ES6学习笔记(十八)Class 的继承
1.简介
Class 可以通过extends
关键字实现继承,这比 ES5 的通过修改原型链prototype实现继承,要清晰和方便很多。
class Point {
}
class ColorPoint extends Point {
}
上面代码定义了一个ColorPoint
类,该类通过extends
关键字,继承了Point
类的所有属性和方法。但是由于没有部署任何代码,所以这两个类完全一样,等于复制了一个Point
类。下面,我们在ColorPoint
内部加上代码。
1 class ColorPoint extends Point { 2 constructor(x, y, color) { 3 super(x, y); // 调用父类的constructor(x, y) 4 this.color = color; 5 } 6 7 toString() { 8 return this.color + ' ' + super.toString(); // 调用父类的toString() 9 } 10 }
上面代码中,constructor
方法和toString
方法之中,都出现了super
关键字,它在这里表示父类的构造函数,用来新建父类的this
对象。
子类必须在constructor
方法中调用super
方法,否则新建实例时会报错。这是因为子类自己的this
对象,必须先通过父类的构造函数完成塑造,得到与父类同样的实例属性和方法,然后再对其进行加工,加上子类自己的实例属性和方法。如果不调用super
方法,子类就得不到this
对象,Java中也是会在new子类对象是调用父类的构造方法。
说白了就是先通过父类的构造方法super拿到一个复制的父类对象,再在这个对象上添加子类自己的属性和方法,从而实现继承,如果没有这个父类对象,继承也就无法进行。
class Point { /* ... */ } class ColorPoint extends Point { constructor() { } } let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError
上面代码中,ColorPoint
继承了父类Point
,但是它的构造函数没有调用super
方法,导致新建实例时报错。
ES5 的继承,实质是先创造子类的实例对象this
,然后再将父类的方法添加到this
上面(Parent.apply(this)
)。
ES6 的继承机制完全不同,实质是先将父类实例对象的属性和方法,加到this
上面(所以必须先调用super
方法),然后再用子类的构造函数修改this
。
如果子类没有定义constructor
方法,这个方法会被默认添加,代码如下。也就是说,不管有没有显式定义,任何一个子类都有constructor
方法。
class ColorPoint extends Point { } // 等同于 class ColorPoint extends Point { constructor(...args) { super(...args); } }
另一个需要注意的地方是,在子类的构造函数中,只有调用super
之后,才可以使用this
关键字,否则会报错。这是因为子类实例的构建,基于父类实例,只有super
方法才能调用父类实例。
1 class Point { 2 constructor(x, y) { 3 this.x = x; 4 this.y = y; 5 } 6 } 7 8 class ColorPoint extends Point { 9 constructor(x, y, color) { 10 this.color = color; // ReferenceError 11 super(x, y); 12 this.color = color; // 正确 13 } 14 }
上面代码中,子类的constructor
方法没有调用super
之前,就使用this
关键字,结果报错,而放在super
方法之后就是正确的。
下面是生成子类实例的代码。
let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green'); cp instanceof ColorPoint // true cp instanceof Point // true
上面代码中,实例对象cp
同时是ColorPoint
和Point
两个类的实例,这与 ES5 的行为完全一致。
最后,父类的静态方法,也会被子类继承。
class A { static hello() { console.log('hello world'); } } class B extends A { } B.hello() // hello world
上面代码中,hello()
是A
类的静态方法,B
继承A
,也继承了A
的静态方法。
2.Object.getPrototypeOf()
Object.getPrototypeOf
方法可以用来从子类上获取父类。
Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point // true
因此,可以使用这个方法判断,一个类是否继承了另一个类。
3.super 关键字
super
这个关键字,既可以当作函数使用,也可以当作对象使用。在这两种情况下,它的用法完全不同。
第一种情况,super
作为函数调用时,代表父类的构造函数。ES6 要求,子类的构造函数必须执行一次super
函数。
class A {}
class B extends A {
constructor() {
super();
}
}
上面代码中,子类B
的构造函数之中的super()
,代表调用父类的构造函数。这是必须的,否则 JavaScript 引擎会报错。
注意,super
虽然代表了父类A
的构造函数,但是返回的是子类B
的实例,即super
内部的this
指的是B
的实例,因此super()
在这里相当于A.prototype.constructor.call(this)
。
1 class A { 2 constructor() { 3 console.log(new.target.name); 4 } 5 } 6 class B extends A { 7 constructor() { 8 super(); 9 } 10 } 11 new A() // A 12 new B() // B
上面代码中,new.target
指向当前正在执行的函数。可以看到,在super()
执行时,它指向的是子类B
的构造函数,而不是父类A
的构造函数。也就是说,super()
内部的this
指向的是B
。
作为函数时,super()
只能用在子类的构造函数之中,用在其他地方就会报错。
class A {} class B extends A { m() { super(); // 报错 } }
上面代码中,super()
用在B
类的m
方法之中,就会造成句法错误。
第二种情况,super
作为对象时,在普通方法中,指向父类的原型对象;在静态方法中,指向父类。
