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面向对象

Mr.Chen《JavaScript教程》笔记JavaScript大约 62 分钟约 18730 字

面向对象编程

一、实例对象与 new 命令

1、对象是什么

面向对象编程(Object Oriented Programming,缩写为 OOP)是目前主流的编程范式。它将真实世界各种复杂的关系,抽象为一个个对象,然后由对象之间的分工与合作,完成对真实世界的模拟。

每一个对象都是功能中心,具有明确分工,可以完成接受信息、处理数据、发出信息等任务。对象可以复用,通过继承机制还可以定制。因此,面向对象编程具有灵活、代码可复用、高度模块化等特点,容易维护和开发,比起由一系列函数或指令组成的传统的过程式编程(procedural programming),更适合多人合作的大型软件项目

那么,“对象”(object)到底是什么?我们从两个层次来理解。

(1)对象是单个实物的抽象。

一本书、一辆汽车、一个人都可以是对象,一个数据库、一张网页、一个与远程服务器的连接也可以是对象。当实物被抽象成对象,实物之间的关系就变成了对象之间的关系,从而就可以模拟现实情况,针对对象进行编程。

(2)对象是一个容器,封装了属性(property)和方法(method)。

属性是对象的状态,方法是对象的行为(完成某种任务)。比如,我们可以把动物抽象为animal对象,使用“属性”记录具体是那一种动物,使用“方法”表示动物的某种行为(奔跑、捕猎、休息等等)。

var person = {
  // 对象
  name: '张三', // 属性
  interest: function () {
    // 方法(行为)
    return this.name + '正在喝酒'
  }
}
person.interest() // 张三正在喝酒

// 真实世界: 有一个人,名字叫张三,他正在喝酒。
// 对象模拟: 一个人抽象为一个对象person,对象是一个容器,内部封装了属性name叫张三,他正在喝酒封装成方法interest

2、构造函数

面向对象编程的第一步,就是要生成对象。前面说过,对象是单个实物的抽象。通常需要一个模板,表示某一类实物的共同特征,然后对象根据这个模板生成。

典型的面向对象编程语言(比如 C++ 和 Java),都有“类”(class)这个概念。所谓“类”就是对象的模板,对象就是“类”的实例。但是,JavaScript 语言的对象体系,不是基于“类”的,而是基于构造函数(constructor)和原型链(prototype)

JavaScript 语言使用构造函数(constructor)作为对象的模板

所谓”构造函数”,就是专门用来生成实例对象的函数

它就是对象的模板,描述实例对象的基本结构。

一个构造函数,可以生成多个实例对象,这些实例对象都有相同的结构。

构造函数就是一个普通的函数,但是有自己的特征和用法。

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000
}

上面代码中,Vehicle就是构造函数。为了与普通函数区别,构造函数名字的第一个字母通常大写。

构造函数的特点有两个。

  • 函数体内部使用了this关键字,代表了所要生成的对象实例。
  • 生成对象的时候,必须使用new命令。

下面先介绍new命令。

3、new 命令

基本用法

new命令的作用:执行构造函数,返回一个实例对象

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000 // this指向实例对象v
}

var v = new Vehicle() // new 执行一个构造函数,返回一个实例对象给v
v.price // 1000

上面代码通过new命令,让构造函数Vehicle生成一个实例对象,保存在变量v中。这个新生成的实例对象,从构造函数Vehicle得到了price属性。new命令执行时,构造函数内部的this,就代表了新生成的实例对象,this.price表示实例对象有一个price属性,值是 1000。

使用new命令时,根据需要,构造函数也可以接受参数

var Vehicle = function (p) {
  this.price = p
}

var v = new Vehicle(500) // new 命令时,构造函数可以接受参数

new命令本身就可以执行构造函数,所以后面的构造函数可以带括号,也可以不带括号。下面两行代码是等价的,但是为了表示这里是函数调用,推荐使用括号

// 推荐的写法
var v = new Vehicle()
// 不推荐的写法
var v = new Vehicle()

一个很自然的问题是,如果忘了使用new命令,直接调用构造函数会发生什么事?

这种情况下,构造函数就变成了普通函数,并不会生成实例对象。而且由于后面会说到的原因,this这时代表全局对象,将造成一些意想不到的结果。

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000
}

var v = Vehicle() // 忘记使用new命令,构造函数变成普通函数,不会生成实例,函数内部this指向window
v // undefined   函数为普通函数且没有返回值,所有v为undefined
price // 1000  函数内部this指向window, price变成全局属性,等价于window.price

上面代码中,调用Vehicle构造函数时,忘了加上new命令。结果,变量v变成了undefined,而price属性变成了全局变量。因此,应该非常小心,避免不使用new命令、直接调用构造函数。

为了保证构造函数必须与new命令一起使用,一个解决办法是,构造函数内部使用严格模式,即第一行加上use strict。这样的话,一旦忘了使用new命令,直接调用构造函数就会报错。

function Fubar(foo, bar) {
  'use strict'
  this._foo = foo // 严格模式中this不能指向window对象,不加new调用this等于undefined,给undefined添加属性会报错
  this._bar = bar
}

Fubar()
// TypeError: Cannot set property '_foo' of undefined

上面代码的Fubar为构造函数,use strict命令保证了该函数在严格模式下运行。由于严格模式中,函数内部的this不能指向全局对象,默认等于undefined,导致不加new调用会报错(JavaScript 不允许对undefined添加属性)。

另一个解决办法,构造函数内部判断是否使用new命令,如果发现没有使用,则直接返回一个实例对象。

function Fubar(foo, bar) {
  // instanceof运算符用于检测构造函数的prototype属性是否出现在某个实例对象的原型链(),返回布尔值。
  // 语法: <实例对象> instanceof <构造函数>
  if (!(this instanceof Fubar)) {
    // 或 使用 (!new.target) 判断是否使用new命令
    return new Fubar(foo, bar)
  }

  this._foo = foo
  this._bar = bar
}

Fubar(1, 2)._foo(
  // 1
  new Fubar(1, 2)
)._foo // 1

上面代码中的构造函数,不管加不加new命令,都会得到同样的结果。

new 命令的原理

使用new命令时,它后面的函数依次执行下面的步骤。

  1. 创建一个空对象,作为将要返回的实例对象。

  2. 将这个空对象的原型,指向构造函数的prototype属性。

  3. 将这个空对象赋值给函数内部的this关键字。

  4. 开始执行构造函数内部的代码。(代码中 this 指向空对象(实例对象))

  5. 返回实例对象(或自定义对象)

也就是说,构造函数内部,this指的是一个新生成的空对象,所有针对this的操作,都会发生在这个空对象上。构造函数之所以叫“构造函数”,就是说这个函数的目的,就是操作一个空对象(即this对象),将其“构造”为需要的样子。

如果构造函数内部有return语句,而且return后面跟着一个对象,new命令会返回return语句指定的对象;否则,就会不管return语句,返回this对象。

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000
  return 1000 // 1000 非对象,被忽略,返回的是this对象;如果是return {},则会返回{}
}

new Vehicle() === 1000
// false

上面代码中,构造函数Vehiclereturn语句返回一个数值。这时,new命令就会忽略这个return语句,返回“构造”后的this对象。

但是,如果return语句返回的是一个跟this无关的新对象,new命令会返回这个新对象,而不是this对象。这一点需要特别引起注意。

var Vehicle = function () {
  this.price = 1000
  return { price: 2000 } // return的是一个对象,会被返回出去。
}

new Vehicle().price
// 2000

上面代码中,构造函数Vehiclereturn语句,返回的是一个新对象。new命令会返回这个对象,而不是this对象。

另一方面,如果对普通函数(内部没有this关键字的函数)使用new命令,则会返回一个空对象。

function getMessage() {
  // 内部沒有this关键字,会返回一个空对象
  return 'this is a message'
}

var msg = new getMessage()

msg // {}
typeof msg // "object"

上面代码中,getMessage是一个普通函数,返回一个字符串。对它使用new命令,会得到一个空对象。这是因为**new命令总是返回一个对象,要么是实例对象,要么是return语句指定的对象**。本例中,return语句返回的是字符串,所以new命令就忽略了该语句。

new命令简化的内部流程,可以用下面的代码表示。

// 构造函数
function Person(name, age) {
  this.name = name
  this.age = age
}

// 自定义_new
function _new() {
  // 将 arguments 对象转为数组
  var args = [].slice.call(arguments)
  // 取出构造函数
  var constructor = args.shift()
  // 创建一个空对象,继承构造函数的 prototype 属性
  var context = Object.create(constructor.prototype)
  // 执行构造函数
  var result = constructor.apply(context, args)
  // 如果返回结果是对象,就直接返回,否则返回 context 对象
  return typeof result === 'object' && result != null ? result : context
}

// 自定义_new2
function _new2(/* 构造函数 */ constructor, /* 构造函数参数 */ params) {
  // 创建一个空对象,继承构造函数的 prototype 属性
  var context = Object.create(constructor.prototype)
  // 执行构造函数
  var result = constructor.apply(context, params)
  // 如果返回结果是对象,就直接返回,否则返回 context 对象
  return typeof result === 'object' && result != null ? result : context
  // (当用户在构造函数内部自定义返回对象的话则使用该对象,否则返回context)
}

// 通过自定义_new 返回实例
var actor = _new(Person, '张三', 28)
actor.name // 张三

// 通过自定义_new2 返回实例
var actor2 = _new2(Person, ['李四', 29])
actor2.name // 李四

// 通过new命令 返回实例
var actor3 = new Person('王五', 30)
actor3.name // 王五

new.target 属性

构造函数内部可以使用new.target属性。如果当前函数是new命令调用,new.target指向当前函数,否则为undefined

function f() {
  console.log(new.target === f)
}

f() // false
new f() // true

使用这个属性,可以判断函数调用的时候,是否使用new命令

function f() {
  if (!new.target) {
    throw new Error('请使用 new 命令调用!')
  }
  // ...
}

f() // Uncaught Error: 请使用 new 命令调用!

