本文系统讲解JavaScript面向对象编程(OOP)的核心概念,涵盖继承、封装、多态与抽象四大特性。详细对比浅拷贝与深拷贝的实现机制,解析Object.create()的使用与模拟方法,并深入探讨类继承、静态成员、私有公有变量及模块化模式,帮助开发者掌握JS中模拟传统OOP的最佳实践。
JavaScript面向对象编程概述
面向对象程序设计(Object-oriented programming,简称OOP)是一种程序设计的范型,也是软件开发的重要方法。在OOP中,对象被视为程序的基本单元,它是类的具体实例。通过将程序逻辑与数据封装在对象内部,OOP旨在提升软件系统的可重用性、灵活性以及可扩展能力。
通常,面向对象编程包含四个核心特征:继承、封装、多态和抽象。
在JavaScript中,对象形式的继承可以通过多种方式实现,其中拷贝是一种常见手段。
对象拷贝:浅拷贝与深拷贝
浅拷贝是指仅复制对象的第一层属性。如果属性是基本类型,则复制其值;如果是引用类型,则只复制指向内存的地址。
var Person = {
name: 'allin',
age: 18,
address: {
home: 'home',
office: 'office',
}
sclools: ['x','z'],
};
var programer = {
language: 'js',
};
function extend(p, c){
var c = c || {};
for( var prop in p){
c[prop] = p[prop];
}
}
extend(Person, programer);
programer.name; // allin
programer.address.home; // home
programer.address.home = 'house'; //house
Person.address.home; // house
从上述浅拷贝的结果可以看出,其缺陷在于:当修改子对象中引用类型的属性值时,会同时影响父对象中的对应值。这是因为在浅拷贝过程中,对引用类型的处理仅仅是复制了内存地址,导致父子对象指向了内存中的同一份数据副本。
为了解决浅拷贝的问题,可以使用深拷贝技术。
function extendDeeply(p, c){
var c = c || {};
for (var prop in p){
if(typeof p[prop] === "object"){
c[prop] = (p[prop].constructor === Array)?[]:{};
extendDeeply(p[prop], c[prop]);
}else{
c[prop] = p[prop];
}
}
}
通过递归遍历对象的所有属性,对引用类型进行深层复制,可以实现深拷贝。这样,子对象中引用类型的修改将不会影响到父对象,因为它们在内存中拥有独立的副本。
extendDeeply(Person, programer);
programer.address.home = 'allin';
Person.address.home; // home
利用call和apply继承
function Parent(){
this.name = "abc";
this.address = {home: "home"};
}
function Child(){
Parent.call(this);
this.language = "js";
}
ES5中的Object.create()
var p = { name : 'allin'};
var obj = Object.create(o);
obj.name; // allin
Object.create()与原型链模拟
Object.create()方法作为new操作符的替代方案,是在ES5标准引入后才出现的。开发者也可以手动模拟该方法的行为:
//模拟Object.create()方法
function myCreate(o){
function F(){};
F.prototype = o;
o = new F();
return o;
}
var p = { name : 'allin'};
var obj = myCreate(o);
obj.name; // allin
目前,主流浏览器的最新版本(包括IE9及以上)均已支持此方法。若需兼容较老的浏览器,可以使用以下代码自行部署该功能:
if (!Object.create) {
Object.create = function (o) {
function F() {}
F.prototype = o;
return new F();
};
}
类的继承与父类方法调用
在JavaScript中实现类的继承是面向对象编程的关键环节。
Object.create()
function Person(name, age){}
Person.prototype.headCount = 1;
Person.prototype.eat = function(){
console.log('eating...');
}
function Programmer(name, age, title){}
Programmer.prototype = Object.create(Person.prototype); //建立继承关系
Programmer.prototype.constructor = Programmer; // 修改constructor的指向
在子类中调用父类方法是继承实现中的重要步骤,通常通过apply或call方法完成。
function Person(name, age){
this.name = name;
this.age = age;
}
Person.prototype.headCount = 1;
Person.prototype.eat = function(){
console.log('eating...');
}
function Programmer(name, age, title){
Person.apply(this, arguments); // 调用父类的构造器
}
Programmer.prototype = Object.create(Person.prototype);
Programmer.prototype.constructor = Programmer;
Programmer.prototype.language = "js";
Programmer.prototype.work = function(){
console.log('i am working code in '+ this.language);
Person.prototype.eat.apply(this, arguments); // 调用父类上的方法
}
封装、命名空间与模块化
封装是将数据和操作数据的方法绑定在一起,并隐藏内部实现细节的过程。
命名空间用于避免变量名冲突,在JavaScript中尤为重要。
