JavaScript 繼承的實現

物件導向與基於對象

幾乎每個開發人員都有物件導向語言（比如C++、C#、Java）的開發經驗。 在傳統物件導向的語言中，有兩個非常重要的概念 - 類和執行個體。 類定義了一類事物公用的行為和方法；而執行個體則是類的一個具體實現。 我們還知道，物件導向編程有三個重要的概念 - 封裝、繼承和多態。

但是在JavaScript的世界中，所有的這一切特性似乎都不存在。 因為JavaScript本身不是物件導向的語言，而是基於對象的語言。 這裡面就有一些有趣的特性，比如JavaScript中所有事物都是對象， 包括字串、數組、日期、數字，甚至是函數，比如下面這個例子：

    // 定義一個函數 - add
    function add(a, b) {
      add.invokeTimes++;
      return a + b;
    }
    // 因為函數本身也是對象，這裡為函數add定義一個屬性，用來記錄此函數被調用的次數
    add.invokeTimes = 0;

    add(1 + 1);
    add(2 + 3);
    console.log(add.invokeTimes);  // 2

類比JavaScript中類和繼承

在物件導向的語言中，我們使用類來建立一個自訂對象。然而JavaScript中所有事物都是對象，那麼用什麼辦法來建立自訂對象呢？

這就需要引入另外一個概念 - 原型（prototype），我們可以簡單的把prototype看做是一個模版，新建立的自訂對象都是這個模版（prototype）的一個拷貝 （實際上不是拷貝而是連結，只不過這種連結是不可見，給人們的感覺好像是拷貝）。

讓我們看一下通過prototype建立自訂對象的一個例子：

    // 建構函式
    function Person(name, sex) {
      this.name = name;
      this.sex = sex;
    }
    // 定義Person的原型，原型中的屬性可以被自訂對象引用
    Person.prototype = {
      getName: function() {
        return this.name;
      },
      getSex: function() {
        return this.sex;
      }
    }

這裡我們把函數Person稱為建構函式，也就是建立自訂對象的函數。可以看出，JavaScript通過建構函式和原型的方式類比實現了類的功能。
建立自訂對象（執行個體化類）的代碼：

    var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
    console.log(zhang.getName());  // "ZhangSan"

    var chun = new Person("ChunHua", "woman");
    console.log(chun.getName());  // "ChunHua"

當代碼var zhang = new Person("ZhangSan", "man")執行時，其實內部做了如下幾件事情：

• 建立一個空白對象（new Object()）。
• 拷貝Person.prototype中的屬性（索引值對）到這個Null 物件中（我們前面提到，內部實現時不是拷貝而是一個隱藏的連結）。
• 將這個對象通過this關鍵字傳遞到建構函式中並執行建構函式。
• 將這個對象賦值給變數zhang。

為了證明prototype模版並不是被拷貝到執行個體化的對象中，而是一種連結的方式，請看如下代碼：

    function Person(name, sex) {
      this.name = name;
      this.sex = sex;
    }
    Person.prototype.age = 20;

    var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
    console.log(zhang.age);  // 20
    // 覆蓋prototype中的age屬性
    zhang.age = 19;
    console.log(zhang.age);  // 19
    delete zhang.age;
    // 在刪除執行個體屬性age後，此屬性值又從prototype中擷取
    console.log(zhang.age);  // 20

這種在JavaScript內部實現的隱藏的prototype連結，是JavaScript賴以生存的溫潤土壤， 也是類比實現繼承的基礎。

如何在JavaScript中實現簡單的繼承？
下面的例子將建立一個僱員類Employee，它從Person繼承了原型prototype中的所有屬性。

    function Employee(name, sex, employeeID) {
      this.name = name;
      this.sex = sex;
      this.employeeID = employeeID;
    }
    // 將Employee的原型指向Person的一個執行個體
    // 因為Person的執行個體可以調用Person原型中的方法, 所以Employee的執行個體也可以調用Person原型中的所有屬性。
    Employee.prototype = new Person();
    Employee.prototype.getEmployeeID = function() {
      return this.employeeID;
    };

    var zhang = new Employee("ZhangSan", "man", "1234");
    console.log(zhang.getName());  // "ZhangSan