上面代码中,构造函数f调用时,没有使用new命令,就抛出一个错误。

4、Object.create()创建实例对象

构造函数作为模板,可以生成实例对象。但是,有时拿不到构造函数,只能拿到一个现有的对象。我们希望以这个现有的对象作为模板,生成新的实例对象,这时就可以使用Object.create()方法。

// 这个例子没有构造函数,只有一个对象

var person1 = {
  // 这个对象用来生成实例对象,它被当成一个模板
  name: '张三',
  age: 38,
  greeting: function () {
    console.log("Hi! I'm " + this.name + '.')
  }
}

var person2 = Object.create(person1)

person2.name // 张三
person2.greeting() // Hi! I'm 张三.

上面代码中,对象person1person2的模板,后者继承了前者的属性和方法。

Object.create()的详细介绍,请看后面的相关章节。

二、this 关键字

1、涵义

this关键字是一个非常重要的语法点。毫不夸张地说,不理解它的含义,大部分开发任务都无法完成。

前一章已经提到,this可以用在构造函数之中,表示实例对象。除此之外,this还可以用在别的场合。但不管是什么场合,this都有一个共同点:它总是返回一个对象

简单说,this就是属性或方法“当前”所在的对象

this.property // this代表property属性当前所在的对象

上面代码中,this就代表property属性当前所在的对象。

下面是一个实际的例子。

var person = {
  name: '张三',
  describe: function () {
    return '姓名:' + this.name
  }
}

person.describe()
// "姓名:张三"

上面代码中,this.name表示name属性所在的那个对象。由于this.name是在describe方法中调用,而describe方法所在的当前对象是person,因此this指向personthis.name就是person.name

由于对象的属性可以赋给另一个对象,所以属性所在的当前对象是可变的,即this的指向是可变的

var A = {
  name: '张三',
  describe: function () {
    return '姓名:' + this.name
  }
}

var B = {
  name: '李四'
}

B.describe = A.describe

/* 此时B的值:
B={
	name: '李四',
    describe: function () {
        return '姓名:'+ this.name;
    }
}
*/

B.describe() // B内部的this指向B对象
// "姓名:李四"

上面代码中,A.describe属性被赋给B,于是B.describe就表示describe方法所在的当前对象是B,所以this.name就指向B.name

稍稍重构这个例子,this的动态指向就能看得更清楚。

function f() {
  return '姓名:'+ this.name;
}

var A = {
  name: '张三',
  describe: f
};

var B = {
  name: '李四',
  describe: f
};

A.describe() // "姓名:张三"
B.describe() // "姓名:李四"

上面代码中,函数f内部使用了this关键字,随着f所在的对象不同,this的指向也不同。

只要函数被赋给另一个变量,this的指向就会变。

var A = {
  name: '张三',
  describe: function () {
    return '姓名:' + this.name
  }
}

var name = '李四'
var f = A.describe
f() // "姓名:李四" f函数中的this和name变量所在的对象都为window顶层对象

上面代码中,A.describe被赋值给变量f,内部的this就会指向f运行时所在的对象(本例是顶层对象)。

再看一个网页编程的例子。

<input type="text" name="age" size=3 onChange="validate(this, 18, 99);">

<script>
function validate(obj, lowval, hival){
  if ((obj.value < lowval) || (obj.value > hival))
    console.log('Invalid Value!');
}
</script>

上面代码是一个文本输入框,每当用户输入一个值,就会调用onChange回调函数,验证这个值是否在指定范围。浏览器会向回调函数传入当前对象,因此this就代表传入当前对象(即文本框),然后就可以从this.value上面读到用户的输入值。

总结一下,JavaScript 语言之中,一切皆对象,运行环境也是对象,所以函数都是在某个对象之中运行,this就是函数运行时所在的对象(环境)。这本来并不会让用户糊涂,但是 JavaScript 支持运行环境动态切换,也就是说,this的指向是动态的,没有办法事先确定到底指向哪个对象,这才是最让初学者感到困惑的地方。

2、实质

JavaScript 语言之所以有 this 的设计,跟内存里面的数据结构有关系。

var obj = { foo: 5 }

上面的代码将一个对象赋值给变量obj。JavaScript 引擎会先在内存里面,生成一个对象{ foo: 5 },然后把这个对象的内存地址赋值给变量obj。也就是说,变量obj是一个地址(reference)。后面如果要读取obj.foo,引擎先从obj拿到内存地址,然后再从该地址读出原始的对象,返回它的foo属性。

原始的对象以字典结构保存,每一个属性名都对应一个属性描述对象。举例来说,上面例子的foo属性,实际上是以下面的形式保存的。

{
  foo: {
    [[value]]: 5
    [[writable]]: true
    [[enumerable]]: true
    [[configurable]]: true
  }
}

注意,foo属性的值保存在属性描述对象的value属性里面。

这样的结构是很清晰的,问题在于属性的值可能是一个函数。

var obj = { foo: function () {} }

这时,引擎会将函数单独保存在内存中,然后再将函数的地址赋值给foo属性的value属性。

{
  foo: {
    [[value]]: 函数的地址
    ...
  }
}

由于函数是一个单独的值,所以它可以在不同的环境(上下文)执行。

var f = function () {}
var obj = { f: f }

// 单独执行
f()

// obj 环境执行
obj.f()

JavaScript 允许在函数体内部,引用当前环境的其他变量。

var f = function () {
  console.log(x)
}

上面代码中,函数体里面使用了变量x。该变量由运行环境提供。

现在问题就来了,由于函数可以在不同的运行环境执行,所以需要有一种机制,能够在函数体内部获得当前的运行环境(context)。所以,this就出现了,它的设计目的就是在函数体内部,指代函数当前的运行环境

var f = function () {
  console.log(this.x)
}

上面代码中,函数体里面的this.x就是指当前运行环境的x

var f = function () {
  console.log(this.x)
}

var x = 1
var obj = {
  f: f,
  x: 2
}

// 单独执行
f() // 1  f方法当前运行环境为window对象

// obj 环境执行
obj.f() // 2 f方法当前运行环境为obj对象

上面代码中,函数f在全局环境执行,this.x指向全局环境的x;在obj环境执行,this.x指向obj.x

3、使用场合

this主要有以下几个使用场合。

(1)全局环境

全局环境使用this,它指的就是顶层对象window

this === window // true

function f() {
  console.log(this === window)
}
f() // true

上面代码说明,不管是不是在函数内部,只要是在全局环境下运行,this就是指顶层对象window

(2)构造函数

构造函数中的this,指的是实例对象。

var Obj = function (p) {
  this.p = p // this指向实例对象,在实例对象上定义属性p等于p值
}
var o = new Obj('Hello World!') // 通过new构造函数来声明实例对象o
o.p // "Hello World!"

上面代码定义了一个构造函数Obj。由于this指向实例对象,所以在构造函数内部定义this.p,就相当于定义实例对象有一个p属性。

(3)对象的方法

如果对象的方法里面包含thisthis的指向就是方法运行时所在的对象。该方法赋值给另一个对象,就会改变this的指向。

但是,这条规则很不容易把握。请看下面的代码。

var obj = {
  foo: function () {
    console.log(this)
  }
}

obj.foo() // obj

上面代码中,obj.foo方法执行时,它内部的this指向obj

但是,下面这几种用法,都会改变this的指向。

// 情况一
;(obj.foo = obj.foo)()(
  // window
  // 情况二
  false || obj.foo
)()(
  // window
  // 情况三
  1,
  obj.foo
)() // window

//obj.foo 是一个内存地址,它直接取出了 function () {console.log(this);} ,可以把obj.foo看做function () {console.log(this);}

上面代码中,obj.foo就是一个值。这个值真正调用的时候,运行环境已经不是obj了,而是全局环境,所以this不再指向obj

可以这样理解,JavaScript 引擎内部,objobj.foo储存在两个内存地址,称为地址一和地址二。obj.foo()这样调用时,是从地址一调用地址二,因此地址二的运行环境是地址一,this指向obj。但是,上面三种情况,都是直接取出地址二进行调用,这样的话,运行环境就是全局环境,因此this指向全局环境。上面三种情况等同于下面的代码。

//obj.foo 是一个内存地址,它直接取出了 function () {console.log(this);} ,可以把obj.foo看做function () {console.log(this);}