class A { p() { return 2; } } class B extends A { constructor() { super(); console.log(super.p()); // 2 } } let b = new B();
上面代码中,子类B
当中的super.p()
,就是将super
当作一个对象使用。这时,super
在普通方法之中,指向A.prototype
,所以super.p()
就相当于A.prototype.p()
。
这里需要注意,由于super
指向父类的原型对象,所以定义在父类实例上的方法或属性,是无法通过super
调用的。
1 class A { 2 constructor() { 3 this.p = 2; 4 } 5 } 6 7 class B extends A { 8 get m() { 9 return super.p; 10 } 11 } 12 13 let b = new B(); 14 b.m // undefined
上面代码中,p
是父类A
实例的属性,super.p
就引用不到它。
如果属性定义在父类的原型对象上,super
就可以取到。
1 class A {} 2 A.prototype.x = 2; 3 4 class B extends A { 5 constructor() { 6 super(); 7 console.log(super.x) // 2 8 } 9 } 10 11 let b = new B();
上面代码中,属性x
是定义在A.prototype
上面的,所以super.x
可以取到它的值。
ES6 规定,在子类普通方法中通过super
调用父类的方法时,方法内部的this
指向当前的子类实例。
1 class A { 2 constructor() { 3 this.x = 1; 4 } 5 print() { 6 console.log(this.x); 7 } 8 } 9 10 class B extends A { 11 constructor() { 12 super(); 13 this.x = 2; 14 } 15 m() { 16 super.print(); 17 } 18 } 19 20 let b = new B(); 21 b.m() // 2
上面代码中,super.print()
虽然调用的是A.prototype.print()
,但是A.prototype.print()
内部的this
指向子类B
的实例,导致输出的是2
,而不是1
。也就是说,实际上执行的是super.print.call(this)
。
由于this
指向子类实例,所以如果通过super
对某个属性赋值,这时super
就是this
,赋值的属性会变成子类实例的属性。
1 class A { 2 constructor() { 3 this.x = 1; 4 } 5 } 6 7 class B extends A { 8 constructor() { 9 super(); 10 this.x = 2; 11 super.x = 3; 12 console.log(super.x); // undefined 13 console.log(this.x); // 3 14 } 15 } 16 17 let b = new B();
上面代码中,super.x
赋值为3
,这时等同于对this.x
赋值为3
。而当读取super.x
的时候,读的是A.prototype.x
,所以返回undefined
。
如果super
作为对象,用在静态方法之中,这时super
将指向父类,而不是父类的原型对象。
1 class Parent { 2 static myMethod(msg) { 3 console.log('static', msg); 4 } 5 6 myMethod(msg) { 7 console.log('instance', msg); 8 } 9 } 10 11 class Child extends Parent { 12 static myMethod(msg) { 13 super.myMethod(msg); 14 } 15 16 myMethod(msg) { 17 super.myMethod(msg); 18 } 19 } 20 21 Child.myMethod(1); // static 1 22 23 var child = new Child(); 24 child.myMethod(2); // instance 2
上面代码中,super
在静态方法之中指向父类,在普通方法之中指向父类的原型对象。
另外,在子类的静态方法中通过super
调用父类的方法时,方法内部的this
指向当前的子类,而不是子类的实例。
1 class A { 2 constructor() { 3 this.x = 1; 4 } 5 static print() { 6 console.log(this.x); 7 } 8 } 9 10 class B extends A { 11 constructor() { 12 super(); 13 this.x = 2; 14 } 15 static m() { 16 super.print(); 17 } 18 } 19 20 B.x = 3; 21 B.m() // 3
上面代码中,静态方法B.m
里面,super.print
指向父类的静态方法。这个方法里面的this
指向的是B
,而不是B
的实例。
注意,使用super
的时候,必须显式指定是作为函数、还是作为对象使用,否则会报错。
class A {} class B extends A { constructor() { super(); console.log(super); // 报错 } }
上面代码中,console.log(super)
当中的super
,无法看出是作为函数使用,还是作为对象使用,所以 JavaScript 引擎解析代码的时候就会报错。这时,如果能清晰地表明super
的数据类型,就不会报错。
class A {} class B extends A { constructor() { super(); console.log(super.valueOf() instanceof B); // true } } let b = new B();
上面代码中,super.valueOf()
表明super
是一个对象,因此就不会报错。同时,由于super
使得this
指向B
的实例,所以super.valueOf()
返回的是一个B
的实例。
最后,由于对象总是继承其他对象的,所以可以在任意一个对象中,使用super
关键字。
var obj = { toString() { return "MyObject: " + super.toString(); } }; obj.toString(); // MyObject: [object Object]
4.类的 prototype 属性和__proto__属性
大多数浏览器的 ES5 实现之中,每一个对象都有__proto__
属性,指向对应的构造函数的prototype
属性。Class 作为构造函数的语法糖,同时有prototype
