JavaScript 继承的实现

更新时间：2009年07月09日 01:02:24 作者：

正因为JavaScript本身没有完整的类和继承的实现，并且我们也看到通过手工实现的方式存在很多问题，因此对于这个富有挑战性的任务网上已经有很多实现了

面向对象与基于对象

几乎每个开发人员都有面向对象语言（比如C++、C#、Java）的开发经验。在传统面向对象的语言中，有两个非常重要的概念 - 类和实例。类定义了一类事物公共的行为和方法；而实例则是类的一个具体实现。我们还知道，面向对象编程有三个重要的概念 - 封装、继承和多态。

但是在JavaScript的世界中，所有的这一切特性似乎都不存在。因为JavaScript本身不是面向对象的语言，而是基于对象的语言。这里面就有一些有趣的特性，比如JavaScript中所有事物都是对象，包括字符串、数组、日期、数字，甚至是函数，比如下面这个例子：

    // 定义一个函数 - add
    function add(a, b) {
      add.invokeTimes++;
      return a + b;
    }
    // 因为函数本身也是对象，这里为函数add定义一个属性，用来记录此函数被调用的次数
    add.invokeTimes = 0;

    add(1 + 1);
    add(2 + 3);
    console.log(add.invokeTimes);  // 2

模拟JavaScript中类和继承

在面向对象的语言中，我们使用类来创建一个自定义对象。然而JavaScript中所有事物都是对象，那么用什么办法来创建自定义对象呢？

这就需要引入另外一个概念 - 原型（prototype），我们可以简单的把prototype看做是一个模版，新创建的自定义对象都是这个模版（prototype）的一个拷贝（实际上不是拷贝而是链接，只不过这种链接是不可见，给人们的感觉好像是拷贝）。

让我们看一下通过prototype创建自定义对象的一个例子：

    // 构造函数
    function Person(name, sex) {
      this.name = name;
      this.sex = sex;
    }
    // 定义Person的原型，原型中的属性可以被自定义对象引用
    Person.prototype = {
      getName: function() {
        return this.name;
      },
      getSex: function() {
        return this.sex;
      }
    }

这里我们把函数Person称为构造函数，也就是创建自定义对象的函数。可以看出，JavaScript通过构造函数和原型的方式模拟实现了类的功能。
创建自定义对象（实例化类）的代码：

    var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
    console.log(zhang.getName());  // "ZhangSan"

    var chun = new Person("ChunHua", "woman");
    console.log(chun.getName());  // "ChunHua"

当代码var zhang = new Person("ZhangSan", "man")执行时，其实内部做了如下几件事情：

创建一个空白对象（new Object()）。
拷贝Person.prototype中的属性（键值对）到这个空对象中（我们前面提到，内部实现时不是拷贝而是一个隐藏的链接）。
将这个对象通过this关键字传递到构造函数中并执行构造函数。
将这个对象赋值给变量zhang。

为了证明prototype模版并不是被拷贝到实例化的对象中，而是一种链接的方式，请看如下代码：

    function Person(name, sex) {
      this.name = name;
      this.sex = sex;
    }
    Person.prototype.age = 20;

    var zhang = new Person("ZhangSan", "man");
    console.log(zhang.age);  // 20
    // 覆盖prototype中的age属性
    zhang.age = 19;
    console.log(zhang.age);  // 19
    delete zhang.age;
    // 在删除实例属性age后，此属性值又从prototype中获取
    console.log(zhang.age);  // 20

这种在JavaScript内部实现的隐藏的prototype链接，是JavaScript赖以生存的温润土壤，也是模拟实现继承的基础。

如何在JavaScript中实现简单的继承？
下面的例子将创建一个雇员类Employee，它从Person继承了原型prototype中的所有属性。

    function Employee(name, sex, employeeID) {
      this.name = name;
      this.sex = sex;
      this.employeeID = employeeID;
    }
    // 将Employee的原型指向Person的一个实例
    // 因为Person的实例可以调用Person原型中的方法, 所以Employee的实例也可以调用Person原型中的所有属性。
    Employee.prototype = new Person();
    Employee.prototype.getEmployeeID = function() {
      return this.employeeID;
    };

    var zhang = new Employee("ZhangSan", "man", "1234");
    console.log(zhang.getName());  // "ZhangSan

