JavaScript面象对象之创建对象

面向对象(Object-Oriented,OO)的语言有一个标志,那就是它们都有类的概念,而通过类可以创建任意多个具有相同属性和方法的对象。ECMAScript 中没有类的概念,因此它的对象也与基于类的语言中的对象有所不同。

单个对象的创建

创建方式一

创建一个 Object 的实例,然后再为它添加属性和方法,

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var person = new Object();
person.name = "Nicholas";
person.age = 29;
person.job = "Software Engineer";
person.sayName = function(){
alert(this.name);
};

创建方式二

用对象字面量的方式创建

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var person = {
name: "Nicholas",
age: 29,
job: "Software Engineer",
sayName: function(){
alert(this.name);
}
};

创建了一个名为 person 的对象,并为它添加了三个属性( name 、 age 和 job )和一个方法( sayName() )。

多个对象的创建

虽然 Object 构造函数或对象字面量都可以用来创建单个对象,但这些方式有个明显的缺点:使用同一个接口创建很多对象,会产生大量的重复代码。为解决这个问题,人们开始使用工厂模式的一种变体。

工厂模式

工厂模式是软件工程领域一种广为人知的设计模式,这种模式抽象了创建具体对象的过程(本书后面还将讨论其他设计模式及其在 JavaScript 中的实现)。考虑到在 ECMAScript 中无法创建类,开发人员就发明了一种函数,用函数来封装以特定接口创建对象的细节。

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function createPerson(name, age, job){
var o = new Object();
o.name = name;
o.age = age;
o.job = job;
o.sayName = function(){
alert(this.name);
};
return o;
}
var person1 = createPerson("Nicholas", 29, "Software Engineer");
var person2 = createPerson("Greg", 27, "Doctor")

问题
函数 createPerson() 能够根据接受的参数来构建一个包含所有必要信息的 Person 对象。可以无数次地调用这个函数,而每次它都会返回一个包含三个属性一个方法的对象。工厂模式虽然解决了创建多个相似对象的问题,但却没有解决对象识别的问题(即怎样知道一个对象的类型)。

构造函数模式

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function Person(name, age, job){
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
this.sayName = function(){
alert(this.name);
};
}
var person1 = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer");
var person2 = new Person("Greg", 27, "Doctor");

用Person() 函数取代了 createPerson() 函数。我们注意到, Person() 中的代码
除了与 createPerson() 中相同的部分外,还存在以下不同之处:

  • 没有显式地创建对象;
  • 直接将属性和方法赋给了 this 对象;
  • 没有 return 语句。
    此外,还应该注意到函数名 Person 使用的是大写字母 P。按照惯例,构造函数始终都应该以一个大写字母开头,而非构造函数则应该以一个小写字母开头。这个做法借鉴自其他 OO 语言,主要是为了区别于 ECMAScript 中的其他函数;因为构造函数本身也是函数,只不过可以用来创建对象而已。要创建 Person 的新实例,必须使用 new 操作符。以这种方式调用构造函数实际上会经历以下 4个步骤:
  1. 创建一个新对象;
  2. 将构造函数的作用域赋给新对象(因此 this 就指向了这个新对象);
  3. 执行构造函数中的代码(为这个新对象添加属性);
  4. 返回新对象。

问题
使用构造函数的主要问题,就是每个方法都要在每个实例上重新创建一遍。在前面的例子中, person1 和 person2 都有一个名为 sayName() 的方法,但那两个方法不是同一个 Function 的实例。

原型模式

创建的每个函数都有一个 prototype (原型)属性,这个属性是一个指针,指向一个对象,而这个对象的用途是包含可以由特定类型的所有实例共享的属性和方法。如果按照字面意思来理解,那么 prototype 就是通过调用构造函数而创建的那个对象实例的原型对象。使用原型对象的好处是可以让所有对象实例共享它所包含的属性和方法。换句话说,不必在构造函数中定义对象实例的信息,而是可以将这些信息直接添加到原型对象中

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function Person(){
}
Person.prototype.name = "Nicholas";
Person.prototype.age = 29;
Person.prototype.job = "Software Engineer";
Person.prototype.sayName = function(){
alert(this.name);
};
var person1 = new Person();
person1.sayName(); //"Nicholas"
var person2 = new Person();
person2.sayName(); //"Nicholas"
alert(person1.sayName == person2.sayName); //true

