深入ES6:解锁 JavaScript 类与继承的高级玩法
CSDN 2024-06-15 13:05:04 阅读 79
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ES5、ES6介绍
文章目录
💯Class🍟1 类的由来🍟2 constructor 方法🍟3 类的实例🍟4 取值函数(getter)和存值函数(setter)🍟5 属性表达式🍟6 Class 表达式🍟7 注意点🍟8 静态方法🍟9 实例属性的新写法🍟10 静态属性🍟 11 私有方法和私有属性🍕11.1 现有的解决方案🍕11.2 私有属性的提案🍕11.3 new.target 属性 💯Class extends🍟1 Object.getPrototypeOf()🍟2 super 关键字🍟3 类的 prototype 属性和__proto__属性🍕3.1 实例的 __proto__ 属性 🍟4 原生构造函数的继承🍟5 Mixin 模式的实现
💯Class
🍟1 类的由来
JavaScript 语言中,生成实例对象的传统方法是通过构造函数。下面是一个例子。
function Point(x, y) { this.x = x; this.y = y;}Point.prototype.toString = function () { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')';};var p = new Point(1, 2);
上面这种写法跟传统的面向对象语言(比如 C++ 和 Java)差异很大,很容易让新学习这门语言的程序员感到困惑。
ES6 提供了更接近传统语言的写法,引入了 Class(类)这个概念,作为对象的模板。通过class
关键字,可以定义类。
基本上,ES6 的class
可以看作只是一个语法糖,它的绝大部分功能,ES5 都可以做到,新的class
写法只是让对象原型的写法更加清晰、更像面向对象编程的语法而已。上面的代码用 ES6 的class
改写,就是下面这样。
class Point { constructor(x, y) { this.x = x; this.y = y; } toString() { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'; }}
上面代码定义了一个“类”,可以看到里面有一个constructor
方法,这就是构造方法,而this
关键字则代表实例对象。也就是说,ES5 的构造函数Point
,对应 ES6 的Point
类的构造方法。
Point
类除了构造方法,还定义了一个toString
方法。注意,定义“类”的方法的时候,前面不需要加上function
这个关键字,直接把函数定义放进去了就可以了。另外,方法之间不需要逗号分隔,加了会报错。
ES6 的类,完全可以看作构造函数的另一种写法。
class Point { // ...}typeof Point // "function"Point === Point.prototype.constructor // true
上面代码表明,类的数据类型就是函数,类本身就指向构造函数。
使用的时候,也是直接对类使用new
命令,跟构造函数的用法完全一致。
class Bar { doStuff() { console.log('stuff'); }}var b = new Bar();b.doStuff() // "stuff"
构造函数的prototype
属性,在 ES6 的“类”上面继续存在。事实上,类的所有方法都定义在类的prototype
属性上面。
class Point { constructor() { // ... } toString() { // ... } toValue() { // ... }}// 等同于Point.prototype = { constructor() { }, toString() { }, toValue() { },};
在类的实例上面调用方法,其实就是调用原型上的方法。
class B { }let b = new B();b.constructor === B.prototype.constructor // true
上面代码中,b
是B
类的实例,它的constructor
方法就是B
类原型的constructor
方法。
由于类的方法都定义在prototype
对象上面,所以类的新方法可以添加在prototype
对象上面。Object.assign
方法可以很方便地一次向类添加多个方法。
class Point { constructor(){ // ... }}Object.assign(Point.prototype, { toString(){ }, toValue(){ }});
prototype
对象的constructor
属性,直接指向“类”的本身,这与 ES5 的行为是一致的。
Point.prototype.constructor === Point // true
另外,类的内部所有定义的方法,都是不可枚举的(non-enumerable)。
class Point { constructor(x, y) { // ... } toString() { // ... }}Object.keys(Point.prototype)// []Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype)// ["constructor","toString"]
上面代码中,toString
方法是Point
类内部定义的方法,它是不可枚举的。这一点与 ES5 的行为不一致。
var Point = function (x, y) { // ...};Point.prototype.toString = function() { // ...};Object.keys(Point.prototype)// ["toString"]Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype)// ["constructor","toString"]
