JavaScript的学习4——面向对象编程_编写一个函数来创建xiaoming:-程序员宅基地

前言

JavaScript不区分类和实例的概念,而是通过原型(prototype)来实现面向对象编程。
Object.create()方法可以传入一个原型对象,并创建一个基于该原型的新对象,但是新对象什么属性都没有,因此,我们可以编写一个函数来创建xiaoming:

// 原型对象:
var Student = {
    
    name: 'Robot',
    height: 1.2,
    run: function () {
    
        console.log(this.name + ' is running...');
    }
};

function createStudent(name) {
    
    // 基于Student原型创建一个新对象:
    var s = Object.create(Student);
    // 初始化新对象:
    s.name = name;
    return s;
}

var xiaoming = createStudent('小明');
xiaoming.run(); // 小明 is running...
xiaoming.__proto__ === Student; // true

创建对象

JavaScript对每个创建的对象都会设置一个原型,指向它的原型对象。

当我们用obj.xxx访问一个对象的属性时,JavaScript引擎先在当前对象上查找该属性,如果没有找到,就到其原型对象上找,如果还没有找到,就一直上溯到Object.prototype对象,最后,如果还没有找到,就只能返回undefined

例如,创建一个Array对象:

var arr = [1, 2, 3];

其原型链是:

arr ----> Array.prototype ----> Object.prototype ----> null

Array.prototype定义了indexOf()shift()等方法,因此你可以在所有的Array对象上直接调用这些方法。

当我们创建一个函数时:

function foo() {
    
    return 0;
}

函数也是一个对象,它的原型链是:

foo ----> Function.prototype ----> Object.prototype ----> null

由于Function.prototype定义了apply()等方法,因此,所有函数都可以调用apply()方法。

很容易想到,如果原型链很长,那么访问一个对象的属性就会因为花更多的时间查找而变得更慢,因此要注意不要把原型链搞得太长。

构造函数

除了直接用{ … }创建一个对象外,JavaScript还可以用一种构造函数的方法来创建对象。它的用法是,先定义一个构造函数:

function Student(name) {
    
    this.name = name;
    this.hello = function () {
    
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }
}

这是一个普通函数,但是在JavaScript中,可以用关键字new来调用这个函数,并返回一个对象:

var xiaoming = new Student('小明');
xiaoming.name; // '小明'
xiaoming.hello(); // Hello, 小明!

注意,如果不写new,这就是一个普通函数,它返回undefined。但是,如果写了new,它就变成了一个构造函数,它绑定的this指向新创建的对象,并默认返回this,也就是说,不需要在最后写return this;

新创建的xiaoming的原型链是:

xiaoming ----> Student.prototype ----> Object.prototype ----> null

也就是说,xiaoming的原型指向函数Student的原型。如果你又创建了xiaohong、xiaojun,那么这些对象的原型与xiaoming是一样的:

xiaoming 
xiaohong -→ Student.prototype ----> Object.prototype ----> null
xiaojun  

new Student()创建的对象还从原型上获得了一个constructor属性,它指向函数Student本身:

xiaoming.constructor === Student.prototype.constructor; // true
Student.prototype.constructor === Student; // true

Object.getPrototypeOf(xiaoming) === Student.prototype; // true

xiaoming instanceof Student; // true

看晕了吧?用一张图来表示这些乱七八糟的关系就是:
在这里插入图片描述
红色箭头是原型链。注意,Student.prototype指向的对象就是xiaoming、xiaohong的原型对象,这个原型对象自己还有个属性constructor,指向Student函数本身。

另外,函数Student恰好有个属性prototype指向xiaoming、xiaohong的原型对象,但是xiaoming、xiaohong这些对象可没有prototype这个属性,不过可以用__proto__这个非标准用法来查看。

现在我们就认为xiaoming、xiaohong这些对象“继承”自Student。

不过还有一个小问题,注意观察:

xiaoming.name; // '小明'
xiaohong.name; // '小红'
xiaoming.hello; // function: Student.hello()
xiaohong.hello; // function: Student.hello()
xiaoming.hello === xiaohong.hello; // false

xiaoming和xiaohong各自的name不同,这是对的,否则我们无法区分谁是谁了。

xiaoming和xiaohong各自的hello是一个函数,但显示两个不同的函数。如果我们通过new Student()创建了很多对象,这些对象的hello函数实际上只需要共享同一个函数就可以了,这样可以节省很多内存。

要让创建的对象共享一个hello函数,根据对象的属性查找原则,我们只要把hello函数移动到xiaoming、xiaohong这些对象共同的原型上就可以了,也就是Student.prototype:
在这里插入图片描述
修改代码如下:

function Student(name) {
    
    this.name = name;
}

Student.prototype.hello = function () {
    
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
};

用new创建基于原型的JavaScript的对象就是这么简单!

