Javascript 面向对象编程-陈皓

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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 = 'Chen Hao';; 

var email = 'haoel(@)hotmail.com'; 

var website = 'http://coolshell.cn';

如果要用对象来写的话，就是下面这个样子：

var chenhao = { 

    name :'Chen Hao', 

    email : 'haoel(@)hotmail.com', 

    website : 'http://coolshell.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("Chen Hao", "haoel@hotmail.com", 

                                     "http://coolshell.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:  'Chen Hao', 

                          writable:     true, 

                          configurable: true, 

                          enumerable:   true }); 

//设置多个属性 
Object.defineProperties( chenhao, 

    { 

        'email'  : { value:  'haoel@hotmail.com', 

                     writable:     true, 

                     configurable: true, 

                     enumerable:   true }, 

        'website': { value: 'http://coolshell.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: "Chen Hao", 

    email: "haoel@hotmail.com", 

    website: "http://coolshell.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 = "<br />"; 

    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：（这个示例很简单了，我就不多说了）

function print(text){ 

    document.write(this.value + ' - ' + text+ '<br>'); 
} 

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: 'Chen Hao'}, 

        'email'  : { value : 'haoel@hotmail.com'}, 

        'website': { value: 'http://coolshell.cn'} 

    } 
); 

Person.sayHello = function () { 

    var hello = "<p>Hello, I am "+ this.name  + ", <br>" + 

                "my email is: " + this.email + ", <br>" + 

                "my website is: " + this.website; 

    document.write(hello + "<br>"); 
} 

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 +'<br>'); 

//使用Person的方法 
Student.sayHello(); 

//重载SayHello方法 

Student.sayHello = function (person) { 

    var hello = "<p>Hello, I am "+ this.name  + ", <br>" + 

                "my email is: " + this.email + ", <br>" + 

                "my website is: " + this.website + ", <br>" + 

                "my student no is: " + this. no + ", <br>" + 

                "my departent is: " + this. dept; 

    document.write(hello + '<br>'); 
} 
//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>' + Object.keys(Student) + '<br>');

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>' + Student.name + '</p>'); 

//输出 Chen Hao 

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 + ", <br>" + 

                "my departent is: " + this. dept; 

    document.write(hello + '<br>'); 
}

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() + '<br>'); 

document.write(Person.paint() + '<br>'); 

Composition(Person, Sporter); 

document.write(Person.run() + '<br>'); 

document.write(Person.swim() + '<br>'); 

//看看 Person中有什么？（输出：sayHello,sing,paint,swim,run） 

document.write('<p>' + Object.keys(Person) + '<br>');

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) + '<br>'); 

    return x + y; 
}; 

var minus = function(x,y){ 

    document.write(x + ' - ' + y + ' = ' + (x-y) + '<br>'); 

    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  + ", <br>" + 

                "my email is: " + this.email + ", <br>" + 

                "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) + '<br>'; 

    hello += "my student no is: " + this. no + ", <br>" + 

             "my departent is: " + this. dept; 

    return hello; 
}; 

var me = new Student( 

    "Chen Hao", 

    "haoel@hotmail.com", 

    "http://coolshell.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

W3CSchool
MDN (Mozilla Developer Network)
MSDN (Microsoft Software Development Network)
Understanding Javascript OOP.

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2012-02-01 16:16
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