JavaScript面向對象編程入門教程

2019-11-20 20:49:29

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盡管面向對象JavaScript與其他語言相比之下存在差異，并由此引發了一些爭論，但毋庸置疑，JavaScript具有強大的面向對象編程能力

本文先從介紹面向對象編程開始，然后回顧JavaScript對象模型，最后演示JavaScript中的面向對象編程概念。

JavaScript回顧

如果你對諸如變量（variables）、類型（types）、函數（functions）、以及作用域（scope）等JavaScript概念覺得心里沒底，那么你可以閱讀重新介紹JavaScript中的這些主題。你還可以查閱JavaScript 1.5核心指南

面向對象編程

面向對象編程是一種編程范式（paradigm），即使用抽象來創建基于真實世界的模型。它使用了幾種以前建立的范式技術，包括模塊化（modularity）、多態（polymorphism）、和封裝（encapsulation）。今天，許多流行的編程語言（比如Java、JavaScript、C#、C++、Python、PHP、Ruby、以及Objective-C）都支持面向對象編程（OOP）。

面向對象編程可視為使用協作對象集合來進行軟件設計，這與傳統觀點相反，傳統觀點把程序視為函數集合，或者簡化為計算機指令列表。在面向對象編程中，每個對象都具有以下能力：接收消息、處理數據、以及給其他對象發送消息。每個對象都可以視為一個獨立的具有不同角色或責任的小機器。
面向對象編程旨在為編程提升更大的靈活性和可維護性，并在大規模軟件工程中廣泛流行。由于其非常重視模塊化，因此面向對象代碼旨在讓開發更簡單、稍后理解起來更容易，而且相對于較少采用模塊化的編程方法，使得對于復雜情況及步驟的分析、編碼和理解更加直接。

專用術語

類（Class）
~ 定義對象的特征（characteristics）。
對象（Object）
~ 類的實例（Instance）。
屬性（Property）
~ 某一對象特征（characteristic），例如顏色。
方法（Method）
~ 某種對象能力，例如行走。
構造函數（Constructor）
~ 實例化（instantiation）時所調用的方法。
繼承（Inheritance）
~ 一個類可以繼承來自另一個類的特征。
封裝（Encapsulation）
~ 一個類只定義該對象的特征，一個方法只定義該方法如何執行。
抽象（Abstraction）
~ 將某一對象的復雜繼承、方法、屬性結合在一起，而且必須能夠模擬某一現實模型。
多態（Polymorphism）
~ 不同類可能會定義相同的方法或屬性。
對于面向對象編程的進一步描述，參閱維基百科的面向對象編程詞條。

基于原型的編程

基于原型的編程（Prototype-based programming）是一種面向對象編程風格，其中類（classes）并不存在，并且行為重用（在基于類的語言中稱為繼承）是通過粉飾充當原型的現存對象來完成的。這種模式也稱為無類的（class-less）、面向原型的（prototype-oriented）、或基于實例（instance-based）的編程。
關于基于原型語言的最初（且非常規范的）示例就是由David Ungar和Randall Smith開發的Self編程語言。然而，這種無類編程風格最近越來越受歡迎，并且已被一些編程語言采用，例如avaScript、Cecil、NewtonScript、Io、MOO、REBOL、Kevo、Squeak（當使用Viewer框架來操縱Morphic組件時）、及其他幾種語言。

JavaScript面向對象編程

核心對象（Core Objects）

JavaScript有幾個包含在其核心中的對象；例如，Math、Object、Array、以及String等對象。下面的示例演示了如何使用Math對象的random()方法獲取隨機數。

復制代碼代碼如下:

alert(Math.random());

提示：本例和所有其他示例都假設已在全局范圍內定義了函數名alert（正如包含在web瀏覽器中的alert一樣）。alert函數實際上不是JavaScript本身的一部分。

JavaScript核心對象列表，參閱JavaScript 1.5核心參考：全局對象（Global Objects）。

JavaScript中的每個對象都是一個Object對象的實例，并因此繼承其所有屬性和方法。

自定義對象（Custom Objects）

類（The Class）

JavaScript是基于原型的語言，其中不包含可在如 C++或Java中找到的類聲明（class statement）。有時這會讓一些習慣于具有類聲明語言（languages with a class statement）的程序員感到困惑。不過，JavaScript用函數（functions）作為類。定義一個類簡單到就是定義一個函數。在下例中，我們定義了名為Person（人）的新類。

復制代碼代碼如下:

function Person() { }

對象（類實例）（The Object (Class Instance)）

要創建obj對象的一個新實例，我們使用語句new obj，同時將結果（其類型是obj）賦給某個變量（variable），以便稍后訪問。
在下例中，我們首先定義名為Person的類，然后創建兩個實例（person1和person2）。

復制代碼代碼如下:

function Person() {}
var person1 = new Person();
var person2 = new Person();

還可參閱新的實例化替代方法Object.create。

構造函數（The Constructor）

當實例化時（創建對象實例的瞬間）是會調用構造函數。構造函數是類的一個方法。而在JavaScript中，會函數（function）作為作為該對象的構造函數；因此，也就無需顯式定義一個構造函數方法。類中聲明的每個行為在實例化時都會執行。

構造函數用于設置對象屬性或調用方法為使用該對象做準備。本文稍后會介紹，通過使用一種不同的語法來添加類方法及其定義。

在下例中，當實例化Person時，Person類的構造函數會顯示一個警告框。

復制代碼代碼如下:

function Person() {
    alert('Person instantiated');
}
var person1 = new Person();
var person2 = new Person();

