JS中的面向对象编程?

一、背景介绍

什么是面向对象编程?

Javascript是一种基于对象(object-based)的语言,你遇到的所有东西几乎都是对象。

今天主要内容是两个点:封装和继承。

二、知识剖析

如何把“属性”(PROPERTY)和"方法"(METHOD),封装成一个对象?

1、 生成实例对象的原始模式

假定我们把猫看成一个对象,它有"名字"和"颜色"两个属性。

var Cat = {

name : '',

color : ''

}

现在,我们需要根据这个原型对象的规格(schema),生成两个实例对象。

var cat1 = {}; // 创建一个空对象

cat1.name = "大毛"; // 按照原型对象的属性赋值

cat1.color = "黄色";

var cat2 = {};

cat2.name = "二毛";

cat2.color = "黑色";

好了,这就是最简单的封装了,把两个属性封装在一个对象里面。但是,这样的写法有两个缺点,一是如果多生成几个实例,写起来就非常麻烦;二是实例与原型之间,看不出有什么联系。

2、 原始模式的改进

我们可以写一个函数,解决代码重复的问题。

然后生成实例对象,就等于是在调用函数:

这种方法的问题依然是,cat1和cat2之间没有内在的联系,不能反映出它们是同一个原型对象的实例。

3、 构造函数模式

为了解决从原型对象生成实例的问题,Javascript提供了一个构造函数(Constructor)模式。

所谓"构造函数",其实就是一个普通函数,但是内部使用了this变量。对构造函数使用new运算符,就能生成实例,并且this变量会绑定在实例对象上。

比如,猫的原型对象现在可以这样写,

我们现在就可以生成实例对象了。

4、构造函数模式的问题

构造函数方法很好用,但是存在一个浪费内存的问题。

请看,我们现在为Cat对象添加一个不变的属性type(种类),再添加一个方法eat(吃)。那么,原型对象Cat就变成了下面这样:

还是采用同样的方法,生成实例

表面上好像没什么问题,但是实际上这样做,有一个很大的弊端。那就是对于每一个实例对象,type属性和eat()方法都是一模一样的内容,每一次生成一个实例,都必须为重复的内容,多占用一些内存。这样既不环保,也缺乏效率。

5、 PROTOTYPE模式

Javascript规定,每一个构造函数都有一个prototype属性,指向另一个对象。这个对象的所有属性和方法,都会被构造函数的实例继承。

这意味着,我们可以把那些不变的属性和方法,直接定义在prototype对象上。

然后,生成实例。

这时所有实例的type属性和eat()方法,其实都是同一个内存地址,指向prototype对象,因此就提高了运行效率。

三、常见问题

如何实现构造函数的继承?

四、解决方案

比如,现在有一个"动物"对象的构造函数。

还有一个"猫"对象的构造函数。

怎样才能使"猫"继承"动物"呢?

1、 构造函数绑定

第一种方法也是最简单的方法,使用call或apply方法,将父对象的构造函数绑定在子对象上,即在子对象构造函数中加一行:

2、 PROTOTYPE模式

第二种方法更常见,使用prototype属性。

如果"猫"的prototype对象,指向一个Animal的实例,那么所有"猫"的实例,就能继承Animal了。

代码的第一行,我们将Cat的prototype对象指向一个Animal的实例。它相当于完全删除了prototype 对象原先的值,然后赋予一个新值。但是,第二行又是什么意思呢?任何一个prototype对象都有一个constructor属性,指向它的构造函数。如果没有"Cat.prototype = new Animal();"这一行,Cat.prototype.constructor是指向Cat的;加了这一行以后,Cat.prototype.constructor指向Animal。更重要的是,每一个实例也有一个constructor属性,默认调用prototype对象的constructor属性。因此,在运行"Cat.prototype = new Animal();"这一行之后,cat1.constructor也指向Animal!这显然会导致继承链的紊乱(cat1明明是用构造函数Cat生成的),因此我们必须手动纠正,将Cat.prototype对象的constructor值改为Cat。这就是第二行的意思。

这是很重要的一点,编程时务必要遵守。下文都遵循这一点,即如果替换了prototype对象,那么,下一步必然是为新的prototype对象加上constructor属性,并将这个属性指回原来的构造函数。

3、 直接继承PROTOTYPE

第三种方法是对第二种方法的改进。由于Animal对象中,不变的属性都可以直接写入Animal.prototype。所以,我们也可以让Cat()跳过 Animal(),直接继承Animal.prototype。

现在,我们先将Animal对象改写:

然后,将Cat的prototype对象,然后指向Animal的prototype对象,这样就完成了继承。

与前一种方法相比,这样做的优点是效率比较高(不用执行和建立Animal的实例了),比较省内存。

缺点是 Cat.prototype和Animal.prototype现在指向了同一个对象,那么任何对Cat.prototype的修改,都会反映到Animal.prototype。

4、 利用空对象作为中介

由于"直接继承prototype"存在上述的缺点,所以就有第四种方法,利用一个空对象作为中介。

F是空对象,所以几乎不占内存。这时,修改Cat的prototype对象,就不会影响到Animal的prototype对象。

我们将上面的方法,封装成一个函数,便于使用。

使用的时候,方法如下

5、 拷贝继承

上面是采用prototype对象,实现继承。我们也可以换一种思路,纯粹采用"拷贝"方法实现继承。简单说,如果把父对象的所有属性和方法,拷贝进子对象,不也能够实现继承吗?这样我们就有了第五种方法。

首先,还是把Animal的所有不变属性,都放到它的prototype对象上。

然后,再写一个函数,实现属性拷贝的目的。

这个函数的作用,就是将父对象的prototype对象中的属性,一一拷贝给Child对象的prototype对象。

使用的时候,这样写:

五、编码实战

六、扩展思考

面向过程到面向对象思维如何转变?

当我们习惯了面向过程编程时,发现在程序过程中到处找不到需要面向对象的地方,最主要的原因,是思维没有转变。程序员通常在拿到一个需求的时候,第一个反应就是如何实现这个需求,这是典型的面向过程的思维过程,而且很快可能就实现了它。而面向对象,面对的却是客体,第一步不是考虑如何实现需求,而是进行需求分析,就是根据需求找到其中的客体,再找到这些客体之间的联系。

七、更多讨论

讨论点一、如何不使用构造函数实现继承?

讨论点二、还有哪些实现封装的方法?

讨论点三、还有哪些实现继承的方法?

八、参考文献

参考一:阮一峰——Javascript 面向对象编程


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