JavaScript学习笔记(五)

主要源于廖雪峰老师的JavaScript教程

面向对象编程

1. 简介

JavaScript的面向对象编程和大多数其他语言的面向对象编程都不太一样。其他语言的面向对象的两个基本概念类和实例：

1. 类：类是对象的类型模板，例如，定义Student类来表示学生，类本身是一种类型，Student表示学生类型，但不表示任何具体的某个学生；
2. 实例：实例是根据类创建的对象，例如，根据Student类可以创建出xiaoming、xiaohong、xiaojun等多个实例，每个实例表示一个具体的学生，他们全都属于Student类型。

但是在JavaScript中，不区分类和实例的概念，而是通过原型(prototype)来实现面向对象编程。

原型是指当我们想要创建xiaoming这个具体的学生时，我们并没有一个Student类型可用。那怎么办？恰好有这么一个现成的对象：

var robot = {
    name: 'Robot',
    height: 1.6,
    run: function () {
        console.log(this.name + ' is running...');
    }
};

我们看这个robot对象有名字，有身高，还会跑，有点像小明，干脆就根据它来“创建”小明得了！
于是我们把它改名为Student，然后创建出xiaoming：

var Student = {
    name: 'Robot',
    height: 1.2,
    run: function () {
        console.log(this.name + ' is running...');
    }
};

var xiaoming = {
    name: '小明'
};

xiaoming.__proto__ = Student;

注意最后一行代码把xiaoming的原型指向了对象Student，看上去xiaoming仿佛是从Student继承下来的：

xiaoming.name;  //'小明'
xiaoming.run();  // 小明 is running...

xiaoming有自己的name属性，但并没有定义run()方法。不过，由于小明是从Student继承而来，只要Student有run()方法，xiaoming也可以调用：

JavaScript的原型链和Java的Class区别就在，它没有“Class”的概念，所有对象都是实例，所谓继承关系不过是把一个对象的原型指向另一个对象而已。

如果你把xiaoming的原型指向其他对象：

var Bird = {
    fly: function () {
        console.log(this.name + ' is flying...');
    }
};

xiaoming.__proto__ = Bird;
#现在xiaoming已经无法run(),他已经变成一只鸟：
xiaoming.fly();  //小明 is flying...

在JavaScript运行时期，你可以把xiaoming从Studeng变成Bird，或者任何对象。

请注意，上述代码仅用于演示目的。在编写JavaScript代码时，不要直接用obj.__proto__去改变一个对象的原型，并且，低版本的IE也无法使用__proto__。Object.create()方法可以传入一个原型对象，并创建一个基于该原型的新对象，但是新对象什么属性都没有，因此，我们可以编写一个函数来创建xiaoming：

// 原型对象:
var Student = {
    name: 'Robot',
    height: 1.2,
    run: function () {
        console.log(this.name + ' is running...');
    }
};

function createStudent(name) {
    // 基于Student原型创建一个新对象:
    var s = Object.create(Student);
    // 初始化新对象:
    s.name = name;
    return s;
}

var xiaoming = createStudeng('小明');
xiaoming.run();
xiaoming.__proto__ === Studeng;  //true

2. 创建对象

JavaScript对每个创建的对象都会设置一个原型，指向它的原型对象。
当我们用obj.xxx访问一个对象的属性，JavaScript先在当前对象上查找该属性，如果没有找到，就到其原型对象上找，如果还没有找到，就一直上溯到Object.prototype对象，最后如果还没有找到，就只能返回undefined。

#创建一个Array对象
var arr = [1, 2, 3];
#其原型链是：
arr ---> Array.prototype ---> Object.prototype ---->null
#Array.prototype定义了indexOf(),shift()等方法，因此可以在所有的Array对象上直接调用这些方法。
#创建一个函数
function foo() {return 0;}
#函数也是一个对象，它的原型链是：
foo ---> Function.prototype ---> Object.prototype ---> null
#由于Function.prototype定义了apply()等方法，因此，所有的函数都可以调用apply()方法。

• 构造函数
  除了直接用{...}创建一个对象外，还可以用一种构造函数的方法来创建对象。先定义一个构造函数：

function Student(name) {
    this.name = name;
    this.hello = function () {
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }
}
#这是一个普通函数，但是在JavaScript中，可以用关键字'new'来调用这个函数，并返回一个对象
var xiaoming = new Student('小明');
xiaoming.name;  //‘小明’
xiaoming.hello();  // Hello， 小明！