忘记写new怎么办

如果一个函数被定义为用于创建对象的构造函数,但是调用时忘记了写new怎么办?

在strict模式下,this.name = name将报错,因为this绑定为undefined,在非strict模式下,this.name = name不报错,因为this绑定为window,于是无意间创建了全局变量name,并且返回undefined,这个结果更糟糕。

所以,调用构造函数千万不要忘记写new。为了区分普通函数和构造函数,按照约定,构造函数首字母应当大写,而普通函数首字母应当小写,这样,一些语法检查工具如jslint将可以帮你检测到漏写的new。

最后,我们还可以编写一个createStudent()函数,在内部封装所有的new操作。一个常用的编程模式像这样:

function Student(props) {
    
    this.name = props.name || '匿名'; // 默认值为'匿名'
    this.grade = props.grade || 1; // 默认值为1
}

Student.prototype.hello = function () {
    
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
};

function createStudent(props) {
    
    return new Student(props || {
    })
}

这个createStudent()函数有几个巨大的优点:一是不需要new来调用,二是参数非常灵活,可以不传,也可以这么传:

var xiaoming = createStudent({
    
    name: '小明'
});

xiaoming.grade; // 1

如果创建的对象有很多属性,我们只需要传递需要的某些属性,剩下的属性可以用默认值。由于参数是一个Object,我们无需记忆参数的顺序。如果恰好从JSON拿到了一个对象,就可以直接创建出xiaoming。

练习

请利用构造函数定义Cat,并让所有的Cat对象有一个name属性,并共享一个方法say(),返回字符串’Hello, xxx!’:

function Cat(name) {
    
    this.name=name;
}
Cat.prototype.say=function(){
    
    return('Hello, ' + this.name + '!');
}
// 测试:
var kitty = new Cat('Kitty');
var doraemon = new Cat('哆啦A梦');
if (kitty && kitty.name === 'Kitty'
    && kitty.say
    && typeof kitty.say === 'function'
    && kitty.say() === 'Hello, Kitty!'
    && kitty.say === doraemon.say
) {
    
    console.log('测试通过!');
} else {
    
    console.log('测试失败!');
}

原型继承(待记住)

现在,我们要基于Student扩展出PrimaryStudent,可以先定义出PrimaryStudent:

function PrimaryStudent(props) {
    
    // 调用Student构造函数,绑定this变量:
    Student.call(this, props);
    this.grade = props.grade || 1;
}

但是,调用了Student构造函数不等于继承了Student,PrimaryStudent创建的对象的原型是:

new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Object.prototype ----> null

必须想办法把原型链修改为:

new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Student.prototype ----> Object.prototype ----> null

这样,原型链对了,继承关系就对了。新的基于PrimaryStudent创建的对象不但能调用PrimaryStudent.prototype定义的方法,也可以调用Student.prototype定义的方法。

如果你想用最简单粗暴的方法这么干:

PrimaryStudent.prototype = Student.prototype;

是不行的!如果这样的话,PrimaryStudent和Student共享一个原型对象,那还要定义PrimaryStudent干啥?

我们必须借助一个中间对象来实现正确的原型链,这个中间对象的原型要指向Student.prototype。为了实现这一点,参考道爷(就是发明JSON的那个道格拉斯)的代码,中间对象可以用一个空函数F来实现:

// PrimaryStudent构造函数:
function PrimaryStudent(props) {
    
    Student.call(this, props);
    this.grade = props.grade || 1;
}

// 空函数F:
function F() {
    
}

// 把F的原型指向Student.prototype:
F.prototype = Student.prototype;

// 把PrimaryStudent的原型指向一个新的F对象,F对象的原型正好指向Student.prototype:
PrimaryStudent.prototype = new F();

// 把PrimaryStudent原型的构造函数修复为PrimaryStudent:
PrimaryStudent.prototype.constructor = PrimaryStudent;

// 继续在PrimaryStudent原型(就是new F()对象)上定义方法:
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
    
    return this.grade;
};

