Javascript 面向对象编程

winston

Javascript是一个类C的语言，他的面向对象的东西相对于C++/Java比较奇怪，但是其的确相当的强大，在 Todd 同学的“对象的消息模型”一文中我们已经可以看到一些端倪了。这两天有个前同事总在问我Javascript面向对象的东西，所以，索性写篇文章让他看去吧，这里这篇文章主要想从一个整体的解度来说明一下Javascript的面向对象的编程。（成文比较仓促，应该有不准确或是有误的地方，请大家批评指正）
另，这篇文章主要基于 ECMAScript 5， 旨在介绍新技术。关于兼容性的东西，请看最后一节。
初探我们知道Javascript中的变量定义基本如下：

1. var name = 'Chen Hao';;
2. var email = 'haoel(@)hotmail.com';
3. var website = 'http://coolshell.cn';

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如果要用对象来写的话，就是下面这个样子：

1. var chenhao = {
2.     name :'Chen Hao',
3.     email : 'haoel(@)hotmail.com',
4.     website : 'http://coolshell.cn'
5. };

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于是，我就可以这样访问：

1. //以成员的方式
2. chenhao.name;
3. chenhao.email;
4. chenhao.website;
6. //以hash map的方式
7. chenhao["name"];
8. chenhao["email"];
9. chenhao["website"];

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关于函数，我们知道Javascript的函数是这样的：

1. var doSomething = function(){
2.    alert('Hello World.');
3. };

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于是，我们可以这么干：

1. var sayHello = function(){
2.    var hello = "Hello, I'm "+ this.name
3.                 + ", my email is: " + this.email
4.                 + ", my website is: " + this.website;
5.    alert(hello);
6. };

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//直接赋值，这里很像C/C++的函数指针

1. chenhao.Hello = sayHello;
3. chenhao.Hello();

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相信这些东西都比较简单，大家都明白了。 可以看到javascript对象函数是直接声明，直接赋值，直接就用了。runtime的动态语言。
还有一种比如规范的写法是：

1. //我们可以看到， 其用function来做class。
2. var Person = function(name, email, website){
3.     this.name = name;
4.     this.email = email;
5.     this.website = website;
7.     this.sayHello = function(){
8.         var hello = "Hello, I'm "+ this.name  + ", \n" +
9.                     "my email is: " + this.email + ", \n" +
10.                     "my website is: " + this.website;
11.         alert(hello);
12.     };
13. };
15. var chenhao = new Person("Chen Hao", "haoel@hotmail.com",
16.                                      "http://coolshell.cn");
17. chenhao.sayHello();

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顺便说一下，要删除对象的属性，很简单：

1. delete chenhao['email']

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上面的这些例子，我们可以看到这样几点：
Javascript的数据和成员封装很简单。
Javascript function中的this指针很关键，如果没有的话，那就是局部变量或局部函数。
Javascript对象成员函数可以在使用时临时声明，并把一个全局函数直接赋过去就好了。
Javascript的成员函数可以在实例上进行修改，也就是说不同的实例的同一个函数名的行为和实现不一样。
属性配置 – Object.defineProperty先看下面的代码：

1. //创建对象
2. var chenhao = Object.create(null);
4. //设置一个属性
5. Object.defineProperty( chenhao,
6.                 'name', { value:  'Chen Hao',
7.                           writable:     true,
8.                           configurable: true,
9.                           enumerable:   true });
11. //设置多个属性
12. Object.defineProperties( chenhao,
13.     {
14.         'email'  : { value:  'haoel@hotmail.com',
15.                      writable:     true,
16.                      configurable: true,
17.                      enumerable:   true },
18.         'website': { value: 'http://coolshell.cn',
19.                      writable:     true,
20.                      configurable: true,
21.                      enumerable:   true }
22.     }
23. );

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下面就说说这些属性配置是什么意思。

• writable：这个属性的值是否可以改。
  
• configurable：这个属性的配置是否可以改。
  
• enumerable：这个属性是否能在for…in循环中遍历出来或在Object.keys中列举出来。
  
• value：属性值。
  
• get()/set(_value)：get和set访问器。
  

Get/Set 选择器关于get/set访问器，它的意思就是用get/set来取代value（其不能和value一起使用），示例如下：

1. var  age = 0;
2. Object.defineProperty( chenhao,
3.             'age', {
4.                       get: function() {return age+1;},
5.                       set: function(value) {age = value;}
6.                       enumerable : true,
7.                       configurable : true
8.                     }
9. );
10. chenhao.age = 100; //调用set
11. alert(chenhao.age); //调用get 输出101;

