JavaScript面向对象简介

 

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。

JavaScript回顾

如果您对 JavaScript 的概念(如变量、类型、方法和作用域等)缺乏自信,您可以在重新介绍 JavaScript 这篇文章里学习这些概念。您也可以查阅这篇 JavaScript 1.5 核心指南

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)。

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,相对于传统观念,一个程序只是一些函数的集合,或简单的计算机指令列表。 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 1, 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。

更多关于面向对象编程的描述,请参照维基百科的 面向对象编程 。

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。1

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addListner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:T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

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)
alert(helloFunction === person1.sayHello);          // alerts true
alert(helloFunction === Person.prototype.sayHello); // alerts true
helloFunction.call(person1);                        // alerts "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(){
  alert("Hello, I'm " + this.firstName + ". I'm studying " + this.subject + ".");
};

// 加入"sayGoodBye" 方法
Student.prototype.sayGoodBye = function(){
  alert("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
alert(student1 instanceof Person);  // true 
alert(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(){};
alert( 'foo is a Function: ' + (foo instanceof Function) );                  // alerts "foo is a Function: true"
alert( 'foo.prototype is an Object: ' + (foo.prototype instanceof Object) ); // alerts "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)。

注意

本文中所展示的面向对象编程技术不是唯一的实现方式,在JavaScript中面向对象的实现是非常灵活的。

同样的,文中展示的技术没有使用任何语言hacks,它们也没有模仿其他语言的对象理论实现。

JavaScript中还有其他一些更加先进的面向对象技术,但这些都超出了本文的介绍范围。

参考

  1. 维基百科.“面向对象程序设计”, http://zh.wikipedia.org/wiki/面向对象程序设计​
  2. 维基百科. "Encapsulation (object-oriented programming)"

文档标签和贡献者

最后编辑者: xanarry,
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