// 情况一
;(obj.foo = function () {
  console.log(this)
})()(
  // 等同于
  function () {
    console.log(this)
  }
)()(
  // 情况二
  false ||
    function () {
      console.log(this)
    }
)()(
  // 情况三
  1,
  function () {
    console.log(this)
  }
)()

如果this所在的方法不在对象的第一层,这时this只是指向当前一层的对象,而不会继承更上面的层。

var a = {
  p: 'Hello',
  b: {
    m: function () {
      console.log(this.p)
    }
  }
}

a.b.m() // undefined

上面代码中,a.b.m方法在a对象的第二层,该方法内部的this不是指向a,而是指向a.b,因为实际执行的是下面的代码。

var b = {
  m: function () {
    console.log(this.p)
  }
}

var a = {
  p: 'Hello',
  b: b
}

a.b.m() // 等同于 b.m()

如果要达到预期效果,只有写成下面这样。

var a = {
  b: {
    m: function () {
      console.log(this.p)
    },
    p: 'Hello'
  }
}

如果这时将嵌套对象内部的方法赋值给一个变量,this依然会指向全局对象。

var a = {
  b: {
    m: function () {
      console.log(this.p)
    },
    p: 'Hello'
  }
}

var hello = a.b.m // 把方法的内存地址赋值给了hello
hello() // undefined  内部this指向window

上面代码中,m是多层对象内部的一个方法。为求简便,将其赋值给hello变量,结果调用时,this指向了顶层对象。为了避免这个问题,可以只将m所在的对象赋值给hello,这样调用时,this的指向就不会变。

var hello = a.b
hello.m() // Hello   this指向不变

4、使用注意点

(1)避免多层 this

由于this的指向是不确定的,所以切勿在函数中包含多层的this

var o = {
  f1: function () {
    console.log(this) // this指向o对象
    var f2 = (function () {
      // 方法会另起一个内存地址
      console.log(this) // this指向window对象
    })()
  }
}

o.f1()
// Object
// Window

上面代码包含两层this,结果运行后,第一层指向对象o,第二层指向全局对象,因为实际执行的是下面的代码。

var temp = function () {
  console.log(this)
}

var o = {
  f1: function () {
    console.log(this)
    var f2 = temp()
  }
}

一个解决方法是在第二层改用一个指向外层this的变量。

var o = {
  f1: function () {
    console.log(this)
    var that = this // 使用变量保存this
    var f2 = (function () {
      console.log(that)
    })()
  }
}

o.f1()
// Object
// Object

上面代码定义了变量that,固定指向外层的this,然后在内层使用that,就不会发生this指向的改变。

事实上,使用一个变量固定this的值,然后内层函数调用这个变量,是非常常见的做法,请务必掌握。

JavaScript 提供了严格模式,也可以硬性避免这种问题。严格模式下,如果函数内部的this指向顶层对象,就会报错。

var counter = {
  count: 0
}
counter.inc = function () {
  'use strict'
  this.count++
}
var f = counter.inc // 这里直接取出方法的内存地址赋值给f,运行环境为window
f()
// TypeError: Cannot read property 'count' of undefined

上面代码中,inc方法通过'use strict'声明采用严格模式,这时内部的this一旦指向顶层对象,就会报错。

(2)避免数组处理方法中的 this

数组的mapforeach方法,允许提供一个函数作为参数。这个函数内部不应该使用this

var o = {
  v: 'hello',
  p: ['a1', 'a2'],
  f: function f() {
    this.p.forEach(function (item) {
      // 这个方法的运行环境为window
      console.log(this.v + ' ' + item)
    })
  }
}

o.f()
// undefined a1
// undefined a2

上面代码中,foreach方法的回调函数中的this,其实是指向window对象,因此取不到o.v的值。原因跟上一段的多层this是一样的,就是内层的this不指向外部,而指向顶层对象。

解决这个问题的一种方法,就是前面提到的,使用中间变量固定this

var o = {
  v: 'hello',
  p: ['a1', 'a2'],
  f: function f() {
    var that = this
    this.p.forEach(function (item) {
      console.log(that.v + ' ' + item)
    })
  }
}

o.f()
// hello a1
// hello a2

另一种方法是将this当作foreach方法的第二个参数,固定它的运行环境。

var o = {
  v: 'hello',
  p: ['a1', 'a2'],
  f: function f() {
    this.p.forEach(function (item) {
      console.log(this.v + ' ' + item)
    }, this)
  }
}

o.f()
// hello a1
// hello a2

ES6 箭头函数

var o = {
  v: 'hello',
  p: ['a1', 'a2'],
  f: function f() {
    this.p.forEach(item => {
      // 箭头函数使this指向为o对象
      console.log(this.v + ' ' + item)
    })
  }
}

o.f()
// hello a1
// hello a2

(3)避免回调函数中的 this

回调函数中的this往往会改变指向,最好避免使用。

var o = new Object()
o.f = function () {
  console.log(this === o)
}

// jQuery 的写法
$('#button').on('click', o.f)

上面代码中,点击按钮以后,控制台会显示false。原因是此时this不再指向o对象,而是指向按钮的 DOM 对象,因为f方法是在按钮对象的环境中被调用的。这种细微的差别,很容易在编程中忽视,导致难以察觉的错误。

为了解决这个问题,可以采用下面的一些方法对this进行绑定,也就是使得this固定指向某个对象,减少不确定性。

5、绑定 this 的方法

this的动态切换,固然为 JavaScript 创造了巨大的灵活性,但也使得编程变得困难和模糊。有时,需要把this固定下来,避免出现意想不到的情况。JavaScript 提供了callapplybind这三个方法,来切换/固定this的指向。

Function.prototype.call()

函数实例的call方法,可以指定函数内部this的指向(即函数执行时所在的作用域),然后在所指定的作用域中,调用该函数。

var obj = {}

var f = function () {
  return this
}

f() === window // true
f.call(obj) === obj // true 使函数内this指向obj,相当于把函数放入obj对象内运行。

上面代码中,全局环境运行函数f时,this指向全局环境(浏览器为window对象);call方法可以改变this的指向,指定this指向对象obj,然后在对象obj的作用域中运行函数f

call方法的参数,应该是一个对象。如果参数为空、nullundefined,则默认传入全局对象

var n = 123
var obj = { n: 456 }

function a() {
  console.log(this.n)
}

// 参数为空、null、undefined时默认传入全局对象
a.call() // 123
a.call(null) // 123
a.call(undefined) // 123

a.call(window) // 123

a.call(obj) // 456

上面代码中,a函数中的this关键字,如果指向全局对象,返回结果为123。如果使用call方法将this关键字指向obj对象,返回结果为456。可以看到,如果call方法没有参数,或者参数为nullundefined,则等同于指向全局对象。

如果call方法的参数是一个原始值,那么这个原始值会自动转成对应的包装对象,然后传入call方法。

var f = function () {
  return this
}

f.call(5)
// Number {[[PrimitiveValue]]: 5} // Number的实例对象

上面代码中,call的参数为5,不是对象,会被自动转成包装对象(Number的实例),绑定f内部的this

call方法还可以接受多个参数。

语法
func.call(thisValue, arg1, arg2, ...)
// 第一个参数thisValue为函数内this将要指向的对象
// 其余参数为传入函数的参数

call的第一个参数就是this所要指向的那个对象,后面的参数则是函数调用时所需的参数。

function add(a, b) {
  return a + b
}

add.call(this, 1, 2) // 3

上面代码中,call方法指定函数add内部的this绑定当前环境(对象),并且参数为12,因此函数add运行后得到3

应用:调用对象的原生方法

call方法的一个应用是调用对象的原生方法。

var obj = {};
obj.hasOwnProperty('toString') // false 判断obj是否有toString属性,注意这里不是toString()方法

// 覆盖掉继承的 hasOwnProperty 方法
obj.hasOwnProperty = function () {
  return true;
};
obj.hasOwnProperty('toString') // true

Object.prototype.hasOwnProperty.call(obj, 'toString') // false

上面代码中,hasOwnPropertyobj对象继承的方法,如果这个方法一旦被覆盖,就不会得到正确结果。call方法可以解决这个问题,它将hasOwnProperty方法的原始定义放到obj对象上执行,这样无论obj上有没有同名方法,都不会影响结果。

var objArr = {
  // 类数组对象
  0: 'a',
  1: 'b',
  2: 'c',
  length: 3
}

var arr = Array.prototype.slice.call(objArr) // 执行数组的slice方法,并把obj指定为方法的this
// 或 arr = [].slice.call(obj)

arr // ['a','b','c']

上面代码中,objArr是一个类似数组的对象,使用call调用数组的slice方法,指定objArrslice方法内部的thisslice方法返回值赋给arr

另外来看看数组slice方法的内部实现原理

Array.prototype.slice = function (start, end) {
  //数组方法slice的底层内部实现
  var result = new Array() //新数组
  var start = start || 0
  var end = end || this.length //this指向调用的对象,用了call之后,改变this的指向,指向传进来的对象
  for (var i = start; i < end; i++) {
    result.push(this[i])
  }
  return result //返回的为一个新的数组
}

