JavaScript面向对象编程入门教程

2019-11-20 20:49:29

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供稿：网友

尽管面向对象JavaScript与其他语言相比之下存在差异，并由此引发了一些争论，但毋庸置疑，JavaScript具有强大的面向对象编程能力

本文先从介绍面向对象编程开始，然后回顾JavaScript对象模型，最后演示JavaScript中的面向对象编程概念。

JavaScript回顾

如果你对诸如变量（variables）、类型（types）、函数（functions）、以及作用域（scope）等JavaScript概念觉得心里没底，那么你可以阅读重新介绍JavaScript中的这些主题。你还可以查阅JavaScript 1.5核心指南

面向对象编程

面向对象编程是一种编程范式（paradigm），即使用抽象来创建基于真实世界的模型。它使用了几种以前建立的范式技术，包括模块化（modularity）、多态（polymorphism）、和封装（encapsulation）。今天，许多流行的编程语言（比如Java、JavaScript、C#、C++、Python、PHP、Ruby、以及Objective-C）都支持面向对象编程（OOP）。

面向对象编程可视为使用协作对象集合来进行软件设计，这与传统观点相反，传统观点把程序视为函数集合，或者简化为计算机指令列表。在面向对象编程中，每个对象都具有以下能力：接收消息、处理数据、以及给其他对象发送消息。每个对象都可以视为一个独立的具有不同角色或责任的小机器。
面向对象编程旨在为编程提升更大的灵活性和可维护性，并在大规模软件工程中广泛流行。由于其非常重视模块化，因此面向对象代码旨在让开发更简单、稍后理解起来更容易，而且相对于较少采用模块化的编程方法，使得对于复杂情况及步骤的分析、编码和理解更加直接。

专用术语

类（Class）
~ 定义对象的特征（characteristics）。
对象（Object）
~ 类的实例（Instance）。
属性（Property）
~ 某一对象特征（characteristic），例如颜色。
方法（Method）
~ 某种对象能力，例如行走。
构造函数（Constructor）
~ 实例化（instantiation）时所调用的方法。
继承（Inheritance）
~ 一个类可以继承来自另一个类的特征。
封装（Encapsulation）
~ 一个类只定义该对象的特征，一个方法只定义该方法如何执行。
抽象（Abstraction）
~ 将某一对象的复杂继承、方法、属性结合在一起，而且必须能够模拟某一现实模型。
多态（Polymorphism）
~ 不同类可能会定义相同的方法或属性。
对于面向对象编程的进一步描述，参阅维基百科的面向对象编程词条。

基于原型的编程

基于原型的编程（Prototype-based programming）是一种面向对象编程风格，其中类（classes）并不存在，并且行为重用（在基于类的语言中称为继承）是通过粉饰充当原型的现存对象来完成的。这种模式也称为无类的（class-less）、面向原型的（prototype-oriented）、或基于实例（instance-based）的编程。
关于基于原型语言的最初（且非常规范的）示例就是由David Ungar和Randall Smith开发的Self编程语言。然而，这种无类编程风格最近越来越受欢迎，并且已被一些编程语言采用，例如avaScript、Cecil、NewtonScript、Io、MOO、REBOL、Kevo、Squeak（当使用Viewer框架来操纵Morphic组件时）、及其他几种语言。

JavaScript面向对象编程

核心对象（Core Objects）

JavaScript有几个包含在其核心中的对象；例如，Math、Object、Array、以及String等对象。下面的示例演示了如何使用Math对象的random()方法获取随机数。

复制代码代码如下:

alert(Math.random());

提示：本例和所有其他示例都假设已在全局范围内定义了函数名alert（正如包含在web浏览器中的alert一样）。alert函数实际上不是JavaScript本身的一部分。

JavaScript核心对象列表，参阅JavaScript 1.5核心参考：全局对象（Global Objects）。

JavaScript中的每个对象都是一个Object对象的实例，并因此继承其所有属性和方法。

自定义对象（Custom Objects）

类（The Class）

JavaScript是基于原型的语言，其中不包含可在如 C++或Java中找到的类声明（class statement）。有时这会让一些习惯于具有类声明语言（languages with a class statement）的程序员感到困惑。不过，JavaScript用函数（functions）作为类。定义一个类简单到就是定义一个函数。在下例中，我们定义了名为Person（人）的新类。

复制代码代码如下:

function Person() { }

对象（类实例）（The Object (Class Instance)）

要创建obj对象的一个新实例，我们使用语句new obj，同时将结果（其类型是obj）赋给某个变量（variable），以便稍后访问。
在下例中，我们首先定义名为Person的类，然后创建两个实例（person1和person2）。

复制代码代码如下:

