Javascript 面向對象編程

轉自http://www.ruanyifeng.com/blog/2010/05/object-oriented_javascript_encapsulation.html一、 生成對象的原始模式
(一)封裝

假定我們把貓看成一個對象,它有"名字"和"顏色"兩個屬性。
  var Cat = {
    name : '',
    color : ''
  }
現在,我們需要根據這個原型對象的規格(schema),生成兩個實例對象。
  var cat1 = {}; // 創建一個空對象
    cat1.name = "大毛"; // 按照原型對象的屬性賦值
    cat1.color = "黃色";
  var cat2 = {};
    cat2.name = "二毛";
    cat2.color = "黑色";
好了,這就是最簡單的封裝了,把兩個屬性封裝在一個對象裏面。但是,這樣的寫法有兩個缺點,一是如果多生成幾個實例,寫起來就非常麻煩;二是實例與原型之間,沒有任何辦法,可以看出有什麼聯繫。
二、 原始模式的改進
我們可以寫一個函數,解決代碼重複的問題。
  function Cat(name,color){
    return {
      name:name,
      color:color
    }
  }
然後生成實例對象,就等於是在調用函數:
  var cat1 = Cat("大毛","黃色");
  var cat2 = Cat("二毛","黑色");
這種方法的問題依然是,cat1和cat2之間沒有內在的聯繫,不能反映出它們是同一個原型對象的實例。
三、 構造函數模式
爲了解決從原型對象生成實例的問題,Javascript提供了一個構造函數(Constructor)模式。
所謂"構造函數",其實就是一個普通函數,但是內部使用了this變量。對構造函數使用new運算符,就能生成實例,並且this變量會綁定在實例對象上。
比如,貓的原型對象現在可以這樣寫,
  function Cat(name,color){
    this.name=name;
    this.color=color;
  }
我們現在就可以生成實例對象了。
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  var cat2 = new Cat("二毛","黑色");
  alert(cat1.name); // 大毛
  alert(cat1.color); // 黃色
這時cat1和cat2會自動含有一個constructor屬性,指向它們的構造函數。
  alert(cat1.constructor == Cat); //true
  alert(cat2.constructor == Cat); //true
Javascript還提供了一個instanceof運算符,驗證原型對象與實例對象之間的關係。
  alert(cat1 instanceof Cat); //true
  alert(cat2 instanceof Cat); //true
四、構造函數模式的問題
構造函數方法很好用,但是存在一個浪費內存的問題。
請看,我們現在爲Cat對象添加一個不變的屬性"type"(種類),再添加一個方法eat(吃老鼠)。那麼,原型對象Cat就變成了下面這樣:
  function Cat(name,color){
    this.name = name;
    this.color = color;
    this.type = "貓科動物";
    this.eat = function(){alert("吃老鼠");};
  }
還是採用同樣的方法,生成實例:
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  var cat2 = new Cat ("二毛","黑色");
  alert(cat1.type); // 貓科動物
  cat1.eat(); // 吃老鼠
表面上好像沒什麼問題,但是實際上這樣做,有一個很大的弊端。那就是對於每一個實例對象,type屬性和eat()方法都是一模一樣的內容,每一次生成一個實例,都必須爲重複的內容,多佔用一些內存。這樣既不環保,也缺乏效率。
  alert(cat1.eat == cat2.eat); //false
能不能讓type屬性和eat()方法在內存中只生成一次,然後所有實例都指向那個內存地址呢?回答是可以的。
五、 Prototype模式
Javascript規定,每一個構造函數都有一個prototype屬性,指向另一個對象。這個對象的所有屬性和方法,都會被構造函數的實例繼承。
這意味着,我們可以把那些不變的屬性和方法,直接定義在prototype對象上。
  function Cat(name,color){
    this.name = name;
    this.color = color;
  }
  Cat.prototype.type = "貓科動物";
  Cat.prototype.eat = function(){alert("吃老鼠")};
然後,生成實例。
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  var cat2 = new Cat("二毛","黑色");
  alert(cat1.type); // 貓科動物
  cat1.eat(); // 吃老鼠
這時所有實例的type屬性和eat()方法,其實都是同一個內存地址,指向prototype對象,因此就提高了運行效率。
  alert(cat1.eat == cat2.eat); //true
六、 Prototype模式的驗證方法
爲了配合prototype屬性,Javascript定義了一些輔助方法,幫助我們使用它。,
6.1 isPrototypeOf()
這個方法用來判斷,某個proptotype對象和某個實例之間的關係。
  alert(Cat.prototype.isPrototypeOf(cat1)); //true
  alert(Cat.prototype.isPrototypeOf(cat2)); //true
6.2 hasOwnProperty()
每個實例對象都有一個hasOwnProperty()方法,用來判斷某一個屬性到底是本地屬性,還是繼承自prototype對象的屬性。
  alert(cat1.hasOwnProperty("name")); // true
  alert(cat1.hasOwnProperty("type")); // false
6.3 in運算符
in運算符可以用來判斷,某個實例是否含有某個屬性,不管是不是本地屬性。
  alert("name" in cat1); // true
  alert("type" in cat1); // true
in運算符還可以用來遍歷某個對象的所有屬性。
  for(var prop in cat1) { alert("cat1["+prop+"]="+cat1[prop]); }