Function.prototype.apply()

apply方法的作用与call方法类似,也是改变this指向,然后再调用该函数。唯一的区别就是,它接收一个数组作为函数执行时的参数,使用格式如下。

语法
func.apply(thisValue, [arg1, arg2, ...])
// 第一个参数thisValue为函数内this将要指向的对象
// 第二个参数为一个数组,数组每一项为传入函数的参数

apply方法的第一个参数也是this所要指向的那个对象,如果设为nullundefined,则等同于指定全局对象。第二个参数则是一个数组,该数组的所有成员依次作为参数,传入原函数。原函数的参数,在call方法中必须一个个添加,但是在apply方法中,必须以数组形式添加。

function f(x, y) {
  console.log(x + y)
}

f.call(null, 1, 1) // 2
f.apply(null, [1, 1]) // 2

上面代码中,f函数本来接受两个参数,使用apply方法以后,就变成可以接受一个数组作为参数。

利用这一点,可以做一些有趣的应用。

应用:
(1)获取数组最大/最小元素

JavaScript 不提供找出数组最大元素的函数。结合使用apply方法和Math.max/Math.min方法,就可以返回数组的最大/最小元素。

利用第二个参数为数组的特点

// 获取最大值
var a = [10, 2, 4, 15, 9]
Math.max.apply(null, a) // 15

//Math.max方法获取最大值
//Math.max(10, 2, 4, 15, 9) // 15

// 获取最小值
var a = [10, 2, 4, 15, 9]
Math.min.apply(null, a) // 15    null等于绑定全局对象
(2)将数组的空元素变为undefined

通过apply方法,利用Array构造函数将数组的空元素变成undefined

Array.apply(null, ['a', , 'b'])
// [ 'a', undefined, 'b' ]

空元素与undefined的差别在于,数组的forEach方法会跳过空元素,但是不会跳过undefined。因此,遍历内部元素的时候,会得到不同的结果。

var a = ['a', , 'b']

function print(i) {
  console.log(i)
}

a.forEach(print)
// a
// b

Array.apply(null, a).forEach(print)
// a
// undefined
// b
(3)转换类似数组的对象

另外,利用数组对象的slice方法,可以将一个类似数组的对象(比如arguments对象)转为真正的数组。

和使用call方法的效果一样。

Array.prototype.slice.apply({ 0: 1, length: 1 }) // [1]
Array.prototype.slice.apply({ 0: 1 }) // []
Array.prototype.slice.apply({ 0: 1, length: 2 }) // [1, undefined]
Array.prototype.slice.apply({ length: 1 }) // [undefined]

上面代码的apply方法的参数都是对象,但是返回结果都是数组,这就起到了将对象转成数组的目的。从上面代码可以看到,这个方法起作用的前提是,被处理的对象必须有length属性,以及相对应的数字键。

(4)绑定回调函数的对象

前面的按钮点击事件的例子,可以改写如下。

var o = new Object()

o.f = function () {
  console.log(this === o) // true  ,如未改变this指向,this将指向 DOM 对象
}

var f = function () {
  o.f.apply(o)
  // 或者 o.f.call(o);
}

// jQuery 的写法
$('#button').on('click', f)

上面代码中,点击按钮以后,控制台将会显示true。由于apply方法(或者call方法)不仅绑定函数执行时所在的对象,还会立即执行函数,因此不得不把绑定语句写在一个函数体内。更简洁的写法是采用下面介绍的bind方法。

Function.prototype.bind()

bind方法用于将函数体内的this绑定到某个对象,然后返回一个新函数,bind 方法并非立即执行一个函数。

语法
func.bind(thisValue, arg1, arg2, ...)()
// 第一个参数thisValue为函数内this将要指向的对象
// 其余参数为传入函数的参数
// bind方法返回一个新函数,并非立即执行,如需执行要在后面加个括号
var d = new Date()
d.getTime() // 1481869925657

var print = d.getTime
print() // Uncaught TypeError: this is not a Date object.

上面代码中,我们将d.getTime方法赋给变量print,然后调用print就报错了。这是因为getTime方法内部的this,绑定Date对象的实例,赋给变量print以后,内部的this已经不指向Date对象的实例了。

bind方法可以解决这个问题。

var print = d.getTime.bind(d)
print() // 1481869925657

上面代码中,bind方法将getTime方法内部的this绑定到d对象,这时就可以安全地将这个方法赋值给其他变量了。

bind方法的参数就是所要绑定this的对象,下面是一个更清晰的例子。

var counter = {
  count: 0,
  inc: function () {
    this.count++
  }
}

var func = counter.inc.bind(counter)
func()
counter.count // 1

上面代码中,counter.inc方法被赋值给变量func。这时必须用bind方法将inc内部的this,绑定到counter,否则就会出错。

this绑定到其他对象也是可以的。

var counter = {
  count: 0,
  inc: function () {
    this.count++
  }
}

var obj = {
  count: 100
}
var func = counter.inc.bind(obj)
func()
obj.count // 101

上面代码中,bind方法将inc方法内部的this,绑定到obj对象。结果调用func函数以后,递增的就是obj内部的count属性。

bind还可以接受更多的参数,将这些参数绑定原函数的参数。

var add = function (x, y) {
  return x * this.m + y * this.n
}

var obj = {
  m: 2,
  n: 2
}

var newAdd = add.bind(obj, 5) // 第二个参数为add内的x
newAdd(5) // 20 传入的参数为add内的y

上面代码中,bind方法除了绑定this对象,还将add函数的第一个参数x绑定成5,然后返回一个新函数newAdd,这个函数只要再接受一个参数y就能运行了。

如果bind方法的第一个参数是nullundefined,等于将this绑定到全局对象,函数运行时this指向顶层对象(浏览器为window)。

function add(x, y) {
  return x + y
}

var plus5 = add.bind(null, 5)
plus5(10) // 15  传入的参数为add内的y

上面代码中,函数add内部并没有this,使用bind方法的主要目的是绑定参数x,以后每次运行新函数plus5,就只需要提供另一个参数y就够了。而且因为add内部没有this,所以bind的第一个参数是null,不过这里如果是其他对象,也没有影响。

bind 要注意的点:
(1)每一次返回一个新函数

bind方法每运行一次,就返回一个新函数,这会产生一些问题。比如,监听事件的时候,不能写成下面这样。

element.addEventListener('click', o.m.bind(o))

上面代码中,click事件绑定bind方法生成的一个匿名函数。这样会导致无法取消绑定,所以,下面的代码是无效的。

element.removeEventListener('click', o.m.bind(o))

正确的方法是写成下面这样:

var listener = o.m.bind(o)
element.addEventListener('click', listener)
//  ...
element.removeEventListener('click', listener)
(2)结合回调函数使用

回调函数是 JavaScript 最常用的模式之一,但是一个常见的错误是,将包含this的方法直接当作回调函数。解决方法就是使用bind方法,将counter.inc绑定counter

var counter = {
  count: 0,
  inc: function () {
    'use strict'
    this.count++
  }
}

function callIt(callback) {
  callback()
}

callIt(counter.inc.bind(counter))
counter.count // 1

上面代码中,callIt方法会调用回调函数。这时如果直接把counter.inc传入,调用时counter.inc内部的this就会指向全局对象。使用bind方法将counter.inc绑定counter以后,就不会有这个问题,this总是指向counter

还有一种情况比较隐蔽,就是某些数组方法可以接受一个函数当作参数。这些函数内部的this指向,很可能也会出错。

var obj = {
  name: '张三',
  times: [1, 2, 3],
  print: function () {
    this.times.forEach(function (n) {
      // 数组的forEach方法内部this指向问题
      console.log(this.name) // 这里的this指向全局对象
    })
  }
}

obj.print()
// 没有任何输出

上面代码中,obj.print内部this.timesthis是指向obj的,这个没有问题。但是,forEach方法的回调函数内部的this.name却是指向全局对象,导致没有办法取到值。稍微改动一下,就可以看得更清楚。

obj.print = function () {
  this.times.forEach(function (n) {
    console.log(this === window)
  })
}

obj.print()
// true
// true
// true

解决这个问题,也是通过bind方法绑定this

obj.print = function () {
  this.times.forEach(
    function (n) {
      console.log(this.name)
    }.bind(this)
  ) // 使用bind把this指向的obj对象传入方法内
}

obj.print()
// 张三
// 张三
// 张三
(3)结合call方法使用(改写数组方法调用形式)

利用bind方法,可以改写一些 JavaScript 原生方法的使用形式,以数组的slice方法为例。

;[1, 2, 3].slice(0, 1) // [1]
// 等同于
Array.prototype.slice.call([1, 2, 3], 0, 1) // [1]

上面的代码中,数组的slice方法从[1, 2, 3]里面,按照指定位置和长度切分出另一个数组。这样做的本质是在[1, 2, 3]上面调用Array.prototype.slice方法,因此可以用call方法表达这个过程,得到同样的结果。

call方法实质上是调用Function.prototype.call方法,因此上面的表达式可以bind方法改写

var slice = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.slice)
slice([1, 2, 3], 0, 1) // [1]

上面代码的含义就是,将Array.prototype.slice变成Function.prototype.call方法所在的对象,调用时就变成了Array.prototype.slice.call。类似的写法还可以用于其他数组方法。

var push = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.push)
var pop = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.pop)

var a = [1, 2, 3]
push(a, 4)
a // [1, 2, 3, 4]

pop(a)
a // [1, 2, 3]

