Ruby之对象模型的大一统

当前类
不同于JAVA等静态语言，类定义中只能执行定义变量和方法的语句，在Ruby中，类定义的代码和其他的代码是一样的，可以在其中执行任何的Ruby语句。

result = class MyClass
	puts 'Hello'   # => Hello
	self
end
puts result # => MyClass

在Ruby中，不管代码执行到哪个位置，都会有一个当前对象self，相对应的，也总会有一个当前类的存在。当定义一个方法时，该方法就会成为当前类的一个实例方法。跟踪当前类在Ruby中也并不困难，当使用class或module关键字打开一个类的时候，当前类就是被打开的那个类，在类定义时，当前对象self和当前类都是类对象本身，在调用方法时，当前对象self是调用方法的实例对象，当前类是该实例对象的类。

class MyClass
  def my_method
    def inner_method
      puts "inner method"
    end
  end
end
obj = MyClass.new
obj.my_method
obj.inner_method  # => inner_method

在顶层对象时，当前对象self是Object类的实例对象main。在定义方法时，所有在顶层创建的方法，都会成为Object类的实例方法,但是，该方法被设置成了private访问权限，因此，你无法为该方法显式的指定一个调用者，但是可以在对象内部中调用该方法。

require File.dirname(__FILE__)+ '/my_class'
puts self.class      # => Object
puts self.to_s       # => main
def my_method
  puts 'My Method'
end
Test.new.test          # => My Method
Object.new.my_method   # => private method `my_method' called for #<Object:0x007f8dfa03a3b0> (NoMethodError)

class Test < Object
  def test
    my_method
  end
end

之前讲过，可以使用class关键字打开一个类，但是这必须首先知道类的名字。 Ruby提供了方法Module#class_eval()方法来处理不知道类名，却想打开一个类的情况。

def add_method_to(className)
  className.class_eval do
    def add_method
      puts 'Add Method'
    end
  end
end
class MyClass
end
add_method_to(MyClass)
MyClass.new.add_method  

实例变量
Ruby中在变量名前加前缀‘@‘即表示为实例变量，实例变量隶属于定义该变量时的当前对象self，因此类定义时的实例变量属于类，实例方法定义时的实例变量隶属于调用该方法的对象。

class MyClass
  @var =1
  def write
    @var = 2
  end
  def read
    @var
  end
  def self.read
    @var
  end
end
obj= MyClass.new
obj.write
puts obj.read       # => 2
puts MyClass.read   # => 1

在Ruby中，类实例变量只能被类本身访问，类的实例和子类都不能访问。所以千万不要把类实例变量等同于Java世界的静态变量了。
单件方法，类宏
在Ruby中，可以针对某个实例对象添加方法，这样，该扩展就不会对该类的其他实例对象产生影响，这种只针对单个对象生效的方法称之为’单件方法‘（singleton method）。

str = "he"

def str.double
  self * 2
end

puts str.double          # => hehe

another_str="another"
puts another_str.double  # => undefined method `double' for "another":String

在Ruby中，可以在类定义中使用一些类方法，这些方法的使用看起来很像关键字，这种方法一般称之为类宏（Class Macro），Module#attr_accessor方法就是一个典型代表，开发者也可以定义自己的类宏。

class Matcher
  def match
    puts 'match'
  end

  def match_safely
    puts 'match safely'
  end

  def self.deprecated(old_method, new_method)
    define_method(old_method) do |*args, &block|
      warn "Warnning: #{old_method} is depracated, please use #{new_method} instead!"
      send(new_method, *args, &block)
    end
  end

  deprecated :match, :match_safely
end

Matcher.new.match                        # => Warnning: match is deprecated, please use match_safely instead!
                                         # => match safely

在Ruby这样的动态语言中，对象的类型只是一组该对象能响应的方法，对象可以使用单件方法继续扩展该对象而不受类型的限制。在本系列第二篇：方法的妙用一文中，描述了Ruby中方法调用的过程，“向左一步进入该对象的类，然后沿着祖先链一直查找方法，找到方法之后，根据自身的绑定执行该方法”。