上面关于继承的实现很粗糙，并且存在很多问题：

在创建Employee构造函数和原型（以后简称类）时，就对Person进行了实例化，这是不合适的。
Employee的构造函数没法调用父类Person的构造函数，导致在Employee构造函数中对name和sex属性的重复赋值。
Employee中的函数会覆盖Person中的同名函数，没有重载的机制（和上一条是一个类型的问题）。
创建JavaScript类的语法过于零散，不如C#/Java中的语法优雅。
实现中有constructor属性的指向错误，这个会在第二篇文章中讨论。

我们会在第三章完善这个例子。

JavaScript继承的实现

正因为JavaScript本身没有完整的类和继承的实现，并且我们也看到通过手工实现的方式存在很多问题，因此对于这个富有挑战性的任务网上已经有很多实现了：

Douglas Crockford - Prototypal Inheritance in JavaScript
Douglas Crockford - Classical Inheritance in JavaScript
John Resig - Simple JavaScript Inheritance
Dean Edwards - A Base Class for JavaScript Inheritance
Prototype
Mootools
Extjs

这个系列的文章将会逐一深入分析这些实现，最终达到对JavaScript中如何实现类和继承有一个深入的了解。

下一章我们将会介绍在类实现中的相关知识，比如this、constructor、prototype等。

这一章我们将会重点介绍JavaScript中几个重要的属性（this、constructor、prototype），这些属性对于我们理解如何实现JavaScript中的类和继承起着至关重要的作用。

this

this表示当前对象，如果在全局作用范围内使用this，则指代当前页面对象window；如果在函数中使用this，则this指代什么是根据运行时此函数在什么对象上被调用。我们还可以使用apply和call两个全局方法来改变函数中this的具体指向。

先看一个在全局作用范围内使用this的例子：

  <script type="text/javascript">
   console.log(this === window); // true
   console.log(window.alert === this.alert); // true
   console.log(this.parseInt("021", 10)); // 10
  </script>

函数中的this是在运行时决定的，而不是函数定义时，如下：

  // 定义一个全局函数
  function foo() {
   console.log(this.fruit);
  }
  // 定义一个全局变量，等价于window.fruit = "apple";
  var fruit = "apple";
  // 此时函数foo中this指向window对象
  // 这种调用方式和window.foo();是完全等价的
  foo(); // "apple"

  // 自定义一个对象，并将此对象的属性foo指向全局函数foo
  var pack = {
   fruit: "orange",
   foo: foo
  };
  // 此时函数foo中this指向window.pack对象
  pack.foo(); // "orange"

全局函数apply和call可以用来改变函数中this的指向，如下：

  // 定义一个全局函数
  function foo() {
   console.log(this.fruit);
  }
  
  // 定义一个全局变量
  var fruit = "apple";
  // 自定义一个对象
  var pack = {
   fruit: "orange"
  };
  
  // 等价于window.foo();
  foo.apply(window); // "apple"
  // 此时foo中的this === pack
  foo.apply(pack); // "orange"

注：apply和call两个函数的作用相同，唯一的区别是两个函数的参数定义不同。

因为在JavaScript中函数也是对象，所以我们可以看到如下有趣的例子：

  // 定义一个全局函数
  function foo() {
   if (this === window) {
    console.log("this is window.");
   }
  }
  
  // 函数foo也是对象，所以可以定义foo的属性boo为一个函数
  foo.boo = function() {
   if (this === foo) {
    console.log("this is foo.");
   } else if (this === window) {
    console.log("this is window.");
   }
  };
  // 等价于window.foo();
  foo(); // this is window.
  
  // 可以看到函数中this的指向调用函数的对象
  foo.boo(); // this is foo.
  
  // 使用apply改变函数中this的指向
  foo.boo.apply(window); // this is window.

prototype

我们已经在第一章中使用prototype模拟类和继承的实现。 prototype本质上还是一个JavaScript对象。并且每个函数都有一个默认的prototype属性。
如果这个函数被用在创建自定义对象的场景中，我们称这个函数为构造函数。比如下面一个简单的场景：

  // 构造函数
  function Person(name) {
   this.name = name;
  }
  // 定义Person的原型，原型中的属性可以被自定义对象引用
  Person.prototype = {
   getName: function() {
    return this.name;
   }
  }
  var zhang = new Person("ZhangSan");
  console.log(zhang.getName()); // "ZhangSan"

作为类比，我们考虑下JavaScript中的数据类型 - 字符串（String）、数字（Number）、数组（Array）、对象（Object）、日期（Date）等。我们有理由相信，在JavaScript内部这些类型都是作为构造函数来实现的，比如：