如果再进一步,将Function.prototype.call方法绑定到Function.prototype.bind对象,就意味着bind的调用形式也可以被改写。

function f() {
  console.log(this.v)
}

var o = { v: 123 }
var bind = Function.prototype.call.bind(Function.prototype.bind)
bind(f, o)() // 123

上面代码的含义就是,将Function.prototype.bind方法绑定在Function.prototype.call上面,所以bind方法就可以直接使用,不需要在函数实例上使用。

总结,call()、apply()、bind()的区别

这三个方法都是改变函数内部 this 指向的。

它们的区别是:

call()第一个参数为函数内 this 将要指向的对象,其余参数为传入函数的参数。

apply()第一个参数为函数内 this 将要指向的对象,第二个参数为数组,数组每一项为传入函数的参数。

bind()传入参数和 call()一样,区别是 bind()返回一个新的函数,并非立即执行。

三、对象的继承

面向对象编程很重要的一个方面,就是对象的继承。A 对象通过继承 B 对象,就能直接拥有 B 对象的所有属性和方法。这对于代码的复用是非常有用的

大部分面向对象的编程语言,都是通过“类”(class)实现对象的继承。传统上,JavaScript 语言的继承不通过 class,而是通过“原型对象”(prototype)实现,本章介绍 JavaScript 的原型链继承。

ES6 引入了 class 语法,基于 class 的继承不在这个教程介绍,请参阅《ES6 标准入门》一书的相关章节。

ES5 是通过“原型对象”(prototype)实现继承。

1、原型对象概述

(1)构造函数的缺点

JavaScript 通过构造函数生成新对象,因此构造函数可以视为对象的模板。实例对象的属性和方法,可以定义在构造函数内部。

function Cat(name, color) {
  this.name = name
  this.color = color
}

var cat1 = new Cat('大毛', '白色')

cat1.name // '大毛'
cat1.color // '白色'

上面代码中,Cat函数是一个构造函数,函数内部定义了name属性和color属性,所有实例对象(上例是cat1)都会生成这两个属性,即这两个属性会定义在实例对象上面。

通过构造函数为实例对象定义属性,虽然很方便,但是有一个缺点。同一个构造函数的多个实例之间,无法共享属性,从而造成对系统资源的浪费

function Cat(name, color) {
  this.name = name
  this.color = color
  this.meow = function () {
    console.log('喵喵')
  }
}

// 解决方法,就是在原型对象(prototype)上创建共同的方法
Cat.prototype.meow2 = function () {
  console.log('喵喵')
}

var cat1 = new Cat('大毛', '白色')
var cat2 = new Cat('二毛', '黑色')

// cat1和cat2是同一个构造函数的两个实例对象,他们无法共享meow属性,从而造成对系统资源的浪费。
cat1.meow === cat2.meow
// false

cat1.meow2 === cat2.meow2
// true

上面代码中,cat1cat2是同一个构造函数的两个实例,它们都具有meow方法。由于meow方法是生成在每个实例对象上面,所以两个实例就生成了两次。也就是说,每新建一个实例,就会新建一个meow方法。这既没有必要,又浪费系统资源,因为所有meow方法都是同样的行为,完全应该共享。

这个问题的解决方法,就是 JavaScript 的原型对象(prototype)。

(2)prototype 属性的作用

JavaScript 继承机制的设计思想就是,原型对象的所有属性和方法,都能被实例对象共享。也就是说,如果属性和方法定义在原型上,那么所有实例对象就能共享,不仅节省了内存,还体现了实例对象之间的联系。

下面,先看怎么为对象指定原型。JavaScript 规定,每个函数都有一个prototype属性,指向一个对象

function f() {}
typeof f.prototype // "object"

上面代码中,函数f默认具有prototype属性,指向一个对象。

对于普通函数来说,该属性基本无用。但是,对于构造函数来说,生成实例的时候,该属性会自动成为实例对象的原型

function Animal(name) {
  this.name = name
}
// Animal.prototype属性是实例cat1和cat2的原型对象,在上面添加属性,实例就共享了该属性
Animal.prototype.color = 'white'

var cat1 = new Animal('大毛')
var cat2 = new Animal('二毛')

cat1.color // 'white'
cat2.color // 'white'

上面代码中,构造函数Animalprototype属性,就是实例对象cat1cat2的原型对象。原型对象上添加一个color属性,结果,实例对象都共享了该属性。

原型对象的属性不是实例对象自身的属性。只要修改原型对象,变动就立刻会体现在所有实例对象上。

Animal.prototype.color = 'yellow'

// color属性并非实例对象cat1/cat2本身的属性,只是当实例本身没有该属性或方法时,它会到原型对象去寻找该属性或方法
cat1.color // "yellow"
cat2.color // "yellow"

上面代码中,原型对象的color属性的值变为yellow,两个实例对象的color属性立刻跟着变了。这是因为实例对象其实没有color属性,都是读取原型对象的color属性。也就是说,**当实例对象本身没有某个属性或方法的时候,它会到原型对象去寻找该属性或方法。**这就是原型对象的特殊之处。

如果实例对象自身就有某个属性或方法,它就不会再去原型对象寻找这个属性或方法

cat1.color = 'black'

cat1.color // 'black'
cat2.color // 'yellow'
Animal.prototype.color // 'yellow';

上面代码中,实例对象cat1color属性改为black,就使得它不再去原型对象读取color属性,后者的值依然为yellow

总结一下,原型对象的作用就是定义所有实例对象共享的属性和方法。这也是它被称为原型对象的原因,而实例对象可以视作从原型对象衍生出来的子对象。

Animal.prototype.walk = function () {
  console.log(this.name + ' is walking')
}

上面代码中,Animal.prototype对象上面定义了一个walk方法,这个方法将可以在所有Animal实例对象上面调用。

(3)原型链

JavaScript 规定,所有对象都有自己的原型对象(prototype)。一方面,任何一个对象,都可以充当其他对象的原型;另一方面,由于原型对象也是对象,所以它也有自己的原型。因此,就会形成一个“原型链”(prototype chain):对象到原型,再到原型的原型……

如果一层层地上溯,所有对象的原型最终都可以上溯到Object.prototype,即Object构造函数的prototype属性。也就是说,所有对象都继承了Object.prototype的属性。这就是所有对象都有valueOftoString方法的原因,因为这是从Object.prototype继承的。

那么,Object.prototype对象有没有它的原型呢?回答是Object.prototype的原型是nullnull没有任何属性和方法,也没有自己的原型。因此,原型链的尽头就是null

Object.getPrototypeOf(Object.prototype) // Object.getPrototypeOf方法返回对象的原型
// null

上面代码表示,Object.prototype对象的原型是null,由于null没有任何属性,所以原型链到此为止。Object.getPrototypeOf方法返回参数对象的原型,具体介绍请看后文。

读取对象的某个属性时,JavaScript 引擎先寻找对象本身的属性,如果找不到,就到它的原型去找,如果还是找不到,就到原型的原型去找。如果直到最顶层的Object.prototype还是找不到,则返回undefined。如果对象自身和它的原型,都定义了一个同名属性,那么优先读取对象自身的属性,这叫做“覆盖”(overriding)。

注意,一级级向上,在整个原型链上寻找某个属性,对性能是有影响的。所寻找的属性在越上层的原型对象,对性能的影响越大。如果寻找某个不存在的属性,将会遍历整个原型链。

举例来说,如果让构造函数的prototype属性指向一个数组,就意味着实例对象可以调用数组方法。

var MyArray = function () {}

MyArray.prototype = new Array() // 构造函数MyArray的原型指向 数组实例
MyArray.prototype.constructor = MyArray

var mine = new MyArray() // mine是构造函数MyArray的实例
mine.push(1, 2, 3)
mine.length // 3
mine instanceof Array // true 判断实例对象mine是否为构造函数Array的实例

上面代码中,mine是构造函数MyArray的实例对象,由于MyArray.prototype指向一个数组实例,使得mine可以调用数组方法(这些方法定义在数组实例的prototype对象上面)。最后那行instanceof表达式,用来比较一个对象是否为某个构造函数的实例,结果就是证明mineArray的实例,instanceof运算符的详细解释详见后文。

上面代码还出现了原型对象的constructor属性,这个属性的含义下一节就来解释。

(4)constructor 属性

prototype对象有一个constructor属性,默认指向prototype对象所在的构造函数。

function P() {}
P.prototype.constructor === P // true

由于constructor属性定义在prototype对象上面,意味着可以被所有实例对象继承。

function P() {}
var p = new P()

p.constructor === P // true  p自身没有constructor属性,它是读取原型上的
p.constructor === P.prototype.constructor // true
p.hasOwnProperty('constructor') // false