因此，对象本身只有一组绑定，而方法定义都是在类中。那么上面说到的单件方法和类宏应该在什么地方定义呢？ 单件方法肯定不能定义在类中，否则将会影响该类的所有实例对象。类本身也是对象，类的方法不能定义在自身，因为对象的方法必须定义在对象的类中，而类对象的类是Class，如果把类方法定义到Class上，那么所有的类对象都会拥有该方法。这一切迷思的答案都来源于一个Ruby中的高级概念，Eigenclass
Eigenclass
在Ruby中，当调用obj.class向一个对象索要它的类的时候，编译器并没有告诉大家全部的真相，你得到的类并不是你看到的类，你得到的是一个对象特有的隐藏类，这就是该对象的Eigenclass，虽然Object#class方法想把关于Eigenclass的信息隐藏起来，但是，存在即存在，总会被人挖出来的。

obj = Object.new
eigenclass = class << obj
  self
end
puts eigenclass.class       # => Class

Eigenclass是一个类，但是是一个很特殊的类，它只能有一个实例，且不能被继承，但是其自身可以继承其它类。因此，所有的对象都有一个自己的Eigenclass，单件方法就定义在该对象的Eigenclass中，类宏定义在该类对象的Eigenclass中。

既然Eigenclass是一个类，那么其继承体系是怎样的？

module A
  def test
    puts 'test'
  end
end

class GrandFather
  def self.eigenclass
    class << self
      self
    end
  end
end

class Father < GrandFather
  include A
end

obj = Father.new

obj_eigenclass = class << obj
  self
end
puts obj_eigenclass                      # => #<Class:#<Father:0x007f8fe5037a38>>
puts obj_eigenclass.superclass           # => Father
puts obj_eigenclass.method_defined? :test    # => True

puts GrandFather.eigenclass              # =>#<Class:GrandFather>
puts GrandFather.eigenclass.superclass   # =>#<Class:Object>
puts GrandFather.eigenclass.method_defined? :test    # => false

puts Father.eigenclass                   # =>#<Class:Father>
puts Father.eigenclass.superclass        # =>#<Class:GrandFather>
puts Father.eigenclass.method_defined? :test    # => false

class BasicObject
def self.eigen
  class <<self
    self
  end
end
end

puts  BasicObject.eigen                  # => #<Class:BasicObject>
puts  BasicObject.eigen.ancestors.to_s   # => [Class, Module, Object, Kernel, BasicObject]

为了区分普通类和Eigenclass，Ruby会使用“#"表明该类是一个Eigenclass。从上面的代码的结果可以看出：
* 一个实例对象的Eigenclass的父类是该对象的类
* 一个类对象的Eigenclass的父类是该类对象的父类的EigenClass。
* BasicObject对象的Eigenclass的祖先链最后会回到BasicObject本身。



对象模型的大一统
本系列写到今天，涉及到了无数的对象模型概念，比方说，实例，类，模块，Eigenclass，还有实例方法，实例变量，当前对象self，当前类，单件方法，类宏等等。这些初看起来非常复杂的概念，当深入进去之后，就会发现，复杂性慢慢褪去。一切都变得简单，清晰起来，如果把Eigenclass、类和模块归结为一个东西的话（因为它们本质上的概念差不多，姑且统称为模块），Ruby的对象模型可以总结为一下几条规则：

• 关于对象，只有2种对象，要么是实例对象，要么是模块对象，用于存放实例变量的绑定。
• 关于模块，它可以是Eigenclass，类，或模块。用于存放方法和一些类实例变量。
• 关于方法，方法必须存在于一种模块中。
• 每个对象（包括模块对象）都有自己的Eigenclass，用于保存当前对象的单件方法（类对象的就是类宏）。
• 除了BasicObjec类无超类以外，所有的模块对象都有且只有一个父类，即从任何模块对象只有一条向上直到BasicObject的祖先链。
• 一个实例对象的Eigenclass的父类是该实例对象的类，一个模块对象的eigenclass的超类是该模块对象的超类的eigenclass。
• 在类对象中插入一个模块时，该模块会出现在该类的祖先链的正上方。
• 调用方法时，Ruby总是先向“右”迈一步进入接收者真正的类中，然后向上进入祖先链。

评论

1 楼 HeLiang7 2013-05-15  

算是元编程的总结，要点都讲到了。