(二)今天要介紹的是,對象之間的"繼承"的五種方法。
比如,現在有一個"動物"對象的構造函數。

  function Animal(){
    this.species = "動物";
  }
還有一個"貓"對象的構造函數。

  function Cat(name,color){
    this.name = name;
    this.color = color;
  }
怎樣才能使"貓"繼承"動物"呢?
一、 構造函數綁定
第一種方法也是最簡單的方法,使用call或apply方法,將父對象的構造函數綁定在子對象上,即在子對象構造函數中加一行:
  function Cat(name,color){
    Animal.apply(this, arguments);
    this.name = name;
    this.color = color;
  }
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  alert(cat1.species); // 動物
二、 prototype模式
第二種方法更常見,使用prototype屬性。
如果"貓"的prototype對象,指向一個Animal的實例,那麼所有"貓"的實例,就能繼承Animal了。
  Cat.prototype = new Animal();
  Cat.prototype.constructor = Cat;
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  alert(cat1.species); // 動物
代碼的第一行,我們將Cat的prototype對象指向一個Animal的實例。
  Cat.prototype = new Animal();
它相當於完全刪除了prototype 對象原先的值,然後賦予一個新值。但是,第二行又是什麼意思呢?
  Cat.prototype.constructor = Cat;
原來,任何一個prototype對象都有一個constructor屬性,指向它的構造函數。如果沒有"Cat.prototype = new Animal();"這一行,Cat.prototype.constructor是指向Cat的;加了這一行以後,Cat.prototype.constructor指向Animal。
  alert(Cat.prototype.constructor == Animal); //true
更重要的是,每一個實例也有一個constructor屬性,默認調用prototype對象的constructor屬性。
  alert(cat1.constructor == Cat.prototype.constructor); // true
因此,在運行"Cat.prototype = new Animal();"這一行之後,cat1.constructor也指向Animal!
  alert(cat1.constructor == Animal); // true
這顯然會導致繼承鏈的紊亂(cat1明明是用構造函數Cat生成的),因此我們必須手動糾正,將Cat.prototype對象的constructor值改爲Cat。這就是第二行的意思。
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,下一步必然是爲新的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;
三、 直接繼承prototype
第三種方法是對第二種方法的改進。由於Animal對象中,不變的屬性都可以直接寫入Animal.prototype。所以,我們也可以讓Cat()跳過 Animal(),直接繼承Animal.prototype。
現在,我們先將Animal對象改寫:
  function Animal(){ }
  Animal.prototype.species = "動物";
然後,將Cat的prototype對象,然後指向Animal的prototype對象,這樣就完成了繼承。
  Cat.prototype = Animal.prototype;
  Cat.prototype.constructor = Cat;
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  alert(cat1.species); // 動物
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Animal的實例了),比較省內存。缺點是 Cat.prototype和Animal.prototype現在指向了同一個對象,那麼任何對Cat.prototype的修改,都會反映到Animal.prototype。
所以,上面這一段代碼其實是有問題的。請看第二行
  Cat.prototype.constructor = Cat;
這一句實際上把Animal.prototype對象的constructor屬性也改掉了!
  alert(Animal.prototype.constructor); // Cat
四、 利用空對象作爲中介
由於"直接繼承prototype"存在上述的缺點,所以就有第四種方法,利用一個空對象作爲中介。
  var F = function(){};
  F.prototype = Animal.prototype;
  Cat.prototype = new F();
  Cat.prototype.constructor = Cat;
F是空對象,所以幾乎不佔內存。這時,修改Cat的prototype對象,就不會影響到Animal的prototype對象。
  alert(Animal.prototype.constructor); // Animal
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;
    Child.uber = Parent.prototype;
  }
使用的時候,方法如下
  extend(Cat,Animal);
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  alert(cat1.species); // 動物
這個extend函數,就是YUI庫如何實現繼承的方法。
另外,說明一點,函數體最後一行
  Child.uber = Parent.prototype;
意思是爲子對象設一個uber屬性,這個屬性直接指向父對象的prototype屬性。(uber是一個德語詞,意思是"向上"、"上一層"。)這等於在子對象上打開一條通道,可以直接調用父對象的方法。這一行放在這裏,只是爲了實現繼承的完備性,純屬備用性質。
五、 拷貝繼承
上面是採用prototype對象,實現繼承。我們也可以換一種思路,純粹採用"拷貝"方法實現繼承。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?這樣我們就有了第五種方法。
首先,還是把Animal的所有不變屬性,都放到它的prototype對象上。
  function Animal(){}
  Animal.prototype.species = "動物";
然後,再寫一個函數,實現屬性拷貝的目的。
  function extend2(Child, Parent) {
    var p = Parent.prototype;
    var c = Child.prototype;
    for (var i in p) {
      c[i] = p[i];
      }
    c.uber = p;
  }
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:
  extend2(Cat, Animal);
  var cat1 = new Cat("大毛","黃色");
  alert(cat1.species); // 動物