由于JavaScript原生没有命名空间的概念,开发者可以利用对象来模拟命名空间,从而组织代码结构。
var app = {}; // 命名空间app
//模块1
app.module1 = {
name: 'allin',
f: function(){
console.log('hi robot');
}
};
app.module1.name; // "allin"
app.module1.f(); // hi robot
静态成员属于类本身而非类的实例,通常用于工具函数或常量定义。
function Person(name){
var age = 100;
this.name = name;
}
//静态成员
Person.walk = function(){
console.log('static');
};
Person.walk(); // static
在JavaScript中区分私有与公有成员是实现封装的关键。
function Person(id){
// 私有属性与方法
var name = 'allin';
var work = function(){
console.log(this.id);
};
//公有属性与方法
this.id = id;
this.say = function(){
console.log('say hello');
work.call(this);
};
};
var p1 = new Person(123);
p1.name; // undefined
p1.id; // 123
p1.say(); // say hello 123
模块化是一种将代码分解为独立、可复用单元的开发模式。
var moduleA;
moduleA = function() {
var prop = 1;
function func() {}
return {
func: func,
prop: prop
};
}(); // 立即执行匿名函数
通过立即执行函数或特定模式,prop和func不会被泄露到全局作用域。另一种写法是使用new关键字创建实例:
moduleA = new function() {
var prop = 1;
function func() {}
this.func = func;
this.prop = prop;
}
多态、方法重载与抽象类
多态允许不同类的对象对同一消息做出不同的响应,增强了代码的灵活性。
JavaScript可以通过arguments对象模拟方法重载的行为。
利用arguments属性可以获取函数调用时传入的实际参数个数,基于这一点可以模拟方法重载的效果。
function demo(a, b ){
console.log(demo.length); // 得到形参个数
console.log(arguments.length); //得到实参个数
console.log(arguments[0]); // 第一个实参 4
console.log(arguments[1]); // 第二个实参 5
}
demo(4, 5, 6);
//实现可变长度实参的相加
function add(){
var total = 0;
for( var i = arguments.length - 1; i >= 0; i--){
total += arguments[i];
}
return total;
}
console.log(add(1)); // 1
console.log(add(1, 2, 3)); // 7
// 参数不同的情况
function fontSize(){
var ele = document.getElementById('js');
if(arguments.length == 0){
return ele.style.fontSize;
}else{
ele.style.fontSize = arguments[0];
}
}
fontSize(18);
console.log(fontSize());
// 类型不同的情况
function setting(){
var ele = document.getElementById('js');
if(typeof arguments[0] === "object"){
for(var p in arguments[0]){
ele.style[p] = arguments[0][p];
}
}else{
ele.style.fontSize = arguments[0];
ele.style.backgroundColor = arguments[1];
}
}
setting(18, 'red');
setting({fontSize:20, backgroundColor: 'green'});
方法重写允许子类提供父类中已存在方法的特定实现。
function F(){}
var f = new F();
F.prototype.run = function(){
console.log('F');
}
f.run(); // F
f.run = function(){
console.log('fff');
}
f.run(); // fff
抽象类用于定义接口规范,不应被直接实例化。
在构造函数中抛出异常(如throw new Error(''))可以防止该类被直接调用,从而模拟抽象类的行为。
function DetectorBase() {
throw new Error('Abstract class can not be invoked directly!');
}
DetectorBase.prototype.detect = function() {
console.log('Detection starting...');
};
DetectorBase.prototype.stop = function() {
console.log('Detection stopped.');
};
DetectorBase.prototype.init = function() {
throw new Error('Error');
};
// var d = new DetectorBase();// Uncaught Error: Abstract class can not be invoked directly!
function LinkDetector() {}
LinkDetector.prototype = Object.create(DetectorBase.prototype);
LinkDetector.prototype.constructor = LinkDetector;
var l = new LinkDetector();
console.log(l); //LinkDetector {}__proto__: LinkDetector
l.detect(); //Detection starting...
l.init(); //Uncaught Error: Error