JavaScript精炼---类(class)、构造函数(constructor)、原型(prototype)

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）
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

1. car1.hasOwnProperty("material"); // true: material is a direct property of r
2. car2.hasOwnProperty("material"); // false: material is an inherited property of r
3. "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：

1. function Car(){
2. }
3. 
   
4. Car.prototype.start = function(){

      alert("Bang!!!");

   };

5. 
   
6. var car1 = new Car();
7. var car2 = new Car();
8. car1.start();  //bang!!!
9. 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：

 

1. function Car(color, title){
2.    this.color = color;
3.    this.title = title;
4. }
5. 
   
6. Car.prototype.material = "steel";
7. Car.prototype.start = function(){
8.   alert("Bang!!!");
9. };
10. Car.prototype.repaint = function(color){
11.     this.color = color;
12. }
13. 
    
14. var car1 = new Car("red", "BMW");
15. var car2 = new Car("yellow", "VW");
16. 
    
17. car1.repaint("pink");
18. document.write(car1.color);  //prints pink
19. 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：

1. function Car(color, title){
2.    this.color = color;
3.    this.title = title;
4.    if (typeof Car._initialized == "undefined") {
5.       Car.prototype.start = function(){
6.           alert("Bang!!!");
7.       };
8.       Car.prototype.material = "steel";
9.       Car._initialized = true;
10.    }
11. }
12. 
    

   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。

1. function Car(){
2. }
3.    
4. Car.prototype.drivers = ["Kitten", "Bear"];
5.   
6. var car1 = new Car();
7. var car2 = new Car();
8.    
9. car1.drivers.push("Point");
10.    
11. document.write(car1.drivers);  //prints Kitten,Bear,Point
12. 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：

1. function Car(){
2.    this.drivers =  ["Kitten", "Bear"];
3. }
4.   
5. Car.prototype
6. var car1 = new Car();
7. var car2 = new Car();
8.    
9. car1.drivers.push("Point");
10.    
11. document.write(car1.drivers);  //prints Kitten,Bear,Point
12. document.write(car2.drivers);  //prints Kitten,Bear

 

下面我们来创建一个完成的类：

1. function Car(){
2.    this.drivers =  ["Kitten", "Bear"];
3.    if (typeof Car._initialized == "undefined") 
4.       Car.prototype.getDiversNumber = function(){
5.         alert(this.drivers.length)
6.       };
7.       Car._initialized = true;
8.    }
9. }
10. 
    
11.   
12. var car1 = new Car();
13. var car2 = new Car();
14.    
15. car1.drivers.push("Point");
16.    
17. document.write(car1.drivers);  //prints Kitten,Bear,Point
18. document.write(car2.drivers);  //prints Kitten,Bear
19. car1.getDiversNumber(); //3
20. 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。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

评论

1 楼 gavinsun2008 2010-12-21  

不错，几篇精炼都挺深入。