再談javascript面向對象編程

吐槽Javascript

初次接觸Javascript,這門語言的確會讓很多正規軍感到諸多的不適,這種不適來自於Javascript的語法的簡練和不嚴謹,這種不適也來自Javascript這個悲催的名稱,我在想網景公司的Javascript設計者在給他起名稱那天一定是腦殼進水了,讓Javascript這麼多年來受了這麼多不白之冤,人們都認爲他是Java的附屬物,一個WEB玩具語言。因此纔會有些人會對Javascript不屑,認爲Javascript不是一門真正的語言,但是這此他們真的錯了。Javascript不僅是一門語言,是一門真真正正的語言,而且他還是一門裏程碑式的語言,他獨創多種新的編程模式原型繼承,閉包(作者注:閉包不是JS首創,應該Scheme首創,prototypal inheritance 和 dynamic objects 是self語言首創,Javascript的首創並不精彩,謝謝網友的指正。),對後來的動態語言產生了巨大的影響。做爲當今最流行的語言(沒有之一),看看git上提交的最多的語言類型就能明白。隨着HTML5的登場,瀏覽器將在個人電腦上將大顯身手,完全有替換OS的趨勢的時候,Javascript做爲瀏覽器上的一門唯一真真的語言,如同C之於 unix/linux,java之於JVM,Cobol之於MainFrame,我們也需要來重新的認真地認識和審視這門語言。另外Javascript的正式名稱是:ECMAScript,這個名字明顯比Javascript帥太多了!

言歸正傳,我們切入主題——Javascript的面向對象編程。要談Javascript的面向對象編程,我們第一步要做的事情就是忘記我們所學的面向對象編程。傳統C++或Java的面向對象思維來學習Javascript的面向對象會給你帶來不少困惑,讓我們先忘記我們所學的,從新開始學習這門特殊的面向對象編程。既然是OO編程,要如何來理解OO編程呢,記得以前學C++,學了很久都不入門,後來有幸讀了《Inside The C++ Object Model》這本大作,頓時豁然開朗,因此本文也將以對象模型的方式來探討的Javascript的OO編程。因爲Javascript 對象模型的特殊性,所以使得Javascript的繼承和傳統的繼承非常不一樣,同時也因爲Javascript裏面沒有類,這意味着Javascript裏面沒有extends,implements。那麼Javascript到底是如何來實現OO編程的呢?好吧,讓我們開始吧,一起在Javascript的OO世界裏來一次漫遊

首先,我們需要先看看Javascript如何定義一個對象。下面是我們的一個對象定義:

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var o = {};

還可以這樣定義一個對象

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function f() {
}

對,你們沒有看錯,在Javascript裏面,函數也是對象。
當然還可以

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var array1= [ 1,2,3];

數組也是一個對象。
其他關於對象的基本的概念的描述,還是請各位親們參見陳皓《Javascript 面向對象編程》文章。
對象都有了,唯一沒有的就是class,因爲在Javascript裏面是沒有class關鍵字的,算好還有function,function的存在讓我們可以變通的定義類,在擴展這個主題前,我們還需要了解一個Javascript對象最重要的屬性,__proto__成員。

__proto__成員

嚴格的說這個成員不應該叫這個名字,__proto__是Firefox中的稱呼,__proto__只有在Firefox瀏覽器中才能被訪問到。做爲一個對象,當你訪問其中的一個成員或方法的時候,如果這個對象中沒有這個方法或成員,那麼Javascript引擎將會訪問這個對象的__proto__成員所指向的另外的一個對象,並在那個對象中查找指定的方法或成員,如果不能找到,那就會繼續通過那個對象的__proto__成員指向的對象進行遞歸查找,直到這個鏈表結束
好了,讓我們舉一個例子。
比如上上面定義的數組對象array1。當我們創建出array1這個對象的時候,array1實際在Javascript引擎中的對象模型如下:

array1對象具有一個length屬性值爲3,但是我們可以通過如下的方法來爲array1增加元素:

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array1.push(4);

push這個方法來自於array1的__proto__成員指向對象的一個方法(Array.prototye.push())。正是因爲所有的數組對象(通過[]來創建的)都包含有一個指向同一個具有push,reverse等方法對象(Array.prototype)的__proto__成員,才使得這些數組對象可以使用push,reverse等方法。

那麼這個__proto__這個屬性就相當於面向對象中的”has a”關係,這樣的的話,只要我們有一個模板對象比如Array.prototype這個對象,然後把其他的對象__proto__屬性指向這個對象的話就完成了一種繼承的模式。不錯!我們完全可以這麼幹。但是別高興的太早,這個屬性只在FireFox中有效,其他的瀏覽器雖然也有屬性,但是不能通過__proto__來訪問,只能通過getPrototypeOf方法進行訪問,而且這個屬性是隻讀的。看來我們要在Javascript實現繼承並不是很容易的事情啊。

函數對象prototype成員

首先我們先來看一段函數prototype成員的定義,

When a function object is created, it is given a prototype member which is an object containing a constructor member which is a reference to the function object
當一個函數對象被創建時,這個函數對象就具有一個prototype成員,這個成員是一個對象,這個對象包含了一個構造子成員,這個構造子成員會指向這個函數對象。

