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JavaScript面向對象編程入門教程
編輯:JavaScript基礎知識     

盡管面向對象JavaScript與其他語言相比之下存在差異,並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,然後回顧JavaScript對象模型,最後演示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概念覺得心裡沒底,那麼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於真實世界的模型。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,並在大規模軟件工程中廣泛流行。由於其非常重視模塊化,因此面向對象代碼旨在讓開發更簡單、稍後理解起來更容易,而且相對於較少采用模塊化的編程方法,使得對於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。
對於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。

基於原型的編程

基於原型的編程(Prototype-based programming)是一種面向對象編程風格,其中類(classes)並不存在,並且行為重用(在基於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)、或基於實例(instance-based)的編程。
關於基於原型語言的最初(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,並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浏覽器中的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,並因此繼承其所有屬性和方法。

自定義對象(Custom Objects)

類(The Class)

JavaScript是基於原型的語言,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於具有類聲明語言(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),以便稍後訪問。
在下例中,我們首先定義名為Person的類,然後創建兩個實例(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。

構造函數用於設置對象屬性或調用方法為使用該對象做准備。本文稍後會介紹,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,然後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;區別在於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類定義並使用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。考慮如下示例代碼:
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“基於對象的方法(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,用於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,然後將子類特化(specializing)。

提示:由於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。然後我們重新定義sayHello()方法,並添加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,由於它指向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,並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),並且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;方法的作用域限於定義它們的類之內。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於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,這裡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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