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我们再看一个更为实用的例子——利用已有的属性(age)通过get和set构造新的属性(birth_year)：

1. Object.defineProperty( chenhao,
2.             'birth_year',
3.             {
4.                 get: function() {
5.                     var d = new Date();
6.                     var y = d.getFullYear();
7.                     return ( y - this.age );
8.                 },
9.                 set: function(year) {
10.                     var d = new Date();
11.                     var y = d.getFullYear();
12.                     this.age = y - year;
13.                 }
14.             }
15. );
17. alert(chenhao.birth_year);
18. chenhao.birth_year = 2000;
19. alert(chenhao.age);

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这样做好像有点麻烦，你说，我为什么不写成下面这个样子：

1. var chenhao = {
2.     name: "Chen Hao",
3.     email: "haoel@hotmail.com",
4.     website: "http://coolshell.cn",
5.     age: 100,
6.     get birth_year() {
7.         var d = new Date();
8.         var y = d.getFullYear();
9.         return ( y - this.age );
10.     },
11.     set birth_year(year) {
12.         var d = new Date();
13.         var y = d.getFullYear();
14.         this.age = y - year;
15.     }
17. };
18. alert(chenhao.birth_year);
19. chenhao.birth_year = 2000;
20. alert(chenhao.age);

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是的，你的确可以这样的，不过通过defineProperty()你可以干这些事：
1）设置如 writable，configurable，enumerable 等这类的属性配置。
2）动态地为一个对象加属性？比如：一些HTML的DOM对像。
查看对象属性配置如果查看并管理对象的这些配置，下面有个程序可以输入这些东西：

1. //列出对象的属性.
2. function listProperties(obj)
3. {
4.     var newLine = "<br />";
5.     var names = Object.getOwnPropertyNames(obj);
6.     for (var i = 0; i < names.length; i++) {
7.         var prop = names[i];
8.         document.write(prop + newLine);
10.         // 列出对象的属性配置（descriptor）动用getOwnPropertyDescriptor函数。
11.         var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, prop);
12.         for (var attr in descriptor) {
13.             document.write("..." + attr + ': ' + descriptor[attr]);
14.             document.write(newLine);
15.         }
16.         document.write(newLine);
17.     }
18. }
20. listProperties(chenhao);

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call，apply， bind 和 this关于Javascript的this指针，和C++/Java很类似。 我们来看个示例：（这个示例很简单了，我就不多说了）

1. function print(text){
2.     document.write(this.value + ' - ' + text+ '<br>');
3. }
5. var a = {value: 10, print : print};
6. var b = {value: 20, print : print};
8. print('hello');// this => global, output "undefined - hello"
10. a.print('a');// this => a, output "10 - a"
11. b.print('b'); // this => b, output "20 - b"
13. a['print']('a'); // this => a, output "10 - a"

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我们再来看看call 和 apply，这两个函数的差别就是参数的样子不一样，另一个就是性能不一样，apply的性能要差很多。（关于性能，可到 JSPerf 上去跑跑看看）

1. print.call(a, 'a'); // this => a, output "10 - a"
2. print.call(b, 'b'); // this => b, output "20 - b"
4. print.apply(a, ['a']); // this => a, output "10 - a"
5. print.apply(b, ['b']); // this => b, output "20 - b"

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但是在bind后，this指针，可能会有不一样，但是因为Javascript是动态的。如下面的示例

1. var p = print.bind(a);
2. p('a');             // this => a, output "10 - a"
3. p.call(b, 'b');     // this => a, output "10 - b"
4. p.apply(b, ['b']);  // this => a, output "10 - b"

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继承 和 重载通过上面的那些示例，我们可以通过Object.create()来实际继承，请看下面的代码，Student继承于Object。

