JavaScript面向对象简介
前言
JavaScript 的核心是支持面向对象的,同时它也提供了强大灵活的 OOP 语言能力。本文从对面向对象编程的介绍开始,带您探索 JavaScript 的对象模型,最后描述 JavaScript 当中面向对象编程的一些概念。
面向对象编程
面向对象编程是用抽象方式创建基于现实世界模型的一种编程模式。它使用先前建立的范例,包括模块化,多态和封装几种技术。今天,许多流行的编程语言(如Java,JavaScript,C#,C+ +,Python,PHP,Ruby 和 Objective-C)都支持面向对象编程(OOP)。
相对于「一个程序只是一些函数的集合,或简单的计算机指令列表。」的传统软件设计观念而言,面向对象编程可以看作是使用一系列对象相互协作的软件设计。 在 OOP 中,每个对象能够接收消息,处理数据和发送消息给其他对象。每个对象都可以被看作是一个拥有清晰角色或责任的独立小机器。
面向对象程序设计的目的是在编程中促进更好的灵活性和可维护性,在大型软件工程中广为流行。凭借其对模块化的重视,面向对象的代码开发更简单,更容易理解,相比非模块化编程方法, 它能更直接地分析, 编码和理解复杂的情况和过程。
术语
Namespace
命名空间允许开发人员在一个独特,应用相关的名字的名称下捆绑所有功能的容器。
Class 类
定义对象的特征。它是对象的属性和方法的模板定义。
Object 对象
类的一个实例。
Property 属性
对象的特征,比如颜色。
Method 方法
对象的能力,比如行走。
Constructor 构造函数
对象初始化的瞬间,被调用的方法。通常它的名字与包含它的类一致。
Inheritance 继承
一个类可以继承另一个类的特征。
Encapsulation 封装
一种把数据和相关的方法绑定在一起使用的方法。
Abstraction 抽象
结合复杂的继承,方法,属性的对象能够模拟现实的模型。
Polymorphism 多态
多意为「许多」,态意为「形态」。不同类可以定义相同的方法或属性。
原型编程
基于原型的编程不是面向对象编程中体现的风格,且行为重用(在基于类的语言中也称为继承)是通过装饰它作为原型的现有对象的过程实现的。这种模式也被称为弱类化,原型化,或基于实例的编程。
原始的(也是最典型的)基于原型语言的例子是由大卫·安格尔和兰德尔·史密斯开发的。然而,弱类化的编程风格近来变得越来越流行,并已被诸如JavaScript,Cecil,NewtonScript,IO,MOO,REBOL,Kevo,Squeak(使用框架操纵Morphic组件),和其他几种编程语言采用。
JavaScript面向对象编程
命名空间
命名空间是一个容器,它允许开发人员在一个独特的,特定于应用程序的名称下捆绑所有的功能。 在JavaScript中,命名空间只是另一个包含方法,属性,对象的对象。
注意:需要认识到重要的一点是:与其他面向对象编程语言不同的是,Javascript中的普通对象和命名空间在语言层面上没有区别。这点可能会让JavaScript初学者感到迷惑。
创造的JavaScript命名空间背后的想法很简单:一个全局对象被创建,所有的变量,方法和功能成为该对象的属性。使用命名空间也最大程度地减少应用程序的名称冲突的可能性。
我们来创建一个全局变量叫做 MYAPP
// 全局命名空间 var MYAPP = MYAPP || {};
在上面的代码示例中,我们首先检查MYAPP是否已经被定义(是否在同一文件中或在另一文件)。如果是的话,那么使用现有的MYAPP全局对象,否则,创建一个名为MYAPP的空对象用来封装方法,函数,变量和对象。
我们也可以创建子命名空间:
// 子命名空间 MYAPP.event = {};
下面是用于创建命名空间和添加变量,函数和方法的代码写法:
// 给普通方法和属性创建一个叫做MYAPP.commonMethod的容器 MYAPP.commonMethod = { regExForName: "", // 定义名字的正则验证 regExForPhone: "", // 定义电话的正则验证 validateName: function(name){ // 对名字name做些操作,你可以通过使用“this.regExForname” // 访问regExForName变量 }, validatePhoneNo: function(phoneNo){ // 对电话号码做操作 } } // 对象和方法一起申明 MYAPP.event = { addListener: function(el, type, fn) { // 代码 }, removeListener: function(el, type, fn) { // 代码 }, getEvent: function(e) { // 代码 } // 还可以添加其他的属性和方法 } //使用addListener方法的写法: MYAPP.event.addListener("yourel", "type", callback);
标准内置对象
JavaScript有包括在其核心的几个对象,例如,Math,Object,Array和String对象。下面的例子演示了如何使用Math对象的random()方法来获得一个随机数。
console.log(Math.random());
注意:这里和接下来的例子都假设名为
console.log
的方法全局有定义。console.log
实际上不是 JavaScript 自带的。
查看 JavaScript 参考:全局对象 了解 JavaScript 内置对象的列表。
JavaScript 中的每个对象都是 Object
对象的实例且继承它所有的属性和方法。
自定义对象
类
JavaScript 是一种基于原型的语言,它没类的声明语句,比如 C+ + 或 Java 中用的。这有时会对习惯使用有类申明语句语言的程序员产生困扰。相反,JavaScript可用方法作类。定义一个类跟定义一个函数一样简单。在下面的例子中,我们定义了一个新类Person。