理解原型对象
无论什么时候,只要创建了一个新函数,就会根据一组特定的规则为该函数创建一个 prototype属性,这个属性指向函数的原型对象。在默认情况下,所有原型对象都会自动获得一个 constructor(构造函数)属性,这个属性包含一个指向 prototype 属性所在函数的指针。就拿前面的例子来说,Person.prototype. constructor 指向 Person 。而通过这个构造函数,还可继续为原型对象添加其他属性和方法。
创建了自定义的构造函数之后,其原型对象默认只会取得 constructor 属性;至于其他方法,则都是从 Object 继承而来的。当调用构造函数创建一个新实例后,该实例的内部将包含一个指针(内部属性),指向构造函数的原型对象。ECMA-262 第 5 版中管这个指针叫 [[Prototype]] 。虽然在脚本中没有标准的方式访问 [[Prototype]] ,但 Firefox、Safari 和 Chrome 在每个对象上都支持一个属性proto ;而在其他实现中,这个属性对脚本则是完全不可见的。不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例与构造函数的原型对象之间,而不是存在于实例与构造函数之间。

Person.prototype 指向了原型对象,而 Person.prototype.constructor 又指回了 Person 。原型对象中除了包含 constructor 属性之外,还包括后来添加的其他属性。 Person 的每个实例——person1 和 person2 都包含一个内部属性,该属性仅仅指向了 Person.prototype ;换句话说,它们与构造函数没有直接的关系。

原型与in操作符
有两种方式使用 in 操作符:单独使用和在 for-in 循环中使用。在单独使用时, in 操作符会在通过对象能够访问给定属性时返回 true ,无论该属性存在于实例中还是原型中

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function Person(){
}
Person.prototype.name = "Nicholas";
Person.prototype.age = 29;
Person.prototype.job = "Software Engineer";
Person.prototype.sayName = function(){
alert(this.name);
};
var person1 = new Person();
var person2 = new Person();
alert(person1.hasOwnProperty("name")); //false
alert("name" in person1); //true
person1.name = "Greg";
alert(person1.name); //"Greg" ——来自实例
alert(person1.hasOwnProperty("name")); //true
alert("name" in person1); //true
alert(person2.name); //"Nicholas" ——来自原型
alert(person2.hasOwnProperty("name")); //false
alert("name" in person2); //true
delete person1.name;
alert(person1.name); //"Nicholas" ——来自原型
alert(person1.hasOwnProperty("name")); //false
alert("name" in person1); //true

在以上代码执行的整个过程中, name 属性要么是直接在对象上访问到的,要么是通过原型访问到的。因此,调用 “name” in person1 始终都返回 true ,无论该属性存在于实例中还是存在于原型中。

更简单的原型语法

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function Person(){
}
Person.prototype = {
name : "Nicholas",
age : 29,
job: "Software Engineer",
sayName : function () {
alert(this.name);
}
};

问题
原型模式也不是没有缺点。首先,它省略了为构造函数传递初始化参数这一环节,结果所有实例在默认情况下都将取得相同的属性值。虽然这会在某种程度上带来一些不方便,但还不是原型的最大问题。原型模式的最大问题是由其共享的本性所导致的。

组合使用构造函数模式和原型模式

创建自定义类型的最常见方式,就是组合使用构造函数模式与原型模式。构造函数模式用于定义实例属性,而原型模式用于定义方法和共享的属性。结果,每个实例都会有自己的一份实例属性的副本,但同时又共享着对方法的引用,最大限度地节省了内存。另外,这种混成模式还支持向构造函数传递参数;可谓是集两种模式之长。

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function Person(name, age, job){
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
this.friends = ["Shelby", "Court"];
}
Person.prototype = {
constructor : Person,
sayName : function(){
alert(this.name);
}
}
var person1 = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer");
var person2 = new Person("Greg", 27, "Doctor");
person1.friends.push("Van");
alert(person1.friends); //"Shelby,Count,Van"
alert(person2.friends); //"Shelby,Count"
alert(person1.friends === person2.friends); //false
alert(person1.sayName === person2.sayName); //true

实例属性都是在构造函数中定义的,而由所有实例共享的属性 constructor 和方法 sayName() 则是在原型中定义的。而修改了 person1.friends (向其中添加一个新字符串),并不会影响到 person2.friends ,因为它们分别引用了不同的数组。

这种构造函数与原型混成的模式,是目前在 ECMAScript中使用最广泛、认同度最高的一种创建自定义类型的方法。可以说,这是用来定义引用类型的一种默认模式。

动态原型模式

有其他 OO 语言经验的开发人员在看到独立的构造函数和原型时,很可能会感到非常困惑。动态原型模式正是致力于解决这个问题的一个方案,它把所有信息都封装在了构造函数中,而通过在构造函数中初始化原型(仅在必要的情况下),又保持了同时使用构造函数和原型的优点。换句话说,可以通过检查某个应该存在的方法是否有效,来决定是否需要初始化原型。