上面代码中,p是构造函数P的实例对象,但是p自身没有constructor属性,该属性其实是读取原型链上面的P.prototype.constructor属性。

作用

constructor属性的作用是,可以得知某个实例对象,到底是哪一个构造函数产生的

function F() {}
var f = new F()

f.constructor === F // true
f.constructor === RegExp // false

上面代码中,constructor属性确定了实例对象f的构造函数是F,而不是RegExp

另一方面,有了constructor属性,就可以从一个实例对象新建另一个实例。

function Constr() {}
var x = new Constr()

var y = new x.constructor() // 等同于 new Constr()
y instanceof Constr // true

上面代码中,x是构造函数Constr的实例,可以从x.constructor间接调用构造函数。这使得在实例方法中,调用自身的构造函数成为可能。

Constr.prototype.createCopy = function () {
  return new this.constructor()
}

上面代码中,createCopy方法调用构造函数,新建另一个实例。

constructor属性表示原型对象与构造函数之间的关联关系,如果修改了原型对象,一般会同时修改constructor属性,防止引用的时候出错。

function Person(name) {
  this.name = name
}

Person.prototype.constructor === Person // true

Person.prototype = {
  // 修改了原型对象,但没有修改原型下的constructor
  method: function () {}
}

//  由于原型对象已被修改,原型下的constructor也被修改
Person.prototype.constructor === Person // false
Person.prototype.constructor === Object // true // 普通对象的constructor指向object构造函数

上面代码中,构造函数Person的原型对象改掉了,但是没有修改constructor属性,导致这个属性不再指向Person。由于Person的新原型是一个普通对象,而普通对象的constructor属性指向Object构造函数,导致Person.prototype.constructor变成了Object

所以,修改原型对象时,一般要同时修改constructor属性的指向。

// 坏的写法
C.prototype = {
  method1: function (...) { ... },
  // ...
};

// 好的写法
C.prototype = {
  constructor: C,
  method1: function (...) { ... },
  // ...
};

// 更好的写法 (只是在原型对象上添加方法)
C.prototype.method1 = function (...) { ... };

上面代码中,要么将constructor属性重新指向原来的构造函数,要么只在原型对象上添加方法,这样可以保证instanceof运算符不会失真。

如果不能确定constructor属性是什么函数,还有一个办法:通过name属性,从实例得到构造函数的名称。

function Foo() {}
var f = new Foo()
f.constructor.name // "Foo"

2、instanceof 运算符

instanceof运算符,判断对象是否为某个构造函数的实例,返回一个布尔值

语法

<实例对象> instanceof <构造函数>
var v = new Vehicle();
v instanceof Vehicle // true   v是构造函数Vehicel的实例

上面代码中,对象v是构造函数Vehicle的实例,所以返回true

instanceof运算符的左边是实例对象,右边是构造函数。它会检查右边构造函数的原型对象(prototype),是否在左边对象的原型链上。因此,下面两种写法是等价的。

v instanceof Vehicle
// 等同于
Vehicle.prototype.isPrototypeOf(v)

上面代码中,Object.prototype.isPrototypeOf的详细解释见后文。

由于instanceof检查整个原型链,因此同一个实例对象,可能会对多个构造函数都返回true

var d = new Date()
d instanceof Date // true
d instanceof Object // true

上面代码中,d同时是DateObject的实例,因此对这两个构造函数都返回true

由于任意对象(除了null)都是Object的实例,所以instanceof运算符可以判断一个值是否为非null的对象。

var obj = { foo: 123 }
obj instanceof Object // true

null instanceof Object // false

上面代码中,除了null,其他对象的instanceOf Object的运算结果都是true

instanceof的原理是检查右边构造函数的prototype属性,是否在左边对象的原型链上。有一种特殊情况,就是左边对象的原型链上,只有null对象。这时,instanceof判断会失真。

var obj = Object.create(null)
typeof obj // "object"
Object.create(null) instanceof Object // false

上面代码中,Object.create(null)返回一个新对象obj,它的原型是nullObject.create的详细介绍见后文)。右边的构造函数Objectprototype属性,不在左边的原型链上,因此instanceof就认为obj不是Object的实例。但是,只要一个对象的原型不是nullinstanceof运算符的判断就不会失真

用处

instanceof运算符的一个用处,是判断值的类型

var x = [1, 2, 3]
var y = {}
var z = function () {}
x instanceof Array // true
y instanceof Object // true
y instanceof Function // true

上面代码中,instanceof运算符判断,变量x是数组,变量y是对象,变量z是函数。

注意,instanceof运算符只能用于对象不适用原始类型的值

var s = 'hello'
var z = 0
s instanceof String // false
z instanceof Number // false
// 原始类型并没有实例化,所有都返回false

上面代码中,字符串不是String对象的实例(因为字符串不是对象),所以返回false

此外,对于undefinednullinstanceof运算符总是返回false

undefined instanceof Object // false
null instanceof Object // false

利用instanceof运算符,还可以巧妙地解决,调用构造函数时,忘了加new命令的问题

function Fubar(foo, bar) {
  if (this instanceof Fubar) {
    // 忘加new命令时 this为 全局对象window
    this._foo = foo
    this._bar = bar
  } else {
    return new Fubar(foo, bar)
  }
}
Fubar(1, 2)._foo(
  // 1
  new Fubar(1, 2)
)._foo // 1

上面代码使用instanceof运算符,在函数体内部判断this关键字是否为构造函数Fubar的实例。如果不是,就表明忘了加new命令。

3、构造函数的继承

让一个构造函数继承另一个构造函数,是非常常见的需求。

这可以分成两步实现。第一步是在子类的构造函数中,调用父类的构造函数

function Sub(value) {
  // Sub是子类构造函数
  Super.call(this) // Super是父类构造函数,这的this是子类的实例
  this.prop = value
}

上面代码中,Sub是子类的构造函数,this是子类的实例。在实例上调用父类的构造函数Super就会让子类实例具有父类实例的属性

第二步,是让子类的原型指向父类的原型,这样子类就可以继承父类原型。

// 子类的原型指向一个新对象,新对象原型指向父类原型,等于子类原型继承了父类原型,且对子类原型操作不会影响到父类原型
Sub.prototype = Object.create(Super.prototype)
Sub.prototype.constructor = Sub
Sub.prototype.method = '...'

上面代码中,Sub.prototype是子类的原型,要将它赋值为Object.create(Super.prototype),而不是直接等于Super.prototype。否则后面两行对Sub.prototype的操作,会连父类的原型Super.prototype一起修改掉。

另外一种写法Sub.prototype等于一个父类实例。

Sub.prototype = new Super() // 这个写法会继承父类实例的方法,不推荐

上面这种写法也有继承的效果,但是子类会具有父类实例的方法。有时,这可能不是我们需要的,所以不推荐使用这种写法。

举例来说,下面是一个Shape构造函数。

function Shape() {
  this.x = 0
  this.y = 0
}

Shape.prototype.move = function (x, y) {
  this.x += x
  this.y += y
  console.info('Shape moved.')
}

我们需要让Rectangle构造函数继承Shape

// 第一步,子类继承父类的实例
function Rectangle() {
  Shape.call(this) // 调用父类构造函数
}
// 另一种写法
function Rectangle() {
  this.base = Shape
  this.base()
}

// 第二步,子类继承父类的原型
Rectangle.prototype = Object.create(Shape.prototype)
Rectangle.prototype.constructor = Rectangle

采用这样的写法以后,instanceof运算符会对子类和父类的构造函数,都返回true

var rect = new Rectangle()

rect instanceof Rectangle // true
rect instanceof Shape // true

上面代码中,子类是整体继承父类。有时只需要单个方法的继承,这时可以采用下面的写法。

ClassB.prototype.print = function () {
  // 单个方法的继承
  ClassA.prototype.print.call(this) // 继承了ClassA的print方法
  // some code
}

上面代码中,子类Bprint方法先调用父类Aprint方法,再部署自己的代码。这就等于继承了父类Aprint方法。

4、多重继承

JavaScript 不提供多重继承功能,即不允许一个对象同时继承多个对象。但是,可以通过变通方法,实现这个功能。

function M1() {
  // 构造函数M1
  this.hello = 'hello'
}

function M2() {
  // 构造函数M2
  this.world = 'world'
}

function S() {
  // 子类构造函数S
  M1.call(this)
  M2.call(this)
}

// 继承 M1
S.prototype = Object.create(M1.prototype)
// 继承链上加入 M2
Object.assign(S.prototype, M2.prototype)

// 指定构造函数
S.prototype.constructor = S

var s = new S()
s.hello // 'hello'
s.world // 'world'

上面代码中,子类S同时继承了父类M1M2。这种模式又称为 Mixin(混入)。

5、模块

随着网站逐渐变成“互联网应用程序”,嵌入网页的 JavaScript 代码越来越庞大,越来越复杂。网页越来越像桌面程序,需要一个团队分工协作、进度管理、单元测试等等……开发者必须使用软件工程的方法,管理网页的业务逻辑。

JavaScript 模块化编程,已经成为一个迫切的需求。理想情况下,开发者只需要实现核心的业务逻辑,其他都可以加载别人已经写好的模块。

但是,JavaScript 不是一种模块化编程语言,ES6 才开始支持“类”和“模块”。下面介绍传统的做法,如何利用对象实现模块的效果。

(1)基本的实现方法

模块是实现特定功能的一组属性和方法的封装。

简单的做法是把模块写成一个对象,所有的模块成员都放到这个对象里面。

var module1 = new Object({
  _count: 0,
  m1: function () {
    //...
  },
  m2: function () {
    //...
  }
})

上面的函数m1m2,都封装在module1对象里。使用的时候,就是调用这个对象的属性。

// 使用
module1.m1()