注意：如果不写new，就是一个普通的函数，返回undefined。但是写了new，就变成一个构造函数，绑定this指向新创建的对象，并默认返回this，不需要在最后写return this;.
xiaoming ------> Studeng.prototype ------> Object.prototype -----> null
用new Studeng()创建的对象还从原型上获得了一个constructor属性，它指向函数Student本身：

xiaoming.constructor === Student.prototype.constructor;  //true
Student.prototype.constructor == Student;  //true
Object.getPrototypeOf(xiaoming) == Student.prototype;//true
xiaoming instanceof Student;  //true

红色箭头是原型链。注意：Student.prototype指向的对象就是xiaoming、xiaohong的原型对象，这个原型对象自己还有个属性constructor,指向Student函数本身。
另外，函数Student恰好有个属性prototype指向xiaoming、xiaohong的原型对象，但是xiaoming、xiaohong这些对象可没有prototype这个属性，不过可以用__proto__这个非标准用法来查看。

#不过还有一个问题，注意观察：
xiaoming.name;  //'小明'
xiaohong.name; // '小红'
xiaoming.hello;  //function: Student.hello()
xiaohong.hello;  //function: Student.hello()
xiaoming.hello === xiaohong.hello;  //false

xiaoming和xiaohong各自的hello是一个函数，但它们是两个不同的函数，虽然函数名称和代码都是些相同的!
如果我们通过new Student()创建了很多对象，这些对象的hello函数实际上只需要共享同一个函数就可以了，这样可以节省很多内存。
要让创建的对象共享一个hello函数，根据对象属性查找原则，我们只要把hello函数移动到xiaoming、xiaohong这些对象共同的原型上就可以了，也就是Student.prototype:

function Student(name) {
    this.name = name;
}
Student.prototype.hello = function() {
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
};

• 忘记写new怎么办
  在strict模式下，this.name = name将报错，因为this绑定为undefined，在非strict模式下，this.name = name不报错，因为this绑定为window,于是无意间创建了全局变量name,并且返回'undefined',这个结果更糟糕。
  所以，调用构造函数千万不要忘记写new。为了区分普通函数和构造函数，按照约定，构造函数首字母应当大写，而普通函数首字母应当小写。
  最后，我们还可以编写一个createStudent()函数，在内部封装所有的new操作。一个常用的编程模式如下：

function Student(props) {
    this.name = props.name || '匿名'; // 默认值为'匿名'
    this.grade = props.grade || 1; // 默认值为1
}

Student.prototype.hello = function () {
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
};

function createStudent(props) {
    return new Student(props || {})
}

#这个createStudent()函数有几个巨大的优点：一是不需要new来调用，二是参数非常灵活，可以不传，也可以这么传：

var xiaoming = createStudent({
    name: '小明'
});

xiaoming.grade; // 1

3. 原型继承

在传统的基于Class的语言如Java、C++中，继承的本质是扩展一个已有的Class，并生成新的Subclass。
由于这类语言严格区分类和实例，继承实际上是类型的扩展。但是，JavaScript由于采用原型继承，我们无法直接扩展一个Class，因为根本不存在Class这种类型。
先回顾Student构造函数：

function Student(props) {
    this.name = props.name || 'Unnamed';
}

Student.prototype.hello = function () {
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
}

现在，我们要基于Student扩展出PrimaryStudent，可以先定义出PrimaryStudent:

function PrimaryStuent(props) {
    //调用Student构造函数，绑定this变量：
    Student.call(this, props);
    this.grade = props.grade || 1;
}

但是调用了Student构造函数不等于继承了Student，PrimaryStudent创建的对象的原型是：
new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Object.prototype ---> null
必须想办法把原型链修改为：
new PrimaryStudent() ----> PrimaryStudent.prototype ----> Student.prototype ----> Object.prototype ----> null
新的基于PromaryStudent创建的对象不但能调用PrimaryStudent.prototype定义的方法，也可以调用Student.prototype定义的方法。

如果你想用最简单粗暴的方法这么干：
PrimaryStudent.prototype = Student.prototype;
是不行的！如果这样的话，PrimaryStudent和Student共享一个原型对象，那还要定义PrimaryStudent干啥？