上面代码采用 ES5 的写法,toString
方法就是可枚举的。
🍟2 constructor 方法
constructor
方法是类的默认方法,通过new
命令生成对象实例时,自动调用该方法。一个类必须有constructor
方法,如果没有显式定义,一个空的constructor
方法会被默认添加。
class Point { }// 等同于class Point { constructor() { }}
上面代码中,定义了一个空的类Point
,JavaScript 引擎会自动为它添加一个空的constructor
方法。
constructor
方法默认返回实例对象(即this
),完全可以指定返回另外一个对象。
class Foo { constructor() { return Object.create(null); }}new Foo() instanceof Foo// false
上面代码中,constructor
函数返回一个全新的对象,结果导致实例对象不是Foo
类的实例。
类必须使用new
调用,否则会报错。这是它跟普通构造函数的一个主要区别,后者不用new
也可以执行。
class Foo { constructor() { return Object.create(null); }}Foo()// TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new'
🍟3 类的实例
生成类的实例的写法,与 ES5 完全一样,也是使用new
命令。前面说过,如果忘记加上new
,像函数那样调用Class
,将会报错。
class Point { // ...}// 报错var point = Point(2, 3);// 正确var point = new Point(2, 3);
与 ES5 一样,实例的属性除非显式定义在其本身(即定义在this
对象上),否则都是定义在原型上(即定义在class
上)。
//定义类class Point { constructor(x, y) { this.x = x; this.y = y; } toString() { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'; }}var point = new Point(2, 3);point.toString() // (2, 3)point.hasOwnProperty('x') // truepoint.hasOwnProperty('y') // truepoint.hasOwnProperty('toString') // falsepoint.__proto__.hasOwnProperty('toString') // true
上面代码中,x
和y
都是实例对象point
自身的属性(因为定义在this
变量上),所以hasOwnProperty
方法返回true
,而toString
是原型对象的属性(因为定义在Point
类上),所以hasOwnProperty
方法返回false
。这些都与 ES5 的行为保持一致。
与 ES5 一样,类的所有实例共享一个原型对象。
var p1 = new Point(2,3);var p2 = new Point(3,2);p1.__proto__ === p2.__proto__//true
上面代码中,p1
和p2
都是Point
的实例,它们的原型都是Point.prototype
,所以__proto__
属性是相等的。
这也意味着,可以通过实例的__proto__
属性为“类”添加方法。
__proto__
并不是语言本身的特性,这是各大厂商具体实现时添加的私有属性,虽然目前很多现代浏览器的 JS 引擎中都提供了这个私有属性,但依旧不建议在生产中使用该属性,避免对环境产生依赖。生产环境中,我们可以使用Object.getPrototypeOf
方法来获取实例对象的原型,然后再来为原型添加方法/属性。
var p1 = new Point(2,3);var p2 = new Point(3,2);p1.__proto__.printName = function () { return 'Oops' };p1.printName() // "Oops"p2.printName() // "Oops"var p3 = new Point(4,2);p3.printName() // "Oops"
上面代码在p1
的原型上添加了一个printName
方法,由于p1
的原型就是p2
的原型,因此p2
也可以调用这个方法。而且,此后新建的实例p3
也可以调用这个方法。这意味着,使用实例的__proto__
属性改写原型,必须相当谨慎,不推荐使用,因为这会改变“类”的原始定义,影响到所有实例。
🍟4 取值函数(getter)和存值函数(setter)
与 ES5 一样,在“类”的内部可以使用get
和set
关键字,对某个属性设置存值函数和取值函数,拦截该属性的存取行为。
class MyClass { constructor() { // ... } get prop() { return 'getter'; } set prop(value) { console.log('setter: '+value); }}let inst = new MyClass();inst.prop = 123;// setter: 123inst.prop// 'getter'
上面代码中,prop
属性有对应的存值函数和取值函数,因此赋值和读取行为都被自定义了。
存值函数和取值函数是设置在属性的 Descriptor 对象上的。
class CustomHTMLElement { constructor(element) { this.element = element; } get html() { return this.element.innerHTML; } set html(value) { this.element.innerHTML = value; }}var descriptor = Object.getOwnPropertyDescriptor( CustomHTMLElement.prototype, "html");"get" in descriptor // true"set" in descriptor // true
