JavaScript面向对象编程入门教程

  尽管面向对象JavaScript与其他语言相比之下存在差异,并由此引发了一些争论,但毋庸置疑,JavaScript具有强大的面向对象编程能力

  本文先从介绍面向对象编程开始,然后回顾JavaScript对象模型,最后演示JavaScript中的面向对象编程概念。

  JavaScript回顾

  如果你对诸如变量(variables)、类型(types)、函数(functions)、以及作用域(scope)等JavaScript概念觉得心里没底,那么你可以阅读重新介绍JavaScript中的这些主题。你还可以查阅JavaScript 1.5核心指南

  

  面向对象编程

  面向对象编程是一种编程范式(paradigm),即使用抽象来创建基于真实世界的模型。它使用了几种以前建立的范式技术,包括模块化(modularity)、多态(polymorphism)、和封装(encapsulation)。今天,许多流行的编程语言(比如Java、JavaScript、C#、C++、Python、PHP、Ruby、以及Objective-C)都支持面向对象编程(OOP)。

  面向对象编程可视为使用协作对象集合来进行软件设计,这与传统观点相反,传统观点把程序视为函数集合,或者简化为计算机指令列表。在面向对象编程中,每个对象都具有以下能力:接收消息、处理数据、以及给其他对象发送消息。每个对象都可以视为一个独立的具有不同角色或责任的小机器。

  面向对象编程旨在为编程提升更大的灵活性和可维护性,并在大规模软件工程中广泛流行。由于其非常重视模块化,因此面向对象代码旨在让开发更简单、稍后理解起来更容易,而且相对于较少采用模块化的编程方法,使得对于复杂情况及步骤的分析、编码和理解更加直接。

  专用术语

  类(Class)

  ~ 定义对象的特征(characteristics)。

  对象(Object)

  ~ 类的实例(Instance)。

  属性(Property)

  ~ 某一对象特征(characteristic),例如颜色。

  方法(Method)

  ~ 某种对象能力,例如行走。

  构造函数(Constructor)

  ~ 实例化(instantiation)时所调用的方法。

  继承(Inheritance)

  ~ 一个类可以继承来自另一个类的特征。

  封装(Encapsulation)

  ~ 一个类只定义该对象的特征,一个方法只定义该方法如何执行。

  抽象(Abstraction)

  ~ 将某一对象的复杂继承、方法、属性结合在一起,而且必须能够模拟某一现实模型。

  多态(Polymorphism)

  ~ 不同类可能会定义相同的方法或属性。

  对于面向对象编程的进一步描述,参阅维基百科的面向对象编程词条。

  基于原型的编程

  基于原型的编程(Prototype-based programming)是一种面向对象编程风格,其中类(classes)并不存在,并且行为重用(在基于类的语言中称为继承)是通过粉饰充当原型的现存对象来完成的。这种模式也称为无类的(class-less)、面向原型的(prototype-oriented)、或基于实例(instance-based)的编程。

  关于基于原型语言的最初(且非常规范的)示例就是由David Ungar和Randall Smith开发的Self编程语言。然而,这种无类编程风格最近越来越受欢迎,并且已被一些编程语言采用,例如avaScript、Cecil、NewtonScript、Io、MOO、REBOL、Kevo、Squeak(当使用Viewer框架来操纵Morphic组件时)、及其他几种语言。

  JavaScript面向对象编程

  核心对象(Core Objects)

  JavaScript有几个包含在其核心中的对象;例如,Math、Object、Array、以及String等对象。下面的示例演示了如何使用Math对象的random()方法获取随机数。

  

复制代码 代码如下:

  alert(Math.random());

  提示:本例和所有其他示例都假设已在全局范围内定义了函数名alert(正如包含在web浏览器中的alert一样)。alert函数实际上不是JavaScript本身的一部分。

  JavaScript核心对象列表,参阅JavaScript 1.5核心参考:全局对象(Global Objects)。

  

  JavaScript中的每个对象都是一个Object对象的实例,并因此继承其所有属性和方法。

  自定义对象(Custom Objects)

  类(The Class)

  

  JavaScript是基于原型的语言,其中不包含可在如 C++或Java中找到的类声明(class statement)。有时这会让一些习惯于具有类声明语言(languages with a class statement)的程序员感到困惑。不过,JavaScript用函数(functions)作为类。定义一个类简单到就是定义一个函数。在下例中,我们定义了名为Person(人)的新类。

  

复制代码 代码如下:
function Person() { }

  对象(类实例)(The Object (Class Instance))

  

  要创建obj对象的一个新实例,我们使用语句new obj,同时将结果(其类型是obj)赋给某个变量(variable),以便稍后访问。

  在下例中,我们首先定义名为Person的类,然后创建两个实例(person1和person2)。

  

复制代码 代码如下:
function Person() {}

  var person1 = new Person();

  var person2 = new Person();

  还可参阅新的实例化替代方法Object.create

  构造函数(The Constructor)

  当实例化时(创建对象实例的瞬间)是会调用构造函数。构造函数是类的一个方法。而在JavaScript中,会函数(function)作为作为该对象的构造函数;因此,也就无需显式定义一个构造函数方法。类中声明的每个行为在实例化时都会执行。