(三)拷貝

一、什麼是"非構造函數"的繼承?
比如,現在有一個對象,叫做"中國人"。
  var Chinese = {
    nation:'中國'
  };
還有一個對象,叫做"醫生"。
  var Doctor ={
    career:'醫生'
  }
請問怎樣才能讓"醫生"去繼承"中國人",也就是說,我怎樣才能生成一個"中國醫生"的對象?
這裏要注意,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"。
二、object()方法
json格式的發明人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 Doctor = object(Chinese);
然後,再加上子對象本身的屬性:
  Doctor.career = '醫生';
這時,子對象已經繼承了父對象的屬性了。
  alert(Doctor.nation); //中國
三、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 extendCopy(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 Doctor = extendCopy(Chinese);
  Doctor.career = '醫生';
  alert(Doctor.nation); // 中國
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Chinese添加一個"出生地"屬性,它的值是一個數組。
  Chinese.birthPlaces = ['北京','上海','香港'];
通過extendCopy()函數,Doctor繼承了Chinese。
  var Doctor = extendCopy(Chinese);
然後,我們爲Doctor的"出生地"添加一個城市:
  Doctor.birthPlaces.push('廈門');
發生了什麼事?Chinese的"出生地"也被改掉了!
  alert(Doctor.birthPlaces); //北京, 上海, 香港, 廈門
  alert(Chinese.birthPlaces); //北京, 上海, 香港, 廈門
所以,extendCopy()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。
四、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 Doctor = deepCopy(Chinese);
現在,給父對象加一個屬性,值爲數組。然後,在子對象上修改這個屬性:
  Chinese.birthPlaces = ['北京','上海','香港'];
  Doctor.birthPlaces.push('廈門');
這時,父對象就不會受到影響了。
  alert(Doctor.birthPlaces); //北京, 上海, 香港, 廈門
  alert(Chinese.birthPlaces); //北京, 上海, 香港
目前,jQuery庫使用的就是這種繼承方法。

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