// 创建xiaoming:
var xiaoming = new PrimaryStudent({
    
    name: '小明',
    grade: 2
});
xiaoming.name; // '小明'
xiaoming.grade; // 2

// 验证原型:
xiaoming.__proto__ === PrimaryStudent.prototype; // true
xiaoming.__proto__.__proto__ === Student.prototype; // true

// 验证继承关系:
xiaoming instanceof PrimaryStudent; // true
xiaoming instanceof Student; // true

用一张图来表示新的原型链:
在这里插入图片描述
注意,函数F仅用于桥接,我们仅创建了一个new F()实例,而且,没有改变原有的Student定义的原型链。

如果把继承这个动作用一个 inherits() 函数封装起来,还可以隐藏F的定义,并简化代码:

function inherits(Child, Parent) {
    
    var F = function () {
    };
    F.prototype = Parent.prototype;
    Child.prototype = new F();
    Child.prototype.constructor = Child;
}

这个inherits()函数可以复用:

function Student(props) {
    
    this.name = props.name || 'Unnamed';
}

Student.prototype.hello = function () {
    
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
}

function PrimaryStudent(props) {
    
    Student.call(this, props);
    this.grade = props.grade || 1;
}

// 实现原型继承链:
inherits(PrimaryStudent, Student);

// 绑定其他方法到PrimaryStudent原型:
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
    
    return this.grade;
};

小结
JavaScript的原型继承实现方式就是:

  1. 定义新的构造函数,并在内部用call()调用希望“继承”的构造函数,并绑定this

  2. 借助中间函数F实现原型链继承,最好通过封装的inherits函数完成;

  3. 继续在新的构造函数的原型上定义新方法。

class继承

新的关键字class从ES6开始正式被引入到JavaScript中。class的目的就是让定义类更简单。

我们先回顾用函数实现Student的方法:

function Student(name) {
    
    this.name = name;
}

Student.prototype.hello = function () {
    
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
}

如果用新的class关键字来编写Student,可以这样写:

class Student {
    
    constructor(name) {
    
        this.name = name;
    }

    hello() {
    
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }
}

比较一下就可以发现,class的定义包含了构造函数constructor和定义在原型对象上的函数hello()(注意没有function关键字),这样就避免了Student.prototype.hello = function () {...}这样分散的代码。

最后,创建一个Student对象代码和前面章节完全一样:

var xiaoming = new Student('小明');
xiaoming.hello();

class继承
用class定义对象的另一个巨大的好处是继承更方便了。现在,直接通过extends来实现:

class PrimaryStudent extends Student {
    
    constructor(name, grade) {
    
        super(name); // 记得用super调用父类的构造方法!
        this.grade = grade;
    }

    myGrade() {
    
        alert('I am at grade ' + this.grade);
    }
}

注意PrimaryStudent的定义也是class关键字实现的,而extends则表示原型链对象来自Student。子类的构造函数可能会与父类不太相同,例如,PrimaryStudent需要name和grade两个参数,并且需要通过 super(name) 来调用父类的构造函数,否则父类的 name 属性无法正常初始化。

PrimaryStudent已经自动获得了父类Student的hello方法,我们又在子类中定义了新的myGrade方法。

ES6引入的class和原有的JavaScript原型继承有什么区别呢?实际上它们没有任何区别,class的作用就是让JavaScript引擎去实现原来需要我们自己编写的原型链代码。简而言之,用class的好处就是极大地简化了原型链代码。

现在用 class 还早了点,因为不是所有的主流浏览器都支持ES6的class。如果一定要现在就用上,就需要一个工具把class代码转换为传统的prototype代码,可以试试 Babel这个工具。

练习

请利用class重新定义Cat,并让它从已有的Animal继承,然后新增一个方法say(),返回字符串'Hello, xxx!'

class Animal {
    
    constructor(name) {
    
        this.name = name;
    }
}
class Cat extends Animal{
    
    constructor(name){
    
        super(name);
    }
    say(){
    
        return ('Hello, ' + this.name +'!');
    }
}
// 测试:
var kitty = new Cat('Kitty');
var doraemon = new Cat('哆啦A梦');
if ((new Cat('x') instanceof Animal)
    && kitty 
    && kitty.name === 'Kitty'
    && kitty.say
    && typeof kitty.say === 'function'
    && kitty.say() === 'Hello, Kitty!'
    && kitty.say === doraemon.say)
{
    
    console.log('测试通过!');
} else {
    
    console.log('测试失败!');
}
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