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function Person(name, age, job){
//属性
this.name = name;
this.age = age;
this.job = job;
// 方法
if (typeof this.sayName != "function"){
Person.prototype.sayName = function(){
alert(this.name);
};
}
}
var friend = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer");
friend.sayName();

注意构造函数代码中加粗的部分。这里只在 sayName() 方法不存在的情况下,才会将它添加到原型中。这段代码只会在初次调用构造函数时才会执行。此后,原型已经完成初始化,不需要再做什么修改了。不过要记住,这里对原型所做的修改,能够立即在所有实例中得到反映。因此,这种方法确实可以说非常完美。其中, if 语句检查的可以是初始化之后应该存在的任何属性或方法——不必用一大堆if 语句检查每个属性和每个方法;只要检查其中一个即可。对于采用这种模式创建的对象,还可以使用 instanceof 操作符确定它的类型。

注意

使用动态原型模式时,不能使用对象字面量重写原型。如果在已经创建了实例的情况下重写原型,那么就会切断现有实例与新原型之间的联系。

寄生构造函数(组合使用工厂模式和构造函数模式)

通常,在前述的几种模式都不适用的情况下,可以使用寄生(parasitic)构造函数模式。这种模式的基本思想是创建一个函数,该函数的作用仅仅是封装创建对象的代码,然后再返回新创建的对象;但从表面上看,这个函数又很像是典型的构造函数。

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function Person(name, age, job){
var o = new Object();
o.name = name;
o.age = age;
o.job = job;
o.sayName = function(){
alert(this.name);
};
return o;
}
var friend = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer");
friend.sayName(); //"Nicholas"

Person 函数创建了一个新对象,并以相应的属性和方法初始化该对象,然后又返回了这个对象。除了使用 new 操作符并把使用的包装函数叫做构造函数之外,这个模式跟工厂模式其实是一模一样的。构造函数在不返回值的情况下,默认会返回新对象实例。而通过在构造函数的末尾添加一个 return 语句,可以重写调用构造函数时返回的值。

稳妥构造函数模式

道格拉斯·克罗克福德(Douglas Crockford)发明了 JavaScript 中的稳妥对象(durable objects)这个概念。所谓稳妥对象,指的是没有公共属性,而且其方法也不引用 this 的对象。稳妥对象最适合在一些安全的环境中(这些环境中会禁止使用 this 和 new ),或者在防止数据被其他应用程序(如 Mashup程序)改动时使用。稳妥构造函数遵循与寄生构造函数类似的模式,但有两点不同:一是新创建对象的实例方法不引用 this ;二是不使用 new 操作符调用构造函数。按照稳妥构造函数的要求,可以将前面的 Person 构造函数重写如下。

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function Person(name, age, job){
//创建要返回的对象
var o = new Object();
//可以在这里定义私有变量和函数
//添加方法
o.sayName = function(){
alert(name);
};
//返回对象
return o;
}

在以这种模式创建的对象中,除了使用 sayName() 方法之外,没有其他办法访问 name 的值。
可以像下面使用稳妥的 Person 构造函数。

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var friend = Person("Nicholas", 29, "Software Engineer");
friend.sayName(); //"Nicholas

这样,变量 friend 中保存的是一个稳妥对象,而除了调用 sayName() 方法外,没有别的方式可以访问其数据成员。即使有其他代码会给这个对象添加方法或数据成员,但也不可能有别的办法访问传入到构造函数中的原始数据。稳妥构造函数模式提供的这种安全性,使得它非常适合在某些安全执行环境。

注意

与寄生构造函数模式类似,使用稳妥构造函数模式创建的对象与构造函数之间也没有什么关系,因此 instanceof 操作符对这种对象也没有意义。

总结

ECMAScript 支持面向对象(OO)编程,但不使用类或者接口。对象可以在代码执行过程中创建和增强,因此具有动态性而非严格定义的实体。在没有类的情况下,可以采用下列模式创建对象。

  • 工厂模式,使用简单的函数创建对象,为对象添加属性和方法,然后返回对象。这个模式后来被构造函数模式所取代。
  • 构造函数模式,可以创建自定义引用类型,可以像创建内置对象实例一样使用 new 操作符。不过,构造函数模式也有缺点,即它的每个成员都无法得到复用,包括函数。由于函数可以不局限于任何对象(即与对象具有松散耦合的特点),因此没有理由不在多个对象间共享函数。
  • 原型模式,使用构造函数的 prototype 属性来指定那些应该共享的属性和方法。组合使用构造函数模式和原型模式时,使用构造函数定义实例属性,而使用原型定义共享的属性和方法。