  构造函数用于设置对象属性或调用方法为使用该对象做准备。本文稍后会介绍,通过使用一种不同的语法来添加类方法及其定义 。

  在下例中,当实例化Person时,Person类的构造函数会显示一个警告框。

  

复制代码 代码如下:
function Person() {

  alert('Person instantiated');

  }

  var person1 = new Person();

  var person2 = new Person();

  属性(对象属性)(The Property (object attribute))

  属性是包含在类中的变量;每个对象实例都有这些属性。属性应设置在类(函数)的原型(prototype)属性中,以便继承正常工作。

  在类中操作属性是通过this关键字实现的,this引用当前对象。在类外部访问(读或写)某个属性要通过以下语法:InstanceName.Property;这与C++、Java、以及其他一些语言所用语法相同。(在类内部使用this.Property的语法来获取或设置属性值)。

  在下例中,我们为Person类定义gender(性别)属性,然后在初始化时定义该属性。

  

复制代码 代码如下:
function Person(gender) {

  this.gender = gender;

  alert('Person instantiated');

  }

  var person1 = new Person('Male'); // Male: 男

  var person2 = new Person('Female'); // Female: 女

  //显示person1的性别

  alert('person1 is a ' + person1.gender); // person1 is a Male

  方法(The methods)

  

  方法遵循与属性相同的逻辑;区别在于它们是函数而且被定义为函数。调用方法与访问属性相似,不过你要在方法名末尾添加(),可能会有参数(arguments)。定义一个方法,就是为该类prototype属性上的某个命名属性指定一个函数;函数被分配到的那个名称就是在对象上调用该方法的名称。

  在下例中,我们为Person类定义并使用sayHello()方法。

  

复制代码 代码如下:
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'); // 调用Person的sayHello方法。

  person1.sayHello(); // hello

  在JavaScript中,方法是作为属性被绑定到某个类/对象的普通函数对象,这意味着,可以“脱离上下文(out of the context)”来调用它们。考虑如下示例代码:

  

复制代码 代码如下:

  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个概念。这表明,在JavaScript中没有“基于对象的方法(per-object methods)”,因为该方法的所有引用都指向完全相同的函数,即我们起初在原型上定义的那个函数。当某个函数被作为方法(或确切地说是属性)调用时,JavaScript会将当前的“对象上下文(object context)”“绑定”到特定的“this”变量。这与调用该函数对象的“call”方法等效,如下所示:

  

复制代码 代码如下:

  genderTeller.call(person1); //alerts 'Male'e

更多相关信息,请参阅Function.callFunction.apply

  继承(Inheritance)

  继承是一种方法,用于创建作为一个或多个类专用版本的类。(JavaScript仅支持单类继承)。这个专用类通常被称为子类(child),而其他类通常被称为父类(parent)。在JavaScript中,你要完成继承,需将父类的实例赋给子类,然后将子类特化(specializing)。

  提示:由于JavaScript不检测的子类的prototype.constructor(原型的构造函数),参阅Core JavaScript 1.5核心参考:Global Objects:Object:prototype属性,因此我们必须手动指定该值。

  在下例中,我们定义Student类作为Person的子类。然后我们重新定义sayHello()方法,并添加sayGoodBye()方法。

  

复制代码 代码如下:

  // 定义Person类

  function Person() {}

  Person.prototype.walk = function() {

  alert('I am walking!');

  };

  Person.prototype.sayHello = function() {

  alert('hello');

  };

  // 定义Student类

  function Student() {

  //调用父类构造函数

  Person.call(this);

  }

  // 继承Person

  Student.prototype = new Person(); // 修正构造函数指针,由于它指向Person

  Student.prototype.constructor = Student; // 替换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(); // 检验继承

  alert(student1 instanceof Person); // true

  alert(student1 instanceof Student); // true

  封装

  在上例中,Student无须知晓Person类的walk()方法是如何实现的,但仍可使用该方法;Student类无须显式定义该方法,除非我们想改变它。这称为封装(encapsulation),这样每个类继承其父类的方法,并且只需定义它所希望改变的东西。

  抽象

  抽象是一种机制(mechanism),允许对处理中的问题的当前部分进行建模。这可以通过继承(特化)或组合(composition)来实现。JavaScript通过继承实现特化(specialization),通过让类实例成为其他对象的属性值实现组合。

  JavaScript的Function类继承自Object类(这说明模型的特化),并且Function.prototype属性是Object的实例(这说明了组合)。

  

复制代码 代码如下:
var foo = function() {};

  alert('foo is a Function: ' + (foo instanceof Function));

  alert('foo.prototype is an Object: ' + (foo.prototype instanceof Object));

  多态

  就像所有的方法和属性被定义在原型属性内部一样,不同的类可以定义具有相同名称的方法;方法的作用域限于定义它们的类之内。这仅当两个类之间没有父子关系(当一个类没有从继承链中的其他类继承时)时才为真。

  提示

  本文中所提出的面向对象编程实现技术不仅适用于JavaScript,因为就如何进行面向对象编程而言,这是非常灵活的。

  同样,这里展示的技术既没有使用任何语言技巧(language hacks),也没有模仿其他语言的对象理论实现。

  在JavaScript中,还有其他更高级的面向对象编程的技术,但是那些内容已超出了这篇介绍性文章的范围。