上面關於繼承的實現很粗糙，並且存在很多問題：

• 在建立Employee建構函式和原型（以後簡稱類）時，就對Person進行了執行個體化，這是不合適的。
• Employee的建構函式沒法調用父類Person的建構函式，導致在Employee建構函式中對name和sex屬性的重複賦值。
• Employee中的函數會覆蓋Person中的同名函數，沒有重載的機制（和上一條是一個類型的問題）。
• 建立JavaScript類的文法過於零散，不如C#/Java中的文法優雅。
• 實現中有constructor屬性的指向錯誤，這個會在第二篇文章中討論。

我們會在第三章完善這個例子。

JavaScript繼承的實現

正因為JavaScript本身沒有完整的類和繼承的實現，並且我們也看到通過手工實現的方式存在很多問題， 因此對於這個富有挑戰性的任務網上已經有很多實現了：

• Douglas Crockford - Prototypal Inheritance in JavaScript
• Douglas Crockford - Classical Inheritance in JavaScript
• John Resig - Simple JavaScript Inheritance
• Dean Edwards - A Base Class for JavaScript Inheritance
• Prototype
• Mootools
• Extjs

這個系列的文章將會逐一深入分析這些實現，最終達到對JavaScript中如何?類和繼承有一個深入的瞭解。

下一章我們將會介紹在類實現中的相關知識，比如this、constructor、prototype等。

這一章我們將會重點介紹JavaScript中幾個重要的屬性（this、constructor、prototype）， 這些屬性對於我們理解如何?JavaScript中的類和繼承起著至關重要的作用。

this

this表示當前對象，如果在全域作用範圍內使用this，則指代當前頁面對象window； 如果在函數中使用this，則this指代什麼是根據運行時此函數在什麼對象上被調用。 我們還可以使用apply和call兩個全域方法來改變函數中this的具體指向。

先看一個在全域作用範圍內使用this的例子：

  <script type="text/javascript">   console.log(this === window); // true   console.log(window.alert === this.alert); // true   console.log(this.parseInt("021", 10)); // 10  </script>  

函數中的this是在運行時決定的，而不是函數定義時，如下：

  // 定義一個全域函數  function foo() {   console.log(this.fruit);  }  // 定義一個全域變數，等價於window.fruit = "apple";  var fruit = "apple";  // 此時函數foo中this指向window對象  // 這種調用方式和window.foo();是完全等價的  foo(); // "apple"  // 自訂一個對象，並將此對象的屬性foo指向全域函數foo  var pack = {   fruit: "orange",   foo: foo  };  // 此時函數foo中this指向window.pack對象  pack.foo(); // "orange"  

全域函數apply和call可以用來改變函數中this的指向，如下：

  // 定義一個全域函數  function foo() {   console.log(this.fruit);  }    // 定義一個全域變數  var fruit = "apple";  // 自訂一個對象  var pack = {   fruit: "orange"  };    // 等價於window.foo();  foo.apply(window); // "apple"  // 此時foo中的this === pack  foo.apply(pack); // "orange"  

註：apply和call兩個函數的作用相同，唯一的區別是兩個函數的參數定義不同。

因為在JavaScript中函數也是對象，所以我們可以看到如下有趣的例子：

  // 定義一個全域函數  function foo() {   if (this === window) {    console.log("this is window.");   }  }    // 函數foo也是對象，所以可以定義foo的屬性boo為一個函數  foo.boo = function() {   if (this === foo) {    console.log("this is foo.");   } else if (this === window) {    console.log("this is window.");   }  };  // 等價於window.foo();  foo(); // this is window.    // 可以看到函數中this的指向調用函數的對象  foo.boo(); // this is foo.    // 使用apply改變函數中this的指向  foo.boo.apply(window); // this is window.  

prototype

我們已經在第一章中使用prototype類比類和繼承的實現。 prototype本質上還是一個JavaScript對象。 並且每個函數都有一個預設的prototype屬性。
如果這個函數被用在建立自訂對象的情境中，我們稱這個函數為建構函式。 比如下面一個簡單的情境：

  // 建構函式  function Person(name) {   this.name = name;  }  // 定義Person的原型，原型中的屬性可以被自訂對象引用  Person.prototype = {   getName: function() {    return this.name;   }  }  var zhang = new Person("ZhangSan");  console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan"  

作為類比，我們考慮下JavaScript中的資料類型 - 字串（String）、數字（Number）、數組（Array）、對象（Object）、日期（Date）等。 我們有理由相信，在JavaScript內部這些類型都是作為建構函式來實現的，比如：

