JavaScript面向对象编程

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***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" 

#p#

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***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) }  
} 

原文：http://coolshell.cn/articles/6441.html

作者：陈皓

【编辑推荐】

1. 10个强大的JavaScript表单验证插件
2. 深入理解JavaScript之强大的原型和原型链
3. JavaScript中的陷阱大集合
4. 使用JavaScript和Canvas写一个游戏框架
5. JavaScript将成为计算机学习***语言