function Person() { } // 或 var Person = function(){ }
对象(类的实例)
我们使用 new obj
创建对象 obj
的新实例, 将结果(obj 类型
)赋值给一个变量方便稍后调用。
在下面的示例中,我们定义了一个名为Person
的类,然后我们创建了两个Person
的实例(person1
and person2
)。
function Person() { } var person1 = new Person(); var person2 = new Person();
注意:有一种新增的创建未初始化实例的实例化方法,请参考 Object.create 。
构造器
在实例化时构造器被调用 (也就是对象实例被创建时)。构造器是对象中的一个方法。 在JavaScript中函数就可以作为构造器使用,因此不需要特别地定义一个构造器方法,每个声明的函数都可以在实例化后被调用执行。
构造器常用于给对象的属性赋值或者为调用函数做准备。 在本文的后面描述了类中方法既可以在定义时添加,也可以在使用前添加。
在下面的示例中, Person类实例化时构造器调用一个
alert函数。
function Person() { alert('Person instantiated'); } var person1 = new Person(); var person2 = new Person();
属性 (对象属性)
属性就是 类中包含的变量;每一个对象实例有若干个属性. 为了正确的继承,属性应该被定义在类的原型属性 (函数)中。
可以使用 关键字 this
调用类中的属性, this是对当前对象的引用。 从外部存取(读/写)其属性的语法是: InstanceName.Property
; 这与C++,Java或者许多其他语言中的语法是一样的 (在类中语法 this.Property
常用于set和get属性值)
在下面的示例中,我们为定义Person类定义了一个属性
firstName
并在实例化时赋初值。
function Person(firstName) { this.firstName = firstName; alert('Person instantiated'); } var person1 = new Person('Alice'); var person2 = new Person('Bob'); // Show the firstName properties of the objects alert('person1 is ' + person1.firstName); // alerts "person1 is Alice" alert('person2 is ' + person2.firstName); // alerts "person2 is Bob"
方法(对象属性)
方法与属性很相似, 不同的是:一个是函数,另一个可以被定义为函数。 调用方法很像存取一个属性, 不同的是add ()
在方法名后面很可能带着参数。为定义一个方法, 需要将一个函数赋值给类的 prototype
属性; 这个赋值给函数的名称就是用来给对象在外部调用它使用的。
在下面的示例中,我们给Person类
定义了方法 sayHello()
,并调用了它。
function Person(firstName) { this.firstName = firstName; } Person.prototype.sayHello = function() { alert("Hello, I'm " + this.firstName); }; var person1 = new Person("Alice"); var person2 = new Person("Bob"); // call the Person sayHello method. person1.sayHello(); // alerts "Hello, I'm Alice" person2.sayHello(); // alerts "Hello, I'm Bob"
在JavaScript中方法通常是一个绑定到对象中的普通函数, 这意味着方法可以在其所在context之外被调用。 思考下面示例中的代码:
function Person(firstName) { this.firstName = firstName; } Person.prototype.sayHello = function() { alert("Hello, I'm " + this.firstName); }; var person1 = new Person("Alice"); var person2 = new Person("Bob"); var helloFunction = person1.sayHello; person1.sayHello(); // alerts "Hello, I'm Alice" person2.sayHello(); // alerts "Hello, I'm Bob" helloFunction(); // alerts "Hello, I'm undefined" (or fails with a TypeError in strict mode) console.log(helloFunction === person1.sayHello); // logs true console.log(helloFunction === Person.prototype.sayHello); // logs true helloFunction.call(person1); // logs "Hello, I'm Alice"
如上例所示, 所有指向sayHello函数的引用
,包括 person1
, Person.prototype
, 和 helloFunction
等, 均引用了相同的函数.
