Java的private static变量的特点。JavaScript没有为我们提供这么简单的符号来实现这个复杂功能,但是却有一个属性可以帮我们仿造出这种效果:prototype。我们先来看几段prototype的使用代码。

     1 function Car(){
     2 }
     3 
     4 Car.prototype.material = "steel";
     5 
     6 var car1 = new Car();
     7 var car2 = new Car();
     8 
     9 document.write(car1.material);  //prints "steel" 
    10 document.write(car2.material);  //prints "steel" 
    11 
    12 //car1.prototype.material = "iron" //compile error:car1.prototype is undefined
    13 car1.material = "iron";
    14 
    15 document.write(car1.material);  //prints "iron"
    16 document.write(car2.material);  //prints "steel" 
    17 document.write(Car.prototype.material); //prints "steel"
    18 
    19 Car.prototype.material = "wood";
    20 var car3 = new Car();
    21 document.write(car1.material);  //prints "iron"
    22 document.write(car2.material ); //prints "wood"
    23 document.write(car3.material ); //prints "wood"
    24 document.write(Car.prototype.material); //prints "wood"

    分析该段代码前,需要明确两个概念:对象的直属属性和继承属性。直接在构造函数中通过this.someproperty = xxx这种形式定义的someproperty属性叫做对象的直属属性,而通过如上第4行代码那样Car.prototype.material = "steel";这种形式定义的material属性叫做继承属性。由上面这段代码,我们可以总结出prototype属性的如下特点:

    1. prototype是function下的属性(其实任意object都拥有该属性,function是对象的一种)
    2. prototype属性的值是一个对象,因此可任意添加子属性(line 4)
    3. 类的实例可以直接通过"."来直接获取prototype下的任意子属性(line 9)
    4. 所有以此function作为构造函数创建的类实例共用prototype中的属性及值(ling 9,10)
    5. 类的实例没有prototype属性(line 12)即不能aa.prototype.属性的方式。
    6. 可以直接通过 "实例.属性 = xxx" 的方式修改继承属性,修改后的值将覆盖继承自prototype的属性,但此修改不影响prototype本身,也不影响其它类实例(line 15,16,17)
    7. 继承属性修改后,该属性就成为类实例的直属属性
    8. 可以直接修改prototype的属性值,此改变将作用于此类下的所有实例,但无法改变直属属性值(极晚绑定line 21-24)

          在起初总结出prototype的这些特点时,我最不能理解的是第三条,为什么类的实例可以像获取自身属性那样的获取function prototype中的属性。有些书上说是因为这些属性被附加到了对象实例中(sigh,我刚开始这样以为),但是,这种说法无法是第8条特性成立,后来看到一位网友的解释是:对象实例在读取某属性时,如果在本身的直属属性中没有查找到该属性,那么就会去查找function下的prototype的属性。这个观点能够很好的解释prototype的第8个特点,有查看了一些书,发现JavaScript—The Definitive Guide这本书里也是如此解释的:)

    Tip:我们可以通过hasOwnProperty方法来判断某属性是直属于对象还是继承自它的prototype属性

    car1.hasOwnProperty("material"); // true: material is a direct property of r
    car2.hasOwnProperty("material"); // false: material is an inherited property of r
    "material " in car2;// true: "material " is a property of r

    好好理解下prototype的这些特点,我们不难看出,在prototype中定义的属性与Java类中的static属性特点极为相近,适合定义那些所有类实例都可共用的一些属性的值,比如汽车的构造材料这一类。

    了解了prototype的这些特点,我们可以言归正传,把它应用到类方法的仿造和实现上了。其实做法很简单,就是把value换成function,先看下面的代码:

    function Car(){
    }
    Car.prototype.start = function(){
       alert("Bang!!!");
    };
    
    var car1 = new Car();
    var car2 = new Car();
    car1.start();  //bang!!!
    car2.start();  //bang!!!

