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Javascript教程:重溫Javascript繼承機制
編輯:關於JavaScript     

上段時間,團隊內部有過好幾次幾次給力的分享,這裡對西風師傅分享的繼承機制稍作整理一下,適當加了寫口語化的描述,留作備案。

一、講個故事吧

澄清在先,Java 和Javascript是雷鋒和雷峰塔的關系。Javascript原名Mocha,當時還叫做LiveScript,創造者是Brendan Eich,現任Mozilla公司首席技術官。

1994年,歷史上第一個比較成熟的網絡浏覽器——Navigator0.9版誕生在網景公司(Netscape),極為轟動。
但是,Navigator0.9只能用來浏覽,不具備與訪問者交互的能力,比如,用戶提交一個數據表單,如果表單為空,浏覽器是無法判斷的,只能直接提交給服務器端,再把空值的錯誤返回,讓用戶重新填寫,這樣顯然是低效率和浪費資源的。

這個時候,對於正處於技術革新最前沿的 Netscape,開發一種實用的客戶端腳本語言來處理這些問題變得必要起來,於是,這個任務落到了工程師Brendan Eich身上。他覺得吧,木必要設計得很復雜,只要能搞定一些簡單操作就夠了,比如判斷用戶有沒有填寫表單。

1994年正是面向對象編程(object-oriented programming)的興盛時代,C++是最流行的語言,而Java語言的1.0版即將於次年推出,Brendan Eich難免受其影響, 他想將Javascript裡面所有的數據類型看做是對象(object),這一點與Java非常相似。但是,他馬上就遇到了一個難題,到底要不要設計”繼承”機制呢?

二、繼承的演變

1、采用new關鍵字生成實例

處理表單驗證這樣簡單功能腳本語言顯然是不需要”繼承”機制的,然而如果Javascript裡面都是對象,就需要有一種辦法來把所有對象聯系起來。最後,Brendan Eich還是設計了”繼承”。只是,他並沒有引入”類”(class)的概念,因為一旦有了”類”,Javascript就是一種完整的面向對象編程語言了,
這好像有點太正式了,與設計初衷也遠了,同時增加了初學者的入門難度。
參照到C++和Java語言都使用new命令來生成實例:

C++這樣寫:

ClassName *object = new ClassName(param);

Java這樣寫:

Foo foo = new Foo();

那麼,也可以把new命令引入了Javascript,用來從原型對象生成一個實例對象。但是,Javascript中沒有”類”的話,怎樣表示原型對象呢?
依然是參照C++和Java使用new命令時,都會調用”類”的構造函數(constructor)。Brendan Eich簡化了設計,在Javascript語言中,new命令後面跟的是構造函數,不再是類。
我們舉個例子來說,現在有一個叫做WD構造函數,表示前端開發(web-developper)對象的原型。

function WD(skill){
	this.skill = skill;
}

對這個構造函數使用new關鍵字,就會生成一個前端開發對象的實例。

var WD1 = new WD('html');
console.log(WD1.skill); // html

在構造函數中的this關鍵字,它其實代表的是新創建的實例對象。

2、new 出來對象的缺陷

采用new關鍵字,用構造函數生成實例對象無法共享屬性和方法。
比如,在WD對象的構造函數中,設置一個實例對象的共有屬性skill。

function WD(skill){
	this.skill = skill;
	this.sex = '男';
}

然後,生成兩個實例對象:

var WD1 = new WD('html');
var WD2 = new WD('css');

這兩個對象的skill屬性是獨立的,修改其中一個,不會影響到另一個。

WD1.skill= 'Javascript';
console.log(WD2.skill);//“css”,不受WD1的影響

每一個實例對象,都有自己的屬性和方法的副本。這不僅無法做到數據共享,也是極大的資源浪費。

3、引入prototype屬性

為了實現屬性和方法的共享,Brendan Eich決定為構造函數設置一個prototype屬性。
這個屬性包含一個對象(以下簡稱”prototype對象”),所有實例對象需要共享的屬性和方法,都放在這個對象裡面;那些不需要共享的屬性和方法,就放在構造函數裡面。
實例對象一旦創建,將自動引用prototype對象的屬性和方法。也就是說,實例對象的屬性和方法,分成兩種,一種是本地的,另一種是引用的。
還是以WD構造函數為例,現在用prototype屬性進行改寫:

function WD(skill){
	this.skill = skill;
}

WD.prototype = { sex : '男' };

var WD1 = new WD('html');
var WD2 = new WD('css');

console.log(WD1.sex); // 男
console.log(WD2.sex); // 男

現在,sex屬性放在prototype對象裡,是兩個實例對象共享的。只要修改了prototype對象,就會同時影響到兩個實例對象。

WD.prototype.sex = '女';
console.log(WD1.sex); //女
console.log(WD2.sex); // 女

由於所有的實例對象共享同一個prototype對象,那麼從外界看起來,prototype對象就好像是實例對象的原型,而實例對象則好像”繼承”了prototype對象一樣。這就是Javascript繼承機制的設計思想。

