JavaScript私有变量与特权方法实现详解

本文通过具体实例深入解析JavaScript中的私有变量机制，旨在为读者提供清晰的参考与学习思路。

在JavaScript函数内部定义的变量均被视为私有变量，这意味着它们在函数外部无法被直接访问。私有变量的范畴涵盖了函数参数、局部变量以及函数内部声明的其他函数。


function add(num1, num2){
  var sum = num1 + num2;
  return sum;
}

前述示例代码中的 num1、num2 和 sum 变量，均属于函数作用域内的私有变量。

若在函数内部构建一个闭包，该闭包可通过其作用域链访问这些私有变量。利用这一特性，可以创建出能够访问私有变量的公有方法。

这种能够访问私有变量和私有函数的公有方法，在JavaScript中被称为特权方法。

构造函数模式

1. 构造函数模式

创建特权方法存在两种主要方式，第一种方式是在构造函数内部直接定义特权方法：


function MyObject(){
  //私有变量
  var privateVariable = 10;
  //私有函数
  function privateFunction(){
    return false;
  }
  //特权方法
  this.publicMethod = function(){
    privateVariable++;
    return privateFunction();
  };
}

此处定义的特权方法本质上是一个闭包，因此它能够访问构造函数中定义的私有变量和私有函数。在创建 MyObject 实例后，外部只能通过调用特权方法来访问这些私有变量和函数。

借助这种技术，可以隐藏那些不允许被外部直接修改的数据：


function Person(name){
  this.getName= function () {
    return name;
  };
  this.setName= function (value) {
    name=value;
  }
}
var person=new Person("deniro");
console.log(person.getName());//deniro
person.setName("lily");
console.log(person.getName());//lily

上述代码定义了两个特权方法，它们均可在函数外部被调用。由于它们是闭包，因此可以通过作用域访问 name 变量。需要注意的是，name 在 Person 的每个实例中都是独立的，因为每次调用构造函数时都会重新创建这两个方法。

在构造函数中创建特权方法的主要缺点在于，必须依赖构造函数模式来实现，这会导致每个实例上都创建出一组完全相同的新方法，造成资源浪费。

静态私有变量模式

2. 静态私有变量模式

通过在私有作用域中定义私有变量和函数，同样可以创建特权方法。其基本模式如下：


(function(){
  //私有变量
  var privateVariable = 10;
  //私有函数
  function privateFunction(){
    return false;
  }
  //构造函数
  MyObject = function(){
  };
  //公有/特权方法
  MyObject.prototype.publicMethod = function(){
    privateVariable++;
    return privateFunction();
  };
})();

公有方法在原型上定义，采用了原型模式。此外，代码使用函数表达式来定义构造函数，且未使用 var 关键字声明。这种在初始化时未经声明的变量会成为一个全局变量，因此 MyObject 成为了一个全局变量，可在私有作用域之外被访问。但在严格模式下，对未声明变量赋值会引发错误。

以此方式定义的私有变量和函数在所有实例之间是共享的。由于特权方法定义在原型上，所有实例都使用同一个函数。同时，因为该特权方法是一个闭包，它保存了对包含它的作用域的引用：


(function () {
  var name = "";
  Person = function (value) {
    name = value;
  }
  Person.prototype.getName = function () {
    return name;
  };
  Person.prototype.setName = function (value) {
    name = value;
  }
})();
var person1 = new Person("deniro");
console.log(person1.getName());//deniro
person1.setName("lily");
console.log(person1.getName());//lily
var person2 = new Person("Jack");
console.log(person2.getName());//Jack
console.log(person1.getName());//Jack

因此，每个实例并没有自己独立的私有变量。

注意：如果作用域链较长，可能会在一定程度上影响查找速度。这正是使用闭包和私有变量的一个明显不足。

模块模式

3. 模块模式

模块模式专门用于为单例创建私有变量和特权方法。单例指的是仅有一个实例的对象，按照惯例，JavaScript 通常采用对象字面量的方式来创建单例对象：


var singleton = {
  name : value,
  method: function(){
    //方法代码
  }
}

模块模式为单例新增了私有变量和特权方法：


var singleton = function(){
  //私有变量
  var privateVariable = 10;
  //私有函数
  function privateFunction(){
    return false;
  }
  //特权/公有方法和属性
  return {
    publicProperty: true,
    publicMethod: function(){
      privateVariable++;
      return privateFunction();
    }
  };
}();

模块模式使用了一个返回对象的匿名函数。在该匿名函数内部，首先定义了私有变量和函数，然后将一个对象字面量作为函数的值返回。返回的对象字面量仅包含可以公开的属性和方法。由于该对象是在匿名函数内部定义的，其公有方法有权访问私有变量和函数。这种模式在需要对单例进行某些初始化，同时又需要维护其私有变量时非常有用：


var BaseComponent = {};
var application = function () {
  //私有变量和函数
  var components = new Array();
  //初始化
  components.push(new BaseComponent());
  //公共
  return {
    getComponentCount: function () {//返回已注册的组件数
      return components.length;
    },
    registerComponent: function (component) {//注册新组件
      if (typeof component == "object") {
        components.push(component);
      }
    }
  };
}();

在 Web 程序开发中，经常需要使用一个单例来管理应用程序级别的信息。该示例创建了一个用于管理组件的 application 对象。首先声明一个私有 components 数组，然后为其添加了一个 BaseComponent 实例（BaseComponent 的实际代码在此处并不重要，主要目的是演示初始化过程）。返回的对象包含有权访问数组的特权方法。

如果在创建对象时需要对其进行初始化，同时还需要公开一些能够访问这些私有数据的方法，那么就可以使用模块模式。

增强的模块模式

4. 增强的模块模式

这种模式适用于那些单例必须是某种类型的实例，同时还必须添加某些属性或方法对其增强的情况：


var singleton = function(){
  //私有变量
  var privateVariable = 10;
  //私有函数
  function privateFunction(){
    return false;
  }
  //创建对象
  var object = new CustomType();
  //添加特权/公有方法和属性
  object.publicProperty = true;
  object.publicMethod = function(){
      privateVariable++;
      return privateFunction();
  };
  //返回这个对象
  return object;
}();

我们将之前的示例修改为增强的模块模式：


var BaseComponent = {};
var application = function () {
  //私有变量和函数
  var components = new Array();
  //初始化
  components.push(new BaseComponent());
  //创建 application 的一个局部副本
  var app = new BaseComponent();
  //公共接口
  app.getComponentCount = function () {
    return components.length;
  };
  app.registerComponent = function (component) {
    if (typeof component == "object") {
      components.push(component);
    }
  };
  //返回这个副本
  return app;
}();

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希望本文所述对大家JavaScript程序设计有所帮助。

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