1. var Person = Object.create(null);
3. Object.defineProperties
4. (
5.     Person,
6.     {
7.         'name'  : {  value: 'Chen Hao'},
8.         'email'  : { value : 'haoel@hotmail.com'},
9.         'website': { value: 'http://coolshell.cn'}
10.     }
11. );
13. Person.sayHello = function (person) {
14.     var hello = "<p>Hello, I am "+ this.name  + ", <br>" +
15.                 "my email is: " + this.email + ", <br>" +
16.                 "my website is: " + this.website;
17.     document.write(hello + "<br>");
18. }
20. var Student = Object.create(Person);
21. Student.no = "1234567"; //学号
22. Student.dept = "Computer Science"; //系
24. //检查Person的属性
25. document.write(Student.name + ' ' + Student.email + ' ' + Student.website +'<br>');
27. //检查Person的方法
28. Student.sayHello();
30. //重载SayHello方法
31. Student.sayHello = function (person) {
32.     var hello = "<p>Hello, I am "+ this.name  + ", <br>" +
33.                 "my email is: " + this.email + ", <br>" +
34.                 "my website is: " + this.website + ", <br>" +
35.                 "my student no is: " + this. no + ", <br>" +
36.                 "my departent is: " + this. dept;
37.     document.write(hello + '<br>');
38. }
39. //再次调用
40. Student.sayHello();
42. //查看Student的属性（只有 no 、 dept 和 重载了的sayHello）
43. document.write('<p>' + Object.keys(Student) + '<br>');

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通用上面这个示例，我们可以看到，Person里的属性并没有被真正复制到了Student中来，但是我们可以去存取。这是因为Javascript用委托实现了这一机制。其实，这就是Prototype，Person是Student的Prototype。
当我们的代码需要一个属性的时候，Javascript的引擎会先看当前的这个对象中是否有这个属性，如果没有的话，就会查找他的Prototype对象是否有这个属性，一直继续下去，直到找到或是直到没有Prototype对象。
为了证明这个事，我们可以使用Object.getPrototypeOf()来检验一下：

1. Student.name = 'aaa';
3. //输出 aaa
4. document.write('<p>' + Student.name + '</p>');
6. //输出 Chen Hao
7. document.write('<p>' +Object.getPrototypeOf(Student).name + '</p>');

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于是，你还可以在子对象的函数里调用父对象的函数，就好像C++里的 Base::func() 一样。于是，我们重载hello的方法就可以使用父类的代码了，如下所示：

1. //新版的重载SayHello方法
2. Student.sayHello = function (person) {
3.     Object.getPrototypeOf(this).sayHello.call(this);
4.     var hello = "my student no is: " + this. no + ", <br>" +
5.                 "my departent is: " + this. dept;
6.     document.write(hello + '<br>');
7. }

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这个很强大吧。
组合上面的那个东西还不能满足我们的要求，我们可能希望这些对象能真正的组合起来。为什么要组合？因为我们都知道是这是OO设计的最重要的东西。不过，这对于Javascript来并没有支持得特别好，不好我们依然可以搞定个事。
首先，我们需要定义一个Composition的函数：（target是作用于是对象，source是源对象），下面这个代码还是很简单的，就是把source里的属性一个一个拿出来然后定义到target中。

1. function Composition(target, source)
2. {
3.     var desc  = Object.getOwnPropertyDescriptor;
4.     var prop  = Object.getOwnPropertyNames;
5.     var def_prop = Object.defineProperty;
7.     prop(source).forEach(
8.         function(key) {
9.             def_prop(target, key, desc(source, key))
10.         }
11.     )
12.     return target;
13. }

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有了这个函数以后，我们就可以这来玩了：

1. //艺术家
2. var Artist = Object.create(null);
3. Artist.sing = function() {
4.     return this.name + ' starts singing...';
5. }
6. Artist.paint = function() {
7.     return this.name + ' starts painting...';
8. }
10. //运动员
11. var Sporter = Object.create(null);
12. Sporter.run = function() {
13.     return this.name + ' starts running...';
14. }
15. Sporter.swim = function() {
16.     return this.name + ' starts swimming...';
17. }
19. Composition(Person, Artist);
20. document.write(Person.sing() + '<br>');
21. document.write(Person.paint() + '<br>');
23. Composition(Person, Sporter);
24. document.write(Person.run() + '<br>');
25. document.write(Person.swim() + '<br>');

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//看看 Person中有什么？（输出：sayHello,sing,paint,swim,run）

1. document.write('<p>' + Object.keys(Person) + '<br>');

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Prototype 和 继承我们先来说说Prototype。我们先看下面的例程，这个例程不需要解释吧，很像C语言里的函数指针，在C语言里这样的东西见得多了。

1. var plus = function(x,y){
2.     document.write( x + ' + ' + y + ' = ' + (x+y) + '<br>');
3.     return x + y;
4. };
6. var minus = function(x,y){
7.     document.write(x + ' - ' + y + ' = ' + (x-y) + '<br>');
8.     return x - y;
9. };
11. var operations = {
12.     '+': plus,
13.     '-': minus
14. };
16. var calculate = function(x, y, operation){
17.     return operations[operation](x, y);
18. };
20. calculate(12, 4, '+');
21. calculate(24, 3, '-');