属性和__proto__
属性,因此同时存在两条继承链。
(1)子类的__proto__
属性,表示构造函数的继承,总是指向父类。
(2)子类prototype
属性的__proto__
属性,表示方法的继承,总是指向父类的prototype
属性。
class A { } class B extends A { } B.__proto__ === A // true B.prototype.__proto__ === A.prototype // true
上面代码中,子类B
的__proto__
属性指向父类A
,子类B
的prototype
属性的__proto__
属性指向父类A
的prototype
属性。
这样的结果是因为,类的继承是按照下面的模式实现的。
1 class A { 2 } 3 4 class B { 5 } 6 7 // B 的实例继承 A 的实例 8 Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype); 9 10 // B 继承 A 的静态属性 11 Object.setPrototypeOf(B, A); 12 13 const b = new B();
《对象的扩展》一章给出过Object.setPrototypeOf
方法的实现。
Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) { obj.__proto__ = proto; return obj; }
因此,就得到了上面的结果。
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype); // 等同于 B.prototype.__proto__ = A.prototype; Object.setPrototypeOf(B, A); // 等同于 B.__proto__ = A;
这两条继承链,可以这样理解:
作为一个对象,子类(B
)的原型(__proto__
属性)是父类(A
);
作为一个构造函数,子类(B
)的原型对象(prototype
属性)是父类的原型对象(prototype
属性)的实例。
Object.create(A.prototype); // 等同于 B.prototype.__proto__ = A.prototype;
extends
关键字后面可以跟多种类型的值。
class B extends A {
}
上面代码的A
,只要是一个有prototype
属性的函数,就能被B
继承。由于函数都有prototype
属性(除了Function.prototype
函数),因此A
可以是任意函数。
下面,讨论两种情况。第一种,子类继承Object
类。
class A extends Object { } A.__proto__ === Object // true A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
这种情况下,A
其实就是构造函数Object
的复制,A
的实例就是Object
的实例。
第二种情况,不存在任何继承。
class A { } A.__proto__ === Function.prototype // true A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
这种情况下,A
作为一个基类(即不存在任何继承),就是一个普通函数,所以直接继承Function.prototype
。但是,A
调用后返回一个空对象(即Object
实例),所以A.prototype.__proto__
指向构造函数(Object
)的prototype
属性。
实例的 __proto__ 属性
子类实例的__proto__
属性的__proto__
属性,指向父类实例的__proto__
属性(😂😱)。也就是说,子类的原型的原型,是父类的原型。神奇的__proto__。。。。。
var p1 = new Point(2, 3); var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red'); p2.__proto__ === p1.__proto__ // false p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true
上面代码中,ColorPoint
继承了Point
,导致前者原型的原型是后者的原型。
因此,通过子类实例的__proto__.__proto__
属性,可以修改父类实例的行为。
p2.__proto__.__proto__.printName = function () { console.log('Ha'); }; p1.printName() // "Ha"
上面代码在ColorPoint
的实例p2
上向Point
类添加方法,结果影响到了Point
的实例p1
。
5.原生构造函数的继承
原生构造函数是指语言内置的构造函数,通常用来生成数据结构。ECMAScript 的原生构造函数大致有下面这些。
- Boolean()
- Number()
- String()
- Array()
- Date()
- Function()
- RegExp()
- Error()
- Object()
以前,这些原生构造函数是无法继承的,比如,不能自己定义一个Array
的子类。
1 function MyArray() { 2 Array.apply(this, arguments); 3 } 4 5 MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, { 6 constructor: { 7 value: MyArray, 8 writable: true, 9 configurable: true, 10 enumerable: true 11 } 12 });
上面代码定义了一个继承 Array 的MyArray
类。但是,这个类的行为与Array
完全不一致。
var colors = new MyArray(); colors[0] = "red"; colors.length // 0 colors.length = 0; colors[0] // "red"
之所以会发生这种情况,是因为子类无法获得原生构造函数的内部属性,通过Array.apply()
或者分配给原型对象都不行。原生构造函数会忽略apply
方法传入的this
,也就是说,原生构造函数的this
无法绑定,导致拿不到内部属性。
ES5 是先新建子类的实例对象this
,再将父类的属性添加到子类上,由于父类的内部属性无法获取,导致无法继承原生的构造函数。比如,Array
构造函数有一个内部属性[[DefineOwnProperty]]
,用来定义新属性时,更新length
属性,这个内部属性无法在子类获取,导致子类的length
属性行为不正常。
下面的例子中,我们想让一个普通对象继承Error
对象。