但是,这样的写法会暴露所有模块成员,内部状态可以被外部改写。比如,外部代码可以直接改变内部计数器的值。

module1._count = 5

(2)封装私有变量:

(2-1)构造函数的写法

我们可以利用构造函数,封装私有变量。

function StringBuilder() {
  var buffer = [] // 模块的私有变量

  this.add = function (str) {
    buffer.push(str)
  }

  this.toString = function () {
    return buffer.join('')
  }
}

上面代码中,buffer是模块的私有变量。一旦生成实例对象,外部是无法直接访问buffer的。但是,这种方法将私有变量封装在构造函数中,导致构造函数与实例对象是一体的,总是存在于内存之中,无法在使用完成后清除。这意味着,构造函数有双重作用,既用来塑造实例对象,又用来保存实例对象的数据,违背了构造函数与实例对象在数据上相分离的原则(即实例对象的数据,不应该保存在实例对象以外)。同时,非常耗费内存。

function StringBuilder() {
  this._buffer = []
}

StringBuilder.prototype = {
  constructor: StringBuilder,
  add: function (str) {
    this._buffer.push(str)
  },
  toString: function () {
    return this._buffer.join('')
  }
}

这种方法将私有变量放入实例对象中,好处是看上去更自然,但是它的私有变量可以从外部读写,不是很安全。

(2-2)立即执行函数的写法

另一种做法是使用“立即执行函数”(Immediately-Invoked Function Expression,IIFE),将相关的属性和方法封装在一个函数作用域里面,可以达到不暴露私有成员的目的。

var module1 = (function () {
  var _count = 0
  var m1 = function () {
    //...
  }
  var m2 = function () {
    //...
  }
  return {
    m1: m1,
    m2: m2
  }
})()

使用上面的写法,外部代码无法读取内部的_count变量。

console.info(module1._count) //undefined

上面的module1就是 JavaScript 模块的基本写法。下面,再对这种写法进行加工。

(3)模块的放大模式(向模块添加新方法)

如果一个模块很大,必须分成几个部分,或者一个模块需要继承另一个模块,这时就有必要采用“放大模式”(augmentation)。

var module1 = (function (mod) {
  mod.m3 = function () {
    //...
  }
  return mod
})(module1)

上面的代码为module1模块添加了一个新方法m3(),然后返回新的module1模块。

在浏览器环境中,模块的各个部分通常都是从网上获取的,有时无法知道哪个部分会先加载。如果采用上面的写法,第一个执行的部分有可能加载一个不存在空对象,这时就要采用"宽放大模式"(Loose augmentation)。

var module1 = (function (mod) {
  //...
  return mod
})(window.module1 || {})

与"放大模式"相比,“宽放大模式”就是“立即执行函数”的参数可以是空对象。

(4)输入全局变量(保证独立性)

独立性是模块的重要特点,模块内部最好不与程序的其他部分直接交互。

为了在模块内部调用全局变量,必须显式地将其他变量输入模块。

var module1 = (function ($, YAHOO) {
  //...
})(jQuery, YAHOO) // 向模块内部传入全局变量

上面的module1模块需要使用 jQuery 库和 YUI 库,就把这两个库(其实是两个模块)当作参数输入module1。这样做除了保证模块的独立性,还使得模块之间的依赖关系变得明显。

立即执行函数还可以起到命名空间的作用

;(function ($, window, document) {
  function go(num) {}

  function handleEvents() {}

  function initialize() {}

  function dieCarouselDie() {}

  //attach to the global scope
  window.finalCarousel = {
    // 对外暴露接口
    init: initialize,
    destroy: dieCarouselDie
  }
})(jQuery, window, document)

上面代码中,finalCarousel对象输出到全局,对外暴露initdestroy接口,内部方法gohandleEventsinitializedieCarouselDie都是外部无法调用的

四、Object 对象的相关方法

JavaScript 在Object对象上面,提供了很多相关方法,处理面向对象编程的相关操作。本章介绍这些方法。

1、Object.getPrototypeOf() 获取原型对象

Object.getPrototypeOf方法返回参数对象的原型。这是获取原型对象的标准方法。

var F = function () {}
var f = new F()
Object.getPrototypeOf(f) === F.prototype // true

上面代码中,实例对象f的原型是F.prototype

下面是几种特殊对象的原型。

// 空对象的原型是 Object.prototype
Object.getPrototypeOf({}) === Object.prototype // true

// Object.prototype 的原型是 null
Object.getPrototypeOf(Object.prototype) === null // true

// 函数的原型是 Function.prototype
function f() {}
Object.getPrototypeOf(f) === Function.prototype // true

2、Object.setPrototypeOf() 设置原型对象

Object.setPrototypeOf方法为参数对象设置原型返回该参数对象。它接受两个参数,第一个是现有对象,第二个是原型对象。

var a = {}
var b = { x: 1 }
Object.setPrototypeOf(a, b)

Object.getPrototypeOf(a) === b // true
a.x // 1  a对象共享b对象的属性

上面代码中,Object.setPrototypeOf方法将对象a的原型,设置为对象b,因此a可以共享b的属性。

使用Object.setPrototypeOf方法模拟new命令
var F = function () {
  this.foo = 'bar'
}

var f = new F()
// 等同于
var f = Object.setPrototypeOf({}, F.prototype) // 模拟new命令
F.call(f)

上面代码中,new命令新建实例对象,其实可以分成两步。第一步,将一个空对象的原型设为构造函数的prototype属性(上例是F.prototype);第二步,将构造函数内部的this绑定这个空对象,然后执行构造函数,使得定义在this上面的方法和属性(上例是this.foo),都转移到这个空对象上。

3、 Object.create() 创建实例对象,指向目标对象的原型

生成实例对象的常用方法是,使用new命令让构造函数返回一个实例。但是很多时候,只能拿到一个实例对象,它可能根本不是由构建函数生成的,那么能不能从一个实例对象,生成另一个实例对象呢?

JavaScript 提供了Object.create方法,用来满足这种需求。**该方法接受一个对象作为参数,然后以它为原型,返回一个实例对象。**该实例完全继承原型对象的属性。

// 原型对象
var A = {
  print: function () {
    console.log('hello')
  }
}

// 实例对象
var B = Object.create(A) // 以A为原型,创建了B实例对象,使B继承了A的属性

Object.getPrototypeOf(B) === A // true
B.print() // hello
B.print === A.print // true

上面代码中,Object.create方法以A对象为原型,生成了B对象。B继承了A的所有属性和方法。

实际上,Object.create方法可以用下面的代码代替。

内部实现原理
if (typeof Object.create !== 'function') {
  Object.create = function (obj) {
    // 模拟Object.create方法
    function F() {} // 创建一个空构造函数F
    F.prototype = obj // 让F的原型 指向参数obj(obj为传入的原型对象)
    return new F() // 返回一个F的实例
  }
}

上面代码表明,Object.create方法的实质是新建一个空的构造函数F,然后让F.prototype属性指向参数对象obj,最后返回一个F的实例,从而实现让该实例继承obj的属性。

下面三种方式生成的新对象是等价的。

var obj1 = Object.create({})
var obj2 = Object.create(Object.prototype)
var obj3 = new Object()

如果想要生成一个不继承任何属性(比如没有toStringvalueOf方法)的对象,可以将Object.create的参数设为null

var obj = Object.create(null) // 不继承Object的toString和valueOf方法的一个对象

obj.valueOf()
// TypeError: Object [object Object] has no method 'valueOf'

上面代码中,对象obj的原型是null,它就不具备一些定义在Object.prototype对象上面的属性,比如valueOf方法。

使用Object.create方法的时候,必须提供对象原型,即参数不能为空,或者不是对象,否则会报错

Object.create()
// TypeError: Object prototype may only be an Object or null
Object.create(123)
// TypeError: Object prototype may only be an Object or null

Object.create方法生成的新对象,动态继承了原型。在原型上添加或修改任何方法,会立刻反映在新对象之上。

var obj1 = { p: 1 }
var obj2 = Object.create(obj1)

obj1.p = 2
obj2.p // 2  obj2的原型指向obj1,当访问obj2上的p属性时,js引擎会先在obj2本身上找,没找到会去原型上找

上面代码中,修改对象原型obj1会影响到实例对象obj2

除了对象的原型,Object.create方法还可以接受第二个参数。该参数是一个属性描述对象,它所描述的对象属性,会添加到实例对象,作为该对象自身的属性

var obj = Object.create(
  {},
  {
    p1: {
      // p1为添加到obj实例对象自身的属性
      value: 123,
      enumerable: true,
      configurable: true,
      writable: true
    },
    p2: {
      value: 'abc',
      enumerable: true,
      configurable: true,
      writable: true
    }
  }
)

// 等同于
var obj = Object.create({})
obj.p1 = 123
obj.p2 = 'abc'

Object.create方法生成的对象,继承了它的原型对象的构造函数

function A() {}
var a = new A()
var b = Object.create(a)

b.constructor === A // true
b instanceof A // true

上面代码中,b对象的原型是a对象,因此继承了a对象的构造函数A

4、Object.prototype.isPrototypeOf()判断某个对象是否为参数对象的原型

实例对象的isPrototypeOf方法,用来判断该对象是否为参数对象的原型

var o1 = {}
var o2 = Object.create(o1)
var o3 = Object.create(o2)

o2.isPrototypeOf(o3) // true  判断o2是否为o3的原型
o1.isPrototypeOf(o3) // true  判断o1是否为o3的原型