我们必须借助一个中间对象来实现正确的原型链，这个中间对象的原型要指向Student.prototype。为了实现这一点，参考道爷（就是发明JSON的那个道格拉斯）的代码，中间对象可以用一个空函数F来实现：

function PrimaryStudent(props) {
    Student.call(this, props);
    this.grade = props.grade || 1;
}
//空函数F:
function F () {
}

//把F的原型指向Student.prototype:
F.prototype = Student.prototype;

//把PrimaryStudent的原型指向一个新的F对象，F对象的原型正好指向Student.prototype:
PrimaryStudent.prototype = new F();

//把PrimaryStudent原型的构造函数修复为PrimaryStudent:
PrimaryStudent.prototype.constructor = PrimaryStudent;

//继续在PrimaryStudent原型(也就是new F() 对象)上定义方法：
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
    return this.grade;
};

//创建小明
var xiaoming = new PrimaryStudent ({
    name: '小明',
    grade: 2
});

xiaoming.name;    //‘小明’
xiaoming.grade;    // 2

//验证原型
xiaoming.__proto__ === PrimaryStudent.prototype;  //true
xiaoming.__proto__.__proto__ === Student.prototype;  //true

//验证继承关系：
xiaoming instanceof PrimaryStudent;  //true
xiaoming instanceof Student;  //true

用一张图来表示新的原型链：

注意：函数F仅用于桥接，我们仅创建了一个new F()实例，而且，没有改变原有的Student定义的原型链。
如果把这个动作用一个inherits()函数封装起来，还可以隐藏F的定义，并简化代码：

function inherits(Child, Parent) {
    var F = function () {};
    F.prototype = Parent.prototype;
    Child.prototype = new F();
    Child.prototype.constructor = Child; 
}

这个inherits()函数可以复用：

function Student(props) {
    this.name = props.name || 'Unnamed';
}

Student.prototype.hello = function () {
    alert('Hello, ' + this.name + '!');
}

function PrimaryStudent(props) {
    Student.call(this, props);
    this.grade = props.grade || 1;
}

//实现原型继承链
inherits(PrimaryStudent, Student);

//绑定其他方法到PrimaryStudent原型：
PrimaryStudent.prototype.getGrade = function () {
    return this.grade;
};

JavaScript的原型继承实现方式就是：

1. 定义新的构造函数，并在内部用call()调用希望“继承”的构造函数，并绑定this；

2. 借助中间函数F实现原型链继承，最好通过封装的inherits函数完成；

3. 继续在新的构造函数的原型上定义新方法。

4. class继承

在上面的章节中我们看到了JavaScript的对象模型是基于原型实现的，特点是简单，缺点是理解起来比传统的类－实例模型要困难，最大的缺点是继承的实现需要编写大量代码，并且需要正确实现原型链。

• class简介
  从ES6开始，新的关键字class正式被引入到JavaScript中。class的目的就是让定义类更简单。

class Student {
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }
    hello() {
        alert('Hello, ' + this.name + '!');
    }
}

class定义包含了构造函数constructor和定义在原型对象上的函数hello()（注意没有function关键字）,这样就避免了Student.prototype.hello = funciton () {...}这样分散的代码。

var xiaoming = new Student('小明');
xiaoming.hello();

• class继承
  直接通过extends来实现：

class PrimaryStudent extends Student {
    constructor(name, grade) {
        super(name);  //记得用super调用父类的构造方法!
        this.grade = grade;
    }

    myGrade() {
        alert('I am at grade ' + this.grade);
    }
}

注意PrimaryStudent的定义也是class关键字实现的，而extends则表示原型链对象来自Student。子类的构造函数可能会和父类不太相同，例如，PrimaryStudent需要name和grade两个参数，并且需要通过super(name)来调用父类的构造函数，否则父类的name属性无法正常初始化。

ES6引入的class和原有的JavaScript原型继承有什么区别呢？实际上它们没有任何区别，class的作用就是让JavaScript引擎去实现原来需要我们自己编写的原型链代码。简而言之，用class的好处就是极大地简化了原型链代码。

你一定会问，class这么好用，能不能现在就用上？

现在用还早了点，因为不是所有的主流浏览器都支持ES6的class。如果一定要现在就用上，就需要一个工具把class代码转换为传统的prototype代码，可以试试Babel这个工具。