三、構造函數如何實現繼承

現在有一個”MED”對象的構造函數(MED:Marketing Experience Design,營銷體驗設計)

function MED(){
	this.aim = "營銷體驗設計";
}

依然是”WD”對象的構造函數,

function WD(skill,sex){
	this.skill = skill;
	this.sex = sex;
}

怎樣才能使”WD”繼承”MED”呢?

1. apply綁定構造函數實現

最簡單的方法,大概就是使用call或apply方法,將父對象的構造函數綁定在子對象上,也就是在子對象構造函數中加一行:

function WD(skill,sex){

	MED.apply(this, arguments);

	this.skill = skill;
	this.sex = sex;
}

var WD1 = new WD("Html","男");
console.log(WD1.aim); // "營銷體驗設計"

2. prototype模式實現

我們通常的做法是使用prototype屬性。如果”WD”的prototype對象,指向一個MED的實例,那麼所有”WD”的實例,就能繼承MED了。

WD.prototype = new MED();//我們將WD的prototype對象指向一個MED的實例。
WD.prototype.constructor = WD;
var WD1 = new WD("Html","男");
console.log(WD1.aim); // 營銷體驗設計

這句

WD.prototype = new MED();

相當於完全刪除了prototype 對象原先的值,然後賦予一個新值。那麼第二行又是什麼意思呢?

WD.prototype.constructor = WD;

原來,任何一個prototype對象都有一個constructor屬性,指向它的構造函數。也就是說,WD.prototype 這個對象的constructor屬性,是指向WD的。
我們在前一步已經刪除了這個prototype對象原來的值,所以新的prototype對象沒有constructor屬性,需要我們手動加上去,否則後面的”繼承鏈”會出問題。這就是第二行的意思。
注意,這是很重要的一點,編程時務必要遵守,下文都遵循這一點,即如果替換了prototype對象,

o.prototype = {};

那麼,下一步必然是為新的prototype對象加上constructor屬性,並將這個屬性指回原來的構造函數。

o.prototype.constructor = o;

3. 從prototype直接繼承實現

由於MED對象中,不變的屬性都可以直接寫入MED.prototype。所以,我們也可以讓WD()跳過 MED(),直接繼承MED.prototype。
現在,我們先將MED對象改寫:

function MED(){ }

MED.prototype.skill = "MED";

然後,將WD的prototype對象指向MED的prototype對象,這樣就完成了繼承。

WD.prototype = MED.prototype;
WD.prototype.constructor = WD;

var WD1 = new WD("Html","男");

console.log(WD1.skill); // MED

與前一種方法相比,這樣做的優點是效率比較高(不用執行和建立MED的實例了),比較省內存。缺點是 WD.prototype和MED.prototype現在指向了同一個對象,那麼任何對WD.prototype的修改,都會反映到MED.prototype。
所以,上面這一段代碼其實是有問題的。請看第二行

WD.prototype.constructor = WD;

這一句實際上把MED.prototype對象的constructor屬性也改掉了!

console.log(MED.prototype.constructor); // WD

4. 利用一個空對象作為中介來實現

由於”直接繼承prototype”存在上述的缺點,所以可以利用一個空對象作為中介。

var F = function(){};
F.prototype = MED.prototype;

WD.prototype = new F();
WD.prototype.constructor = WD;

F是空對象,所以幾乎不占內存。這時,修改WD的prototype對象,就不會影響到MED的prototype對象。

console.log(MED.prototype.constructor); // MED

 

5.利用 prototype模式的封裝函數

我們將上面的方法,封裝成一個函數,便於使用。

function extend(Child, Parent) {

	var F = function(){};

	F.prototype = Parent.prototype;
	Child.prototype = new F();
	Child.prototype.constructor = Child;
}