  // 定義數組的建構函式，作為JavaScript的一種預定義類型  function Array() {   // ...  }    // 初始化數組的執行個體  var arr1 = new Array(1, 56, 34, 12);  // 但是，我們更傾向於如下的文法定義：  var arr2 = [1, 56, 34, 12];  

同時對數組操作的很多方法（比如concat、join、push）應該也是在prototype屬性中定義的。
實際上，JavaScript所有的固有資料類型都具有唯讀prototype屬性（這是可以理解的：因為如果修改了這些類型的prototype屬性，則哪些預定義的方法就消失了）， 但是我們可以向其中添加自己的擴充方法。

  // 向JavaScript固有類型Array擴充一個擷取最小值的方法  Array.prototype.min = function() {   var min = this[0];   for (var i = 1; i < this.length; i++) {    if (this[i] < min) {     min = this[i];    }   }   return min;  };    // 在任意Array的執行個體上調用min方法  console.log([1, 56, 34, 12].min()); // 1  

注意：這裡有一個陷阱，向Array的原型中添加擴充方法後，當使用for-in迴圈數組時，這個擴充方法也會被迴圈出來。
下面的代碼說明這一點（假設已經向Array的原型中擴充了min方法）：

  var arr = [1, 56, 34, 12];  var total = 0;  for (var i in arr) {   total += parseInt(arr[i], 10);  }  console.log(total); // NaN    

解決方案也很簡單：

  var arr = [1, 56, 34, 12];  var total = 0;  for (var i in arr) {   if (arr.hasOwnProperty(i)) {    total += parseInt(arr[i], 10);   }  }  console.log(total); // 103  

constructor

constructor始終指向建立當前對象的建構函式。比如下面例子：

  // 等價於 var foo = new Array(1, 56, 34, 12);  var arr = [1, 56, 34, 12];  console.log(arr.constructor === Array); // true  // 等價於 var foo = new Function();  var Foo = function() { };  console.log(Foo.constructor === Function); // true  // 由建構函式執行個體化一個obj對象  var obj = new Foo();  console.log(obj.constructor === Foo); // true    // 將上面兩段代碼合起來，就得到下面的結論  console.log(obj.constructor.constructor === Function); // true  

但是當constructor遇到prototype時，有趣的事情就發生了。
我們知道每個函數都有一個預設的屬性prototype，而這個prototype的constructor預設指向這個函數。如下例所示：

  function Person(name) {   this.name = name;  };  Person.prototype.getName = function() {   return this.name;  };  var p = new Person("ZhangSan");    console.log(p.constructor === Person); // true  console.log(Person.prototype.constructor === Person); // true  // 將上兩行代碼合并就得到如下結果  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // true  

當時當我們重新定義函數的prototype時（注意：和上例的區別，這裡不是修改而是覆蓋）， constructor的行為就有點奇怪了，如下樣本：

  function Person(name) {   this.name = name;  };  Person.prototype = {   getName: function() {    return this.name;   }  };  var p = new Person("ZhangSan");  console.log(p.constructor === Person); // false  console.log(Person.prototype.constructor === Person); // false  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // false  

為什麼呢？
原來是因為覆蓋Person.prototype時，等價於進行如下代碼操作：

  Person.prototype = new Object({   getName: function() {    return this.name;   }  });  

而constructor始終指向建立自身的建構函式，所以此時Person.prototype.constructor === Object，即是：

  function Person(name) {   this.name = name;  };  Person.prototype = {   getName: function() {    return this.name;   }  };  var p = new Person("ZhangSan");  console.log(p.constructor === Object); // true  console.log(Person.prototype.constructor === Object); // true  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Object); // true  

怎麼修正這種問題呢？方法也很簡單，重新覆蓋Person.prototype.constructor即可：

  function Person(name) {   this.name = name;  };  Person.prototype = new Object({   getName: function() {    return this.name;   }  });  Person.prototype.constructor = Person;  var p = new Person("ZhangSan");  console.log(p.constructor === Person); // true  console.log(Person.prototype.constructor === Person); // true  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // true  

下一章我們將會對第一章提到的Person-Employee類和繼承的實現進行完善。

posted @ 2009-07-08 16:30 三生石上 閱讀(512) | 評論 (1) | 編輯JavaScript繼承詳解（一） 物件導向與基於對象

幾乎每個開發人員都有物件導向語言（比如C++、C#、Java）的開發經驗。 在傳統物件導向的語言中，有兩個非常重要的概念 - 類和執行個體。 類定義了一類事物公用的行為和方法；而執行個體則是類的一個具體實現。 我們還知道，物件導向編程有三個重要的概念 - 封裝、繼承和多態。