上面代码中,存值函数和取值函数是定义在html
属性的描述对象上面,这与 ES5 完全一致。
🍟5 属性表达式
类的属性名,可以采用表达式。
let methodName = 'getArea';class Square { constructor(length) { // ... } [methodName]() { // ... }}
上面代码中,Square
类的方法名getArea
,是从表达式得到的。
🍟6 Class 表达式
与函数一样,类也可以使用表达式的形式定义。
const MyClass = class Me { getClassName() { return Me.name; }};
上面代码使用表达式定义了一个类。需要注意的是,这个类的名字是Me
,但是Me
只在 Class 的内部可用,指代当前类。在 Class 外部,这个类只能用MyClass
引用。
let inst = new MyClass();inst.getClassName() // MeMe.name // ReferenceError: Me is not defined
上面代码表示,Me
只在 Class 内部有定义。
如果类的内部没用到的话,可以省略Me
,也就是可以写成下面的形式。
const MyClass = class { /* ... */ };
采用 Class 表达式,可以写出立即执行的 Class。
let person = new class { constructor(name) { this.name = name; } sayName() { console.log(this.name); }}('张三');person.sayName(); // "张三"
上面代码中,person
是一个立即执行的类的实例。
🍟7 注意点
(1)严格模式
类和模块的内部,默认就是严格模式,所以不需要使用use strict
指定运行模式。只要你的代码写在类或模块之中,就只有严格模式可用。考虑到未来所有的代码,其实都是运行在模块之中,所以 ES6 实际上把整个语言升级到了严格模式。
(2)不存在提升
类不存在变量提升(hoist),这一点与 ES5 完全不同。
new Foo(); // ReferenceErrorclass Foo { }
上面代码中,Foo
类使用在前,定义在后,这样会报错,因为 ES6 不会把类的声明提升到代码头部。这种规定的原因与下文要提到的继承有关,必须保证子类在父类之后定义。
{ let Foo = class { }; class Bar extends Foo { }}
上面的代码不会报错,因为Bar
继承Foo
的时候,Foo
已经有定义了。但是,如果存在class
的提升,上面代码就会报错,因为class
会被提升到代码头部,而let
命令是不提升的,所以导致Bar
继承Foo
的时候,Foo
还没有定义。
(3)name 属性
由于本质上,ES6 的类只是 ES5 的构造函数的一层包装,所以函数的许多特性都被Class
继承,包括name
属性。
class Point { }Point.name // "Point"
name
属性总是返回紧跟在class
关键字后面的类名。
(4)Generator 方法
如果某个方法之前加上星号(*
),就表示该方法是一个 Generator 函数。
class Foo { constructor(...args) { this.args = args; } * [Symbol.iterator]() { for (let arg of this.args) { yield arg; } }}for (let x of new Foo('hello', 'world')) { console.log(x);}// hello// world
上面代码中,Foo
类的Symbol.iterator
方法前有一个星号,表示该方法是一个 Generator 函数。Symbol.iterator
方法返回一个Foo
类的默认遍历器,for...of
循环会自动调用这个遍历器。
(5)this 的指向
类的方法内部如果含有this
,它默认指向类的实例。但是,必须非常小心,一旦单独使用该方法,很可能报错。
class Logger { printName(name = 'there') { this.print(`Hello ${ name}`); } print(text) { console.log(text); }}const logger = new Logger();const { printName } = logger;printName(); // TypeError: Cannot read property 'print' of undefined
上面代码中,printName
方法中的this
,默认指向Logger
类的实例。但是,如果将这个方法提取出来单独使用,this
会指向该方法运行时所在的环境(由于 class 内部是严格模式,所以 this 实际指向的是undefined
),从而导致找不到print
方法而报错。
一个比较简单的解决方法是,在构造方法中绑定this
,这样就不会找不到print
方法了。
class Logger { constructor() { this.printName = this.printName.bind(this); } // ...}
另一种解决方法是使用箭头函数。
class Obj { constructor() { this.getThis = () => this; }}const myObj = new Obj();myObj.getThis() === myObj // true
箭头函数内部的this
总是指向定义时所在的对象。上面代码中,箭头函数位于构造函数内部,它的定义生效的时候,是在构造函数执行的时候。这时,箭头函数所在的运行环境,肯定是实例对象,所以this