  // 定义数组的构造函数，作为JavaScript的一种预定义类型
  function Array() {
   // ...
  }
  
  // 初始化数组的实例
  var arr1 = new Array(1, 56, 34, 12);
  // 但是，我们更倾向于如下的语法定义：
  var arr2 = [1, 56, 34, 12];

同时对数组操作的很多方法（比如concat、join、push）应该也是在prototype属性中定义的。
实际上，JavaScript所有的固有数据类型都具有只读的prototype属性（这是可以理解的：因为如果修改了这些类型的prototype属性，则哪些预定义的方法就消失了），但是我们可以向其中添加自己的扩展方法。

  // 向JavaScript固有类型Array扩展一个获取最小值的方法
  Array.prototype.min = function() {
   var min = this[0];
   for (var i = 1; i < this.length; i++) {
    if (this[i] < min) {
     min = this[i];
    }
   }
   return min;
  };
  
  // 在任意Array的实例上调用min方法
  console.log([1, 56, 34, 12].min()); // 1

注意：这里有一个陷阱，向Array的原型中添加扩展方法后，当使用for-in循环数组时，这个扩展方法也会被循环出来。
下面的代码说明这一点（假设已经向Array的原型中扩展了min方法）：

  var arr = [1, 56, 34, 12];
  var total = 0;
  for (var i in arr) {
   total += parseInt(arr[i], 10);
  }
  console.log(total); // NaN

解决方法也很简单：

  var arr = [1, 56, 34, 12];
  var total = 0;
  for (var i in arr) {
   if (arr.hasOwnProperty(i)) {
    total += parseInt(arr[i], 10);
   }
  }
  console.log(total); // 103

constructor

constructor始终指向创建当前对象的构造函数。比如下面例子：

  // 等价于 var foo = new Array(1, 56, 34, 12);
  var arr = [1, 56, 34, 12];
  console.log(arr.constructor === Array); // true
  // 等价于 var foo = new Function();
  var Foo = function() { };
  console.log(Foo.constructor === Function); // true
  // 由构造函数实例化一个obj对象
  var obj = new Foo();
  console.log(obj.constructor === Foo); // true
  
  // 将上面两段代码合起来，就得到下面的结论
  console.log(obj.constructor.constructor === Function); // true

但是当constructor遇到prototype时，有趣的事情就发生了。
我们知道每个函数都有一个默认的属性prototype，而这个prototype的constructor默认指向这个函数。如下例所示：

  function Person(name) {
   this.name = name;
  };
  Person.prototype.getName = function() {
   return this.name;
  };
  var p = new Person("ZhangSan");
  
  console.log(p.constructor === Person); // true
  console.log(Person.prototype.constructor === Person); // true
  // 将上两行代码合并就得到如下结果
  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // true

当时当我们重新定义函数的prototype时（注意：和上例的区别，这里不是修改而是覆盖）， constructor的行为就有点奇怪了，如下示例：

  function Person(name) {
   this.name = name;
  };
  Person.prototype = {
   getName: function() {
    return this.name;
   }
  };
  var p = new Person("ZhangSan");
  console.log(p.constructor === Person); // false
  console.log(Person.prototype.constructor === Person); // false
  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // false

为什么呢？
原来是因为覆盖Person.prototype时，等价于进行如下代码操作：

  Person.prototype = new Object({
   getName: function() {
    return this.name;
   }
  });

而constructor始终指向创建自身的构造函数，所以此时Person.prototype.constructor === Object，即是：

  function Person(name) {
   this.name = name;
  };
  Person.prototype = {
   getName: function() {
    return this.name;
   }
  };
  var p = new Person("ZhangSan");
  console.log(p.constructor === Object); // true
  console.log(Person.prototype.constructor === Object); // true
  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Object); // true

怎么修正这种问题呢？方法也很简单，重新覆盖Person.prototype.constructor即可：

  function Person(name) {
   this.name = name;
  };
  Person.prototype = new Object({
   getName: function() {
    return this.name;
   }
  });
  Person.prototype.constructor = Person;
  var p = new Person("ZhangSan");
  console.log(p.constructor === Person); // true
  console.log(Person.prototype.constructor === Person); // true
  console.log(p.constructor.prototype.constructor === Person); // true

下一章我们将会对第一章提到的Person-Employee类和继承的实现进行完善。

posted @ 2009-07-08 16:30 三生石上阅读(512) | 评论 (1) | 编辑

JavaScript继承详解（一）