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那么，我们能不能把这些东西封装起来呢，我们需要使用prototype。看下面的示例：

1. var Cal = function(x, y){
2.     this.x = x;
3.     this.y = y;
4. }
6. Cal.prototype.operations = {
7.     '+': function(x, y) { return x+y;},
8.     '-': function(x, y) { return x-y;}
9. };
11. Cal.prototype.calculate = function(operation){
12.     return this.operations[operation](this.x, this.y);
13. };
15. var c = new Cal(4, 5);
17. Cal.calculate('+');
18. Cal.calculate('-');

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这就是prototype的用法，prototype 是javascript这个语言中最重要的内容。网上有太多的文章介始这个东西了。说白了，prototype就是对一对象进行扩展，其特点在于通过“复制”一个已经存在的实例来返回新的实例,而不是新建实例。被复制的实例就是我们所称的“原型”，这个原型是可定制的（当然，这里没有真正的复制，实际只是委托）。上面的这个例子中，我们扩展了实例Cal，让其有了一个operations的属性和一个calculate的方法。
这样，我们可以通过这一特性来实现继承。还记得我们最最前面的那个Person吧， 下面的示例是创建一个Student来继承Person。

1. function Person(name, email, website){
2.     this.name = name;
3.     this.email = email;
4.     this.website = website;
5. };
7. Person.prototype.sayHello = function(){
8.     var hello = "Hello, I am "+ this.name  + ", <br>" +
9.                 "my email is: " + this.email + ", <br>" +
10.                 "my website is: " + this.website;
11.     return hello;
12. };
14. function Student(name, email, website, no, dept){
15.     var proto = Object.getPrototypeOf;
16.     proto(Student.prototype).constructor.call(this, name, email, website);
17.     this.no = no;
18.     this.dept = dept;
19. }
21. // 继承prototype
22. Student.prototype = Object.create(Person.prototype);
24. //重置构造函数
25. Student.prototype.constructor = Student;
27. //重载sayHello()
28. Student.prototype.sayHello = function(){
29.     var proto = Object.getPrototypeOf;
30.     var hello = proto(Student.prototype).sayHello.call(this) + '<br>';
31.     hello += "my student no is: " + this. no + ", <br>" +
32.              "my departent is: " + this. dept;
33.     return hello;
34. };
36. var me = new Student(
37.     "Chen Hao",
38.     "haoel@hotmail.com",
39.     "http://coolshell.cn",
40.     "12345678",
41.     "Computer Science"
42. );
43. document.write(me.sayHello());

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兼容性上面的这些代码并不一定能在所有的浏览器下都能运行，因为上面这些代码遵循 ECMAScript 5 的规范，关于ECMAScript 5 的浏览器兼容列表，你可以看这里“ES5浏览器兼容表”。
本文中的所有代码都在Chrome最新版中测试过了。
下面是一些函数，可以用在不兼容ES5的浏览器中：

1. Object.create()函数function clone(proto) {
2.     function Dummy() { }
4.     Dummy.prototype             = proto;
5.     Dummy.prototype.constructor = Dummy;
7.     return new Dummy(); //等价于Object.create(Person);
8. }
10. var me = clone(Person);
12. defineProperty()函数function defineProperty(target, key, descriptor) {
13.     if (descriptor.value){
14.         target[key] = descriptor.value;
15.     }else {
16.         descriptor.get && target.__defineGetter__(key, descriptor.get);
17.         descriptor.set && target.__defineSetter__(key, descriptor.set);
18.     }
20.     return target
21. }
22. keys()函数function keys(object) { var result, key
23.     result = [];
24.     for (key in object){
25.         if (object.hasOwnProperty(key))  result.push(key)
26.     }
28.     return result;
29. }
30. Object.getPrototypeOf() 函数function proto(object) {
31.     return !object?                null
32.          : '__proto__' in object?  object.__proto__
33.          : /* not exposed? */      object.constructor.prototype
34. }
35. bind 函数var slice = [].slice
37. function bind(fn, bound_this) { var bound_args
38.     bound_args = slice.call(arguments, 2)
39.     return function() { var args
40.         args = bound_args.concat(slice.call(arguments))
41.         return fn.apply(bound_this, args) }
42. }

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参考

• W3CSchool
  
• MDN (Mozilla Developer Network)
  
• MSDN (Microsoft Software Development Network)
  
• Understanding Javascript OOP.
  

（转载时请注明作者和出处，请勿用于任何商业用途）
来自：http://coolshell.cn