在调用函数的过程中,this的值取决于我们怎么样调用函数. 在通常情况下,我们通过一个表达式person1.sayHello()来调用函数:即从一个对象的属性中得到所调用的函数。此时this被设置为我们取得函数的对象(即person1)。这就是为什么person1.sayHello()
使用了姓名“Alice”而person2.sayHello()使用了姓名“bob”的原因。
然而我们使用不同的调用方法时, this的值也就不同了
。当从变量 helloFunction()中调用的时候,
this
就被设置成了全局对象 (在浏览器中即window
)。由于该对象 (非常可能地) 没有firstName
属性, 我们得到的结果便是"Hello, I'm undefined". (这是松散模式下的结果, 在 严格模式中,结果将不同(此时会产生一个error)。 但是为了避免混淆,我们在这里不涉及细节) 。另外,我们可以像上例末尾那样,使用Function#call
(或者Function#apply
)显式的设置this的值。
更多有关信息请参考 Function#call and Function#apply
继承
创建一个或多个类的专门版本类方式称为继承(Javascript只支持单继承)。 创建的专门版本的类通常叫做子类,另外的类通常叫做父类。 在Javascript中,继承通过赋予子类一个父类的实例并专门化子类来实现。在现代浏览器中你可以使用 Object.create 实现继承。
JavaScript 并不检测子类的
prototype.constructor
(见 Object.prototype), 所以我们必须手动申明它。
在下面的例子中, 我们定义了 Student类作为
Person类的子类。
之后我们重定义了sayHello()
方法并添加了 sayGoodBye() 方法。
// 定义Person构造器 function Person(firstName) { this.firstName = firstName; } // 在Person.prototype中加入方法 Person.prototype.walk = function(){ alert("I am walking!"); }; Person.prototype.sayHello = function(){ alert("Hello, I'm " + this.firstName); }; // 定义Student构造器 function Student(firstName, subject) { // 调用父类构造器, 确保(使用Function#call)"this" 在调用过程中设置正确 Person.call(this, firstName); // 初始化Student类特有属性 this.subject = subject; }; // 建立一个由Person.prototype继承而来的Student.prototype对象. // 注意: 常见的错误是使用 "new Person()"来建立Student.prototype. // 这样做的错误之处有很多, 最重要的一点是我们在实例化时 // 不能赋予Person类任何的FirstName参数 // 调用Person的正确位置如下,我们从Student中来调用它 Student.prototype = Object.create(Person.prototype); // See note below // 设置"constructor" 属性指向Student Student.prototype.constructor = Student; // 更换"sayHello" 方法 Student.prototype.sayHello = function(){ console.log("Hello, I'm " + this.firstName + ". I'm studying " + this.subject + "."); }; // 加入"sayGoodBye" 方法 Student.prototype.sayGoodBye = function(){ console.log("Goodbye!"); }; // 测试实例: var student1 = new Student("Janet", "Applied Physics"); student1.sayHello(); // "Hello, I'm Janet. I'm studying Applied Physics." student1.walk(); // "I am walking!" student1.sayGoodBye(); // "Goodbye!" // Check that instanceof works correctly console.log(student1 instanceof Person); // true console.log(student1 instanceof Student); // true
对于 “ Student.prototype = Object.create(Person.prototype); ” 这一行,在不支持 Object.create 方法的老 JavaScript 引擎中,可以使用一个
"polyfill"(又名"shim",查看文章链接),或者使用一个 function 来获得相同的返回值,就像下面:
function createObject(proto) { function ctor() { } ctor.prototype = proto; return new ctor(); } // Usage: Student.prototype = createObject(Person.prototype);
更多相关信息请参考 Object.create,连接中还有一个老JavaScript引擎的兼容方案(shim)。
封装
在上一个例子中,Student类虽然不需要知道Person类的walk()方法是如何实现的,但是仍然可以使用这个方法;Student类不需要明确地定义这个方法,除非我们想改变它。 这就叫做封装,对于所有继承自父类的方法,只需要在子类中定义那些你想改变的即可。
抽象
抽象是允许模拟工作问题中通用部分的一种机制。这可以通过继承(具体化)或组合来实现。
JavaScript通过继承实现具体化,通过让类的实例是其他对象的属性值来实现组合。
JavaScript Function 类继承自Object类(这是典型的具体化) 。Function.prototype的属性是一个Object实例(这是典型的组合)。
var foo = function(){}; console.log( 'foo is a Function: ' + (foo instanceof Function) ); // logs "foo is a Function: true" console.log( 'foo.prototype is an Object: ' + (foo.prototype instanceof Object) ); // logs "foo.prototype is an Object: true"
多态
就像所有定义在原型属性内部的方法和属性一样,不同的类可以定义具有相同名称的方法;方法是作用于所在的类中。并且这仅在两个类不是父子关系时成立(继承链中,一个类不是继承自其他类)。