var e = {}; Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e)) // [ 'stack' ] Object.getOwnPropertyNames(e) // []
上面代码中,我们想通过Error.call(e)
这种写法,让普通对象e
具有Error
对象的实例属性。但是,Error.call()
完全忽略传入的第一个参数,而是返回一个新对象,e
本身没有任何变化。这证明了Error.call(e)
这种写法,无法继承原生构造函数。
ES6 允许继承原生构造函数定义子类,因为 ES6 是先新建父类的实例对象this
,然后再用子类的构造函数修饰this
,使得父类的所有行为都可以继承。下面是一个继承Array
的例子。
1 class MyArray extends Array { 2 constructor(...args) { 3 super(...args); 4 } 5 } 6 7 var arr = new MyArray(); 8 arr[0] = 12; 9 arr.length // 1 10 11 arr.length = 0; 12 arr[0] // undefined
上面代码定义了一个MyArray
类,继承了Array
构造函数,因此就可以从MyArray
生成数组的实例。这意味着,ES6 可以自定义原生数据结构(比如Array
、String
等)的子类,这是 ES5 无法做到的。
上面这个例子也说明,extends
关键字不仅可以用来继承类,还可以用来继承原生的构造函数。因此可以在原生数据结构的基础上,定义自己的数据结构。下面就是定义了一个带版本功能的数组。
1 class VersionedArray extends Array { 2 constructor() { 3 super(); 4 this.history = [[]]; 5 } 6 commit() { 7 this.history.push(this.slice()); 8 } 9 revert() { 10 this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]); 11 } 12 } 13 14 var x = new VersionedArray(); 15 16 x.push(1); 17 x.push(2); 18 x // [1, 2] 19 x.history // [[]] 20 21 x.commit(); 22 x.history // [[], [1, 2]] 23 24 x.push(3); 25 x // [1, 2, 3] 26 x.history // [[], [1, 2]] 27 28 x.revert(); 29 x // [1, 2]
上面代码中,VersionedArray
会通过commit
方法,将自己的当前状态生成一个版本快照,存入history
属性。revert
方法用来将数组重置为最新一次保存的版本。除此之外,VersionedArray
依然是一个普通数组,所有原生的数组方法都可以在它上面调用。
下面是一个自定义Error
子类的例子,可以用来定制报错时的行为。
1 class ExtendableError extends Error { 2 constructor(message) { 3 super(); 4 this.message = message; 5 this.stack = (new Error()).stack; 6 this.name = this.constructor.name; 7 } 8 } 9 10 class MyError extends ExtendableError { 11 constructor(m) { 12 super(m); 13 } 14 } 15 16 var myerror = new MyError('ll'); 17 myerror.message // "ll" 18 myerror instanceof Error // true 19 myerror.name // "MyError" 20 myerror.stack 21 // Error 22 // at MyError.ExtendableError 23 // ...
注意,继承Object
的子类,有一个行为差异。
class NewObj extends Object{ constructor(){ super(...arguments); } } var o = new NewObj({attr: true}); o.attr === true // false
上面代码中,NewObj
继承了Object
,但是无法通过super
方法向父类Object
传参。这是因为 ES6 改变了Object
构造函数的行为,一旦发现Object
方法不是通过new Object()
这种形式调用,ES6 规定Object
构造函数会忽略参数。
6.Mixin 模式的实现
Mixin 指的是多个对象合成一个新的对象,新对象具有各个组成成员的接口。它的最简单实现如下。
const a = { a: 'a' }; const b = { b: 'b' }; const c = {...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}
上面代码中,c
对象是a
对象和b
对象的合成,具有两者的接口。
下面是一个更完备的实现,将多个类的接口“混入”(mix in)另一个类。
1 function mix(...mixins) { 2 class Mix { 3 constructor() { 4 for (let mixin of mixins) { 5 copyProperties(this, new mixin()); // 拷贝实例属性 6 } 7 } 8 } 9 10 for (let mixin of mixins) { 11 copyProperties(Mix, mixin); // 拷贝静态属性 12 copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype); // 拷贝原型属性 13 } 14 15 return Mix; 16 } 17 18 function copyProperties(target, source) { 19 for (let key of Reflect.ownKeys(source)) { 20 if ( key !== 'constructor' 21 && key !== 'prototype' 22 && key !== 'name' 23 ) { 24 let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key); 25 Object.defineProperty(target, key, desc); 26 } 27 } 28 }
上面代码的mix
函数,可以将多个对象合成为一个类。使用的时候,只要继承这个类即可。
class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) { // ... }
从而实现多继承。