上面代码中,o1o2都是o3的原型。这表明只要实例对象处在参数对象的原型链上,isPrototypeOf方法都返回true

Object.prototype.isPrototypeOf({}) // true
Object.prototype.isPrototypeOf([]) // true
Object.prototype.isPrototypeOf(/xyz/) // true
Object.prototype.isPrototypeOf(Object.create(null)) // false

上面代码中,由于Object.prototype处于原型链的最顶端,所以对各种实例都返回true,只有直接继承自null的对象除外。

5、Object.prototype.__proto__ 返回该对象的原型,可读写

实例对象的__proto__属性(前后各两个下划线),返回该对象的原型。该属性可读写

var obj = Object.create({ x: 1 }) // 创建实例对象obj,其原型指定为{x:1}
obj.__proto__ // {x: 1}  实例对象obj的__proto__属性,返回obj的原型
Object.getPrototypeOf(obj) // {x: 1}

上面代码通过Object.create创建实例对象 obj,指定其原型为{x:1},访问 obj 对象的__proto__属性,返回其原型。

var obj = {}
var p = {}

obj.__proto__ = p // 原型属性可读写
Object.getPrototypeOf(obj) === p // true
obj.__proto__ === Object.getPrototypeOf(obj) //true

上面代码通过__proto__属性,将p对象设为obj对象的原型。

根据语言标准,__proto__属性只有浏览器才需要部署,其他环境可以没有这个属性。它前后的两根下划线,表明它本质是一个内部属性,不应该对使用者暴露。因此,应该尽量少用这个属性,而是用Object.getPrototypeOf()Object.setPrototypeOf(),进行原型对象的读写操作

原型链可以用__proto__很直观地表示。

var A = {
  name: '张三'
}
var B = {
  name: '李四'
}

var proto = {
  print: function () {
    console.log(this.name)
  }
}

A.__proto__ = proto // 将A的原型指向proto对象
B.__proto__ = proto // 将B的原型指向proto对象

// 共享print方法,都是在调用proto对象内的print方法
A.print() // 张三
B.print() // 李四

A.print === B.print // true
A.print === proto.print // true
B.print === proto.print // true

上面代码中,A对象和B对象的原型都是proto对象,它们都共享proto对象的print方法。也就是说,ABprint方法,都是在调用proto对象的print方法。

6、获取原型对象方法的比较

如前所述,__proto__属性指向当前对象的原型对象,即构造函数的prototype属性。

var obj = new Object()

obj.__proto__ === Object.prototype
// true
obj.__proto__ === obj.constructor.prototype
// true

上面代码首先新建了一个对象obj,它的__proto__属性,指向构造函数(Objectobj.constructor)的prototype属性。

因此,获取实例对象obj的原型对象,有三种方法。

  • obj.__proto__
  • obj.constructor.prototype
  • Object.getPrototypeOf(obj)

上面三种方法之中,前两种都不是很可靠。__proto__属性只有浏览器才需要部署,其他环境可以不部署。而obj.constructor.prototype在手动改变原型对象时,可能会失效。

var P = function () {}
var p = new P()

var C = function () {}
C.prototype = p
var c = new C()

c.constructor.prototype === p // false

上面代码中,构造函数C的原型对象被改成了p,但是实例对象的c.constructor.prototype却没有指向p。所以,在改变原型对象时,一般要同时设置constructor属性。

C.prototype = p
C.prototype.constructor = C // 如在构造函数的继承中就使用到这个操作

var c = new C()
c.constructor.prototype === p // true

因此,推荐使用第三种Object.getPrototypeOf方法,获取原型对象

7、Object.getOwnPropertyNames()

Object.getOwnPropertyNames方法返回一个数组,成员是参数对象本身的所有属性的键名,不包含继承的属性键名

Object.getOwnPropertyNames(Date)
// ["parse", "arguments", "UTC", "caller", "name", "prototype", "now", "length"]

上面代码中,Object.getOwnPropertyNames方法返回Date所有自身的属性名。

对象本身的属性之中,有的是可以遍历的(enumerable),有的是不可以遍历的。Object.getOwnPropertyNames方法返回所有键名,不管是否可以遍历。只获取那些可以遍历的属性,使用Object.keys方法。

Object.keys(Date) // []

上面代码表明,Date对象所有自身的属性,都是不可以遍历的。

8、Object.prototype.hasOwnProperty()

对象实例的hasOwnProperty方法返回一个布尔值,用于判断某个属性定义在对象自身,还是定义在原型链上

Date.hasOwnProperty('length') // true
Date.hasOwnProperty('toString') // false

上面代码表明,Date.length(构造函数Date可以接受多少个参数)是Date自身的属性,Date.toString是继承的属性。

另外,hasOwnProperty方法是 JavaScript 之中唯一一个处理对象属性时,不会遍历原型链的方法。

9、in 运算符和 for...in 循环

in运算符返回一个布尔值,表示一个对象是否具有某个属性。它不区分该属性是对象自身的属性,还是继承的属性。

'length' in Date // true
'toString' in Date // true

in运算符常用于检查一个属性是否存在。

获得对象的所有可遍历属性(不管是自身的还是继承的),可以使用for...in循环。

var o1 = { p1: 123 }

var o2 = Object.create(o1, {
  // o2的原型指向o1,并且在o2上定义一个属性p2
  p2: { value: 'abc', enumerable: true }
})

for (p in o2) {
  console.info(p)
}
// p2
// p1    继承的属性

上面代码中,对象o2p2属性是自身的,p1属性是继承的。这两个属性都会被for...in循环遍历。

为了在for...in循环中获得对象自身的属性,可以采用hasOwnProperty方法判断一下。

for (var name in object) {
  if (object.hasOwnProperty(name)) {
    // 过滤掉非自身的属性
    /* loop code */
  }
}

获得对象的所有属性(不管是自身的还是继承的,也不管是否可枚举),可以使用下面的函数。

function inheritedPropertyNames(obj) {
  var props = {}
  while (obj) {
    // 获取obj对象的所有属性,包括不可枚举的,
    Object.getOwnPropertyNames(obj).forEach(function (p) {
      props[p] = true
    })
    obj = Object.getPrototypeOf(obj) // 获取对象的原型
  }
  console.log(props)
  return Object.getOwnPropertyNames(props)
}

上面代码依次获取obj对象的每一级原型对象“自身”的属性,从而获取obj对象的“所有”属性,不管是否可遍历。

下面是一个例子,列出Date对象的所有属性。

inheritedPropertyNames(Date)
// [
//  "caller",
//  "constructor",
//  "toString",
//  "UTC",
//  ...
// ]

10、对象的拷贝

如果要拷贝一个对象,需要做到下面两件事情。

  • 确保拷贝后的对象,与原对象具有同样的原型。
  • 确保拷贝后的对象,与原对象具有同样的实例属性。

下面就是根据上面两点,实现的对象拷贝函数。

function copyObject(orig) {
  // 拷贝对象函数
  // 创建一个新对象,新对象的原型指向旧对象的原型
  var copy = Object.create(Object.getPrototypeOf(orig))
  copyOwnPropertiesFrom(copy, orig)
  return copy
}

function copyOwnPropertiesFrom(target, source) {
  // 拷贝旧对象的实例属性
  Object.getOwnPropertyNames(source).forEach(function (propKey) {
    // 获取每个属性的 属性描述对象
    var desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, propKey)
    // 定义属性,给target对象定义propKey属性,其属性描述对象是desc
    Object.defineProperty(target, propKey, desc)
  })
  return target
}

另一种更简单的写法,是利用 ES2017 才引入标准的Object.getOwnPropertyDescriptors方法。

function copyObject(orig) {
  return Object.create(
    Object.getPrototypeOf(orig),
    Object.getOwnPropertyDescriptors(orig)
  )
}

五、严格模式

除了正常的运行模式,JavaScript 还有第二种运行模式:严格模式(strict mode)。顾名思义,这种模式采用更加严格的 JavaScript 语法。

同样的代码,在正常模式和严格模式中,可能会有不一样的运行结果。一些在正常模式下可以运行的语句,在严格模式下将不能运行。

1、设计目的

早期的 JavaScript 语言有很多设计不合理的地方,但是为了兼容以前的代码,又不能改变老的语法,只能不断添加新的语法,引导程序员使用新语法。

严格模式是从 ES5 进入标准的,主要目的有以下几个。

  • 明确禁止一些不合理、不严谨的语法,减少 JavaScript 语言的一些怪异行为。
  • 增加更多报错的场合,消除代码运行的一些不安全之处,保证代码运行的安全。
  • 提高编译器效率,增加运行速度。
  • 为未来新版本的 JavaScript 语法做好铺垫。

总之,严格模式体现了 JavaScript 更合理、更安全、更严谨的发展方向。

2、启用方法

'use strict'

更多关于严格模式内容:https://wangdoc.com/javascript/oop/strict.htmlopen in new window

文档

学习文档:https://wangdoc.com/javascript/open in new window

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