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

还可参阅新的实例化替代方法Object.create。

构造函数（The Constructor）

当实例化时（创建对象实例的瞬间）是会调用构造函数。构造函数是类的一个方法。而在JavaScript中，会函数（function）作为作为该对象的构造函数；因此，也就无需显式定义一个构造函数方法。类中声明的每个行为在实例化时都会执行。

构造函数用于设置对象属性或调用方法为使用该对象做准备。本文稍后会介绍，通过使用一种不同的语法来添加类方法及其定义。

在下例中，当实例化Person时，Person类的构造函数会显示一个警告框。

复制代码代码如下:

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

属性（对象属性）（The Property (object attribute)）

属性是包含在类中的变量；每个对象实例都有这些属性。属性应设置在类（函数）的原型（prototype）属性中，以便继承正常工作。
在类中操作属性是通过this关键字实现的，this引用当前对象。在类外部访问（读或写）某个属性要通过以下语法：InstanceName.Property；这与C++、Java、以及其他一些语言所用语法相同。（在类内部使用this.Property的语法来获取或设置属性值）。

在下例中，我们为Person类定义gender（性别）属性，然后在初始化时定义该属性。

复制代码代码如下:

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

方法（The methods）

方法遵循与属性相同的逻辑；区别在于它们是函数而且被定义为函数。调用方法与访问属性相似，不过你要在方法名末尾添加()，可能会有参数（arguments）。定义一个方法，就是为该类prototype属性上的某个命名属性指定一个函数；函数被分配到的那个名称就是在对象上调用该方法的名称。
在下例中，我们为Person类定义并使用sayHello()方法。

复制代码代码如下:

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'); // 调用Person的sayHello方法。
person1.sayHello(); // hello

在JavaScript中，方法是作为属性被绑定到某个类/对象的普通函数对象，这意味着，可以“脱离上下文（out of the context）”来调用它们。考虑如下示例代码：

复制代码代码如下:

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个概念。这表明，在JavaScript中没有“基于对象的方法（per-object methods）”，因为该方法的所有引用都指向完全相同的函数，即我们起初在原型上定义的那个函数。当某个函数被作为方法（或确切地说是属性）调用时，JavaScript会将当前的“对象上下文（object context）”“绑定”到特定的“this”变量。这与调用该函数对象的“call”方法等效，如下所示：

复制代码代码如下:

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

更多相关信息，请参阅Function.call和Function.apply

继承（Inheritance）

继承是一种方法，用于创建作为一个或多个类专用版本的类。（JavaScript仅支持单类继承）。这个专用类通常被称为子类（child），而其他类通常被称为父类（parent）。在JavaScript中，你要完成继承，需将父类的实例赋给子类，然后将子类特化（specializing）。

提示：由于JavaScript不检测的子类的prototype.constructor（原型的构造函数），参阅Core JavaScript 1.5核心参考：Global Objects:Object:prototype属性，因此我们必须手动指定该值。

在下例中，我们定义Student类作为Person的子类。然后我们重新定义sayHello()方法，并添加sayGoodBye()方法。

复制代码代码如下:

// 定义Person类
function Person() {}
Person.prototype.walk = function() {
    alert('I am walking!');
};
Person.prototype.sayHello = function() {
    alert('hello');
};
// 定义Student类
function Student() {
    //调用父类构造函数
    Person.call(this);
}
// 继承Person
Student.prototype = new Person(); // 修正构造函数指针，由于它指向Person
Student.prototype.constructor = Student; // 替换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(); // 检验继承
alert(student1 instanceof Person); // true
alert(student1 instanceof Student); // true

封装

在上例中，Student无须知晓Person类的walk()方法是如何实现的，但仍可使用该方法；Student类无须显式定义该方法，除非我们想改变它。这称为封装（encapsulation），这样每个类继承其父类的方法，并且只需定义它所希望改变的东西。

抽象

抽象是一种机制（mechanism），允许对处理中的问题的当前部分进行建模。这可以通过继承（特化）或组合（composition）来实现。JavaScript通过继承实现特化（specialization），通过让类实例成为其他对象的属性值实现组合。
JavaScript的Function类继承自Object类（这说明模型的特化），并且Function.prototype属性是Object的实例（这说明了组合）。

复制代码代码如下:

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

多态

就像所有的方法和属性被定义在原型属性内部一样，不同的类可以定义具有相同名称的方法；方法的作用域限于定义它们的类之内。这仅当两个类之间没有父子关系（当一个类没有从继承链中的其他类继承时）时才为真。

提示

本文中所提出的面向对象编程实现技术不仅适用于JavaScript，因为就如何进行面向对象编程而言，这是非常灵活的。
同样，这里展示的技术既没有使用任何语言技巧（language hacks），也没有模仿其他语言的对象理论实现。
在JavaScript中，还有其他更高级的面向对象编程的技术，但是那些内容已超出了这篇介绍性文章的范围。

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