使用的時候,方法如下

extend(WD,MED);
var WD1 = new WD("Html","男");
console.log(WD1.aim); // 營銷體驗設計

這個extend函數就是YUI庫如何實現繼承的方法。

6. 拷貝繼承實現

上面是采用prototype方式來實現繼承。其實既然子對象會擁有父對象的屬性和方法,我們直接采用”拷貝”方法也可以達到效果。簡單說,如果把父對象的所有屬性和方法,拷貝進子對象,不也能夠實現繼承嗎?
首先,還是把MED的所有不變屬性,都放到它的prototype對象上。

function MED(){}

MED.prototype.aim = "營銷體驗設計";

然後,再寫一個函數,實現屬性拷貝的目的。

function extendCopy(Child, Parent) {
	var p = Parent.prototype;
	var c = Child.prototype;
	for (var i in p) {
		c[i] = p[i];
	}
}

這個函數的作用,就是將父對象的prototype對象中的屬性,一一拷貝給Child對象的prototype對象。
使用的時候,這樣寫:

extendCopy(WD, MED);
var WD1 = new WD("Html","男");
console.log(WD1.aim); // 營銷體驗設計

四、”非構造函數”的如何實現繼承

比如,現在有一個對象,叫做”MED”–營銷體驗設計。

var MED = {
	aim:'營銷體驗設計'
}

還有一個對象,叫做”前端開發”。

var WD ={
	skill:'html'
}

請問怎樣才能讓”前端開發”去繼承”營銷體驗設計”,就是說,我怎樣才能生成一個”營銷體驗設計的前端開發”對象?
這裡要注意,這兩個對象都是普通對象,不是構造函數,無法使用構造函數方法實現”繼承”。

1、object()方法

Json格式的發明者Douglas Crockford,提出了一個object()函數,可以做到這一點。

function object(o) {

	function F() {}

	F.prototype = o;

	return new F();
}

這個object()函數,其實只做一件事,就是把子對象的prototype屬性,指向父對象,從而使得子對象與父對象連在一起。
使用的時候,第一步先在父對象的基礎上,生成子對象:

var WD = object(MED);

然後,再加上子對象本身的屬性:

WD.skill = 'html';

這時,子對象已經繼承了父對象的屬性了。

console.log(WD.aim); //營銷體驗設計

2、淺拷貝

除了使用”prototype鏈”以外,還有另一種思路:把父對象的屬性,全部拷貝給子對象,也能實現繼承。
下面這個函數,就是在做拷貝:

function LightCopy(p) {
	var c = {};
	for (var i in p) {
		c[i] = p[i];
	}
	//c.uber = p;
	return c;
}

使用的時候,這樣寫:

var WD = LightCopy(MED);
WD.aim = '前端開發';

但是,這樣的拷貝有一個問題。那就是,如果父對象的屬性等於數組或另一個對象,那麼實際上,子對象獲得的只是一個內存地址,而不是真正拷貝,因此存在父對象被篡改的可能。
請看,現在給MED添加一個”技能”屬性,它的值是一個數組。

MED.skills = ['‘html’','css','Javascript'];

通過LightCopy()函數,WD繼承了MED。

var WD = LightCopy(MED);

然後,我們為WD的”技能”添加一個屬性:

WD.skills.push('teamwork');

發生了什麼事?MED的”技能”也被篡改了!

console.log(WD.skills); //‘html’,'Javascript','css','teamwork'
console.log(MED.skills); //‘html’,'Javascript','css','teamwork'

所以,LightCopy()只是拷貝基本類型的數據,我們把這種拷貝叫做”淺拷貝”。這是早期jQuery實現繼承的方式。

3、深拷貝

所謂”深拷貝”,就是能夠實現真正意義上的數組和對象的拷貝。它的實現並不難,只要遞歸調用”淺拷貝”就行了。

function deepCopy(p, c) {
	var c = c || {};
	for (var i in p) {
		if (typeof p[i] === 'object') {
			c[i] = (p[i].constructor === Array) ? [] : {};
			deepCopy(p[i], c[i]);
		} else {
			c[i] = p[i];
		}
	}
	return c;
}

使用的時候這樣寫:

var WD = deepCopy(MED);

現在,給父對象加一個屬性,值為數組。然後,在子對象上修改這個屬性:

MED.skills = ['‘html’','css','Javascript'];
WD.skills.push('teamwork');

這時,父對象就不會受到影響了。

console.log(WD.skills); //‘html’,'css','Javascript','teamwork'
console.log(MED.skills); //‘html’,'css','Javascript'

目前,jQuery庫使用的就是這種繼承方法。

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