    得益于prototype的强大特性,我们知道这个method确实是可以这么被绑定到类上的。但是,最有用的是,那个method只会在执行Car.prototype.start =这个定义的时候创建一个实例,之后通过new创建的对象实例里面使用的这个method都是它的引用,因此不会有内存浪费。

    好了,method的问题终于解决了,那么整理一下,下面写出使用“构造函数+原型方式”构造一个类的完整代码:

    function Car(color, title){
       this.color = color;
       this.title = title;
    }
     
    Car.prototype.material = "steel";
    Car.prototype.start = function(){
      alert("Bang!!!");
    };
    Car.prototype.repaint = function(color){
        this.color = color;
    }
     
    var car1 = new Car("red", "BMW");
    var car2 = new Car("yellow", "VW");
     
    car1.repaint("pink");
    document.write(car1.color);  //prints pink
    document.write(car2.color);  //prints yellow

       怎么样,这个跟高级面向对象语言中的class的样子更~加类似了吧?Perfect ?NO!!!上述写法只是在“语义”上达到了对类属性和方法的封装,很多面向对象思想的完美主义者希望在“视觉”上也达到封装,因此就产生了“动态原型法”,请看下面的代码:

    function Car(color, title){
       this.color = color;
       this.title = title;
       if (typeof Car._initialized == "undefined") {
          Car.prototype.start = function(){
              alert("Bang!!!");
          };
          Car.prototype.material = "steel";
          Car._initialized = true;
       }
    }

       我们看,其实Car.prototype的属性定义是可以被放进Car function的定义之中的,这样就达到了“视觉”封装。但是我们没有单纯的move,我们需要加一个条件,让这些赋值操作只执行一次,而不是每次创建对象实例的时候都执行,造成内存空间的浪费。添加_initialized 属性的目的就在于此。

    注意:

          对于类的属性值,我们上面只考虑了primitive type和function的类型情况,如果属性值是对象,比如Array,那情况就又复杂了,思考下面的一段代码。

    function Car(){
    }
    Car.prototype.drivers = ["Kitten", "Bear"];
      
    var car1 = new Car();
    var car2 = new Car();
       
    car1.drivers.push("Point");
       
    document.write(car1.drivers);  //prints Kitten,Bear,Point
    document.write(car2.drivers);  //prints Kitten,Bear,Point
          可以看到,我们只是想对car1的drivers做改变,但是car2的居然也改了,这显然是我们不希望出现的结果。为什么会这样呢?因为Car.prototype.drivers只是引用而已。在使用new关键字创建类实例时,附加给类实例的属性的属性值也是跟它指向相同值的引用。如果它所指向的数据是primitive或function自然没有问题,因为没有什么操作可以直接修改这些值,我们只能修改引用本身,让它们指向新的值,但这种改变根本不会影响其它指向这个值的引用。但如果指向的是数组就不一样了,在任何一个指向它的引用上实施.push操作,都会影响这个Array的值,并且这种改变会对所有引用都生效。因此,像Array这种复杂数据类型是不应该放在prototype里面做属性值的,这样,上述代码就应该更改为:
     
    function Car(){
       this.drivers =  ["Kitten", "Bear"];
    }
      
    Car.prototype
    var car1 = new Car();
    var car2 = new Car();
       
    car1.drivers.push("Point");
       
    document.write(car1.drivers);  //prints Kitten,Bear,Point
    document.write(car2.drivers);  //prints Kitten,Bear
    下面我们来创建一个完成的类:
    function Car(){
       this.drivers =  ["Kitten", "Bear"];
       if (typeof Car._initialized == "undefined") 
          Car.prototype.getDiversNumber = function(){
            alert(this.drivers.length)
          };
          Car._initialized = true;
       }
    }
      
    var car1 = new Car();
    var car2 = new Car();
       
    car1.drivers.push("Point");
       
    document.write(car1.drivers);  //prints Kitten,Bear,Point
    document.write(car2.drivers);  //prints Kitten,Bear
    car1.getDiversNumber(); //3
    car2.getDiversNumber(); //2

          总结出来一句话就是:用构造函数方式定义对象的所有非函数属性,用原型方式定义对象的函数属性。

       至此,我们应该说已经比较透彻的了解了JavaScript创建类的方法。目前,“构造函数+原型”方式使用的比较广泛,“动态原型法”也很流行。我个人比较喜欢后者。

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