但是在JavaScript的世界中，所有的這一切特性似乎都不存在。 因為JavaScript本身不是物件導向的語言，而是基於對象的語言。 這裡面就有一些有趣的特性，比如JavaScript中所有事物都是對象， 包括字串、數組、日期、數字，甚至是函數，比如下面這個例子：

  // 定義一個函數 - add
  function add(a, b) {
   add.invokeTimes++;
   return a + b;
  }
  // 因為函數本身也是對象，這裡為函數add定義一個屬性，用來記錄此函數被調用的次數
  add.invokeTimes = 0;

  add(1 + 1);
  add(2 + 3);
  console.log(add.invokeTimes); // 2

類比JavaScript中類和繼承

在物件導向的語言中，我們使用類來建立一個自訂對象。然而JavaScript中所有事物都是對象，那麼用什麼辦法來建立自訂對象呢？

這就需要引入另外一個概念 - 原型（prototype），我們可以簡單的把prototype看做是一個模版，新建立的自訂對象都是這個模版（prototype）的一個拷貝 （實際上不是拷貝而是連結，只不過這種連結是不可見，給人們的感覺好像是拷貝）。

讓我們看一下通過prototype建立自訂對象的一個例子：

  // 建構函式
  function Person(name, sex) {
   this.name = name;
   this.sex = sex;
  }
  // 定義Person的原型，原型中的屬性可以被自訂對象引用
  Person.prototype = {
   getName: function() {
    return this.name;
   },
   getSex: function() {
    return this.sex;
   }
  }

這裡我們把函數Person稱為建構函式，也就是建立自訂對象的函數。可以看出，JavaScript通過建構函式和原型的方式類比實現了類的功能。
建立自訂對象（執行個體化類）的代碼：

  var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
  console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan"

  var chun = new Person("ChunHua", "woman");
  console.log(chun.getName()); // "ChunHua"

當代碼var zhang = new Person("ZhangSan", "man")執行時，其實內部做了如下幾件事情：

• 建立一個空白對象（new Object()）。
• 拷貝Person.prototype中的屬性（索引值對）到這個Null 物件中（我們前面提到，內部實現時不是拷貝而是一個隱藏的連結）。
• 將這個對象通過this關鍵字傳遞到建構函式中並執行建構函式。
• 將這個對象賦值給變數zhang。

為了證明prototype模版並不是被拷貝到執行個體化的對象中，而是一種連結的方式，請看如下代碼：

  function Person(name, sex) {
   this.name = name;
   this.sex = sex;
  }
  Person.prototype.age = 20;

  var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
  console.log(zhang.age); // 20
  // 覆蓋prototype中的age屬性
  zhang.age = 19;
  console.log(zhang.age); // 19
  delete zhang.age;
  // 在刪除執行個體屬性age後，此屬性值又從prototype中擷取
  console.log(zhang.age); // 20

這種在JavaScript內部實現的隱藏的prototype連結，是JavaScript賴以生存的溫潤土壤， 也是類比實現繼承的基礎。

如何在JavaScript中實現簡單的繼承？
下面的例子將建立一個僱員類Employee，它從Person繼承了原型prototype中的所有屬性。

  function Employee(name, sex, employeeID) {
   this.name = name;
   this.sex = sex;
   this.employeeID = employeeID;
  }
  // 將Employee的原型指向Person的一個執行個體
  // 因為Person的執行個體可以調用Person原型中的方法, 所以Employee的執行個體也可以調用Person原型中的所有屬性。
  Employee.prototype = new Person();
  Employee.prototype.getEmployeeID = function() {
   return this.employeeID;
  };

  var zhang = new Employee("ZhangSan", "man", "1234");
  console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan

上面關於繼承的實現很粗糙，並且存在很多問題：

• 在建立Employee建構函式和原型（以後簡稱類）時，就對Person進行了執行個體化，這是不合適的。
• Employee的建構函式沒法調用父類Person的建構函式，導致在Employee建構函式中對name和sex屬性的重複賦值。
• Employee中的函數會覆蓋Person中的同名函數，沒有重載的機制（和上一條是一個類型的問題）。
• 建立JavaScript類的文法過於零散，不如C#/Java中的文法優雅。
• 實現中有constructor屬性的指向錯誤，這個會在第二篇文章中討論。

我們會在第三章完善這個例子。