屬性（對象屬性）（The Property (object attribute)）

屬性是包含在類中的變量；每個對象實例都有這些屬性。屬性應設置在類（函數）的原型（prototype）屬性中，以便繼承正常工作。
在類中操作屬性是通過this關鍵字實現的，this引用當前對象。在類外部訪問（讀或寫）某個屬性要通過以下語法：InstanceName.Property；這與C++、Java、以及其他一些語言所用語法相同。（在類內部使用this.Property的語法來獲取或設置屬性值）。

在下例中，我們為Person類定義gender（性別）屬性，然后在初始化時定義該屬性。

復制代碼代碼如下:

function Person(gender) {
    this.gender = gender;
    alert('Person instantiated');
}
var person1 = new Person('Male'); // Male: 男
var person2 = new Person('Female'); // Female: 女
//顯示person1的性別
alert('person1 is a ' + person1.gender); // person1 is a Male

方法（The methods）

方法遵循與屬性相同的邏輯；區別在于它們是函數而且被定義為函數。調用方法與訪問屬性相似，不過你要在方法名末尾添加()，可能會有參數（arguments）。定義一個方法，就是為該類prototype屬性上的某個命名屬性指定一個函數；函數被分配到的那個名稱就是在對象上調用該方法的名稱。
在下例中，我們為Person類定義并使用sayHello()方法。

復制代碼代碼如下:

function Person(gender) {
    this.gender = gender;
    alert('Person instantiated');
}
Person.prototype.sayHello = function() {
    alert('hello');
};
var person1 = new Person('Male');
var person2 = new Person('Female'); // 調用Person的sayHello方法。
person1.sayHello(); // hello

在JavaScript中，方法是作為屬性被綁定到某個類/對象的普通函數對象，這意味著，可以“脫離上下文（out of the context）”來調用它們?？紤]如下示例代碼：

復制代碼代碼如下:

function Person(gender) {
    this.gender = gender;
}
Person.prototype.sayGender = function() {
    alert(this.gender);
};
var person1 = new Person('Male');
var genderTeller = person1.sayGender;
person1.sayGender(); // alerts 'Male'
genderTeller(); // alerts undefined
alert(genderTeller === person1.sayGender); // alerts true
alert(genderTeller === Person.prototype.sayGender); // alerts true

此示例一次演示了多個概念。這表明，在JavaScript中沒有“基于對象的方法（per-object methods）”，因為該方法的所有引用都指向完全相同的函數，即我們起初在原型上定義的那個函數。當某個函數被作為方法（或確切地說是屬性）調用時，JavaScript會將當前的“對象上下文（object context）”“綁定”到特定的“this”變量。這與調用該函數對象的“call”方法等效，如下所示：

復制代碼代碼如下:

genderTeller.call(person1); //alerts 'Male'e

更多相關信息，請參閱Function.call和Function.apply

繼承（Inheritance）

繼承是一種方法，用于創建作為一個或多個類專用版本的類。（JavaScript僅支持單類繼承）。這個專用類通常被稱為子類（child），而其他類通常被稱為父類（parent）。在JavaScript中，你要完成繼承，需將父類的實例賦給子類，然后將子類特化（specializing）。

提示：由于JavaScript不檢測的子類的prototype.constructor（原型的構造函數），參閱Core JavaScript 1.5核心參考：Global Objects:Object:prototype屬性，因此我們必須手動指定該值。

在下例中，我們定義Student類作為Person的子類。然后我們重新定義sayHello()方法，并添加sayGoodBye()方法。

復制代碼代碼如下:

// 定義Person類
function Person() {}
Person.prototype.walk = function() {
    alert('I am walking!');
};
Person.prototype.sayHello = function() {
    alert('hello');
};
// 定義Student類
function Student() {
    //調用父類構造函數
    Person.call(this);
}
// 繼承Person
Student.prototype = new Person(); // 修正構造函數指針，由于它指向Person
Student.prototype.constructor = Student; // 替換sayHello方法
Student.prototype.sayHello = function() {
    alert('hi, I am a student');
}
// 添加sayGoodBye方法
Student.prototype.sayGoodBye = function() {
    alert('goodBye');
}
var student1 = new Student();
student1.sayHello();
student1.walk();
student1.sayGoodBye(); // 檢驗繼承
alert(student1 instanceof Person); // true
alert(student1 instanceof Student); // true

封裝

在上例中，Student無須知曉Person類的walk()方法是如何實現的，但仍可使用該方法；Student類無須顯式定義該方法，除非我們想改變它。這稱為封裝（encapsulation），這樣每個類繼承其父類的方法，并且只需定義它所希望改變的東西。

抽象

抽象是一種機制（mechanism），允許對處理中的問題的當前部分進行建模。這可以通過繼承（特化）或組合（composition）來實現。JavaScript通過繼承實現特化（specialization），通過讓類實例成為其他對象的屬性值實現組合。
JavaScript的Function類繼承自Object類（這說明模型的特化），并且Function.prototype屬性是Object的實例（這說明了組合）。

復制代碼代碼如下:

var foo = function() {};
alert('foo is a Function: ' + (foo instanceof Function));
alert('foo.prototype is an Object: ' + (foo.prototype instanceof Object));

多態

就像所有的方法和屬性被定義在原型屬性內部一樣，不同的類可以定義具有相同名稱的方法；方法的作用域限于定義它們的類之內。這僅當兩個類之間沒有父子關系（當一個類沒有從繼承鏈中的其他類繼承時）時才為真。

提示

本文中所提出的面向對象編程實現技術不僅適用于JavaScript，因為就如何進行面向對象編程而言，這是非常靈活的。
同樣，這里展示的技術既沒有使用任何語言技巧（language hacks），也沒有模仿其他語言的對象理論實現。
在JavaScript中，還有其他更高級的面向對象編程的技術，但是那些內容已超出了這篇介紹性文章的范圍。

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