例如:

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function Base() {
    this.id = "base"
}

Base這個函數對象就具有一個prototype成員,關於構造子其實Base函數對象自身,爲什麼我們將這類函數稱爲構造子呢?原因是因爲這類函數設計來和new 操作符一起使用的。爲了和一般的函數對象有所區別,這類函數的首字母一般都大寫。構造子的主要作用就是來創建一類相似的對象。

上面這段代碼在Javascript引擎的對象模型是這樣的

new 操作符

在有上面的基礎概念的介紹之後,在加上new操作符,我們就能完成傳統面向對象的class + new的方式創建對象,在Javascript中,我們將這類方式成爲Pseudoclassical。
基於上面的例子,我們執行如下代碼

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var obj = new Base();

這樣代碼的結果是什麼,我們在Javascript引擎中看到的對象模型是:

new操作符具體幹了什麼呢?其實很簡單,就幹了三件事情。

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var obj  = {};
obj.__proto__ = Base.prototype;
Base.call(obj);

第一行,我們創建了一個空對象obj
第二行,我們將這個空對象的__proto__成員指向了Base函數對象prototype成員對象
第三行,我們將Base函數對象的this指針替換成obj,然後再調用Base函數,於是我們就給obj對象賦值了一個id成員變量,這個成員變量的值是”base”,關於call函數的用法,請參看陳皓《Javascript 面向對象編程》文章
如果我們給Base.prototype的對象添加一些函數會有什麼效果呢?
例如代碼如下:

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Base.prototype.toString = function() {
    return this.id;
}

那麼當我們使用new創建一個新對象的時候,根據__proto__的特性,toString這個方法也可以做新對象的方法被訪問到。於是我們看到了:
構造子中,我們來設置‘類’的成員變量(例如:例子中的id),構造子對象prototype中我們來設置‘類’的公共方法。於是通過函數對象和Javascript特有的__proto__與prototype成員及new操作符,模擬出類和類實例化的效果。

Pseudoclassical 繼承

我們模擬類,那麼繼承又該怎麼做呢?其實很簡單,我們只要將構造子的prototype指向父類即可。例如我們設計一個Derive 類。如下

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function Derive(id) {
    this.id = id;
}
Derive.prototype = new Base();
Derive.prototype.test = function(id){
    return this.id === id;
}
var newObj = new Derive("derive");

這段代碼執行後的對象模型又是怎麼樣的呢?根據之前的推導,應該是如下的對象模型

這樣我們的newObj也繼承了基類Base的toString方法,並且具有自身的成員id。關於這個對象模型是如何被推導出來的就留給各位同學了,參照前面的描述,推導這個對象模型應該不難。
Pseudoclassical繼承會讓學過C++/Java的同學略微的感受到一點舒服,特別是new關鍵字,看到都特親切,不過兩者雖然相似,但是機理完全不同。當然不關什麼樣繼承都是不能離不開__proto__成員的。

Prototypal繼承

這是Javascript的另外一種繼承方式,這個繼承也就是之前陳皓文章《Javascript 面向對象編程》中create函數,非常可惜的是這個是ECMAScript V5的標準,支持V5的瀏覽器目前看來也就是IE9,Chrome最新版本和Firefox。雖然看着多,但是做爲IE6的重災區的中國,我建議各位還是避免使用create函數。好在沒有create函數之前,Javascript的使用者已經設計出了等同於這個函數的。例如:我們看看Douglas Crockford的object函數。

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function object(old) {
   function F() {};
   F.prototype = old;
   return new F();
}
var newObj = object(oldObject);

例如如下代碼段

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var base ={
  id:"base",
  toString:function(){
          return this.id;
  }
};
var derive = object(base);

上面函數的執行後的對象模型是:

如何形成這樣的對象模型,原理也很簡單,只要把object這個函數擴展一下,就能畫出這個模型,怎麼畫留給讀者自己去畫吧。
這樣的繼承方式被稱爲原型繼承。相對來說要比Pseudoclassical繼承來的簡單方便。ECMAScript V5正是因爲這原因也才增加create函數,讓開發者可以快速的實現原型繼承。
上述兩種繼承方式是Javascript中最常用的繼承方式。通過本文的講解,你應該對Javascript的OO編程有了一些‘原理’級的瞭解了吧

參考:

《Prototypes and Inheritance in JavaScript Prototypes and Inheritance in JavaScript》
Advance Javascript (Douglas Crockford 大神的視頻,一定要看啊)

題外話:

web2.0後,web應用可謂飛速發展,如今在HTML5發佈之際,瀏覽器的功能被大大強化,我感覺Browser遠遠在不是一個Browser那麼簡單了。記得C++之父曾經這樣說過JAVA,JAVA不是跨平臺,JAVA本身就是一個平臺。如今的Browser也本身就是一個平臺了,好在這個平臺是基於標準的。如果Browser是平臺,由於Browser安全沙箱的限制,個人電腦的資源被使用的很少,感覺Browser就是一個NC(Network Computer)?我們居然又回到了Sun最初提出的構想,Sun是不是太強大了些?

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