会总是指向实例对象。
还有一种解决方法是使用Proxy
,获取方法的时候,自动绑定this
。
function selfish (target) { const cache = new WeakMap(); const handler = { get (target, key) { const value = Reflect.get(target, key); if (typeof value !== 'function') { return value; } if (!cache.has(value)) { cache.set(value, value.bind(target)); } return cache.get(value); } }; const proxy = new Proxy(target, handler); return proxy;}const logger = selfish(new Logger());
🍟8 静态方法
类相当于实例的原型,所有在类中定义的方法,都会被实例继承。如果在一个方法前,加上static
关键字,就表示该方法不会被实例继承,而是直接通过类来调用,这就称为“静态方法”。
class Foo { static classMethod() { return 'hello'; }}Foo.classMethod() // 'hello'var foo = new Foo();foo.classMethod()// TypeError: foo.classMethod is not a function
上面代码中,Foo
类的classMethod
方法前有static
关键字,表明该方法是一个静态方法,可以直接在Foo
类上调用(Foo.classMethod()
),而不是在Foo
类的实例上调用。如果在实例上调用静态方法,会抛出一个错误,表示不存在该方法。
注意,如果静态方法包含this
关键字,这个this
指的是类,而不是实例。
class Foo { static bar() { this.baz(); } static baz() { console.log('hello'); } baz() { console.log('world'); }}Foo.bar() // hello
上面代码中,静态方法bar
调用了this.baz
,这里的this
指的是Foo
类,而不是Foo
的实例,等同于调用Foo.baz
。另外,从这个例子还可以看出,静态方法可以与非静态方法重名。
父类的静态方法,可以被子类继承。
class Foo { static classMethod() { return 'hello'; }}class Bar extends Foo { }Bar.classMethod() // 'hello'
上面代码中,父类Foo
有一个静态方法,子类Bar
可以调用这个方法。
静态方法也是可以从super
对象上调用的。
class Foo { static classMethod() { return 'hello'; }}class Bar extends Foo { static classMethod() { return super.classMethod() + ', too'; }}Bar.classMethod() // "hello, too"
🍟9 实例属性的新写法
实例属性除了定义在constructor()
方法里面的this
上面,也可以定义在类的最顶层。
class IncreasingCounter { constructor() { this._count = 0; } get value() { console.log('Getting the current value!'); return this._count; } increment() { this._count++; }}
上面代码中,实例属性this._count
定义在constructor()
方法里面。另一种写法是,这个属性也可以定义在类的最顶层,其他都不变。
class IncreasingCounter { _count = 0; get value() { console.log('Getting the current value!'); return this._count; } increment() { this._count++; }}
上面代码中,实例属性_count
与取值函数value()
和increment()
方法,处于同一个层级。这时,不需要在实例属性前面加上this
。
这种新写法的好处是,所有实例对象自身的属性都定义在类的头部,看上去比较整齐,一眼就能看出这个类有哪些实例属性。
class foo { bar = 'hello'; baz = 'world'; constructor() { // ... }}
上面的代码,一眼就能看出,foo
类有两个实例属性,一目了然。另外,写起来也比较简洁。
🍟10 静态属性
静态属性指的是 Class 本身的属性,即Class.propName
,而不是定义在实例对象(this
)上的属性。
class Foo { }Foo.prop = 1;Foo.prop // 1
上面的写法为Foo
类定义了一个静态属性prop
。
目前,只有这种写法可行,因为 ES6 明确规定,Class 内部只有静态方法,没有静态属性。现在有一个提案提供了类的静态属性,写法是在实例属性的前面,加上static
关键字。
class MyClass { static myStaticProp = 42; constructor() { console.log(MyClass.myStaticProp); // 42 }}
这个新写法大大方便了静态属性的表达。
// 老写法class Foo { // ...}Foo.prop = 1;// 新写法class Foo { static prop = 1;}
上面代码中,老写法的静态属性定义在类的外部。整个类生成以后,再生成静态属性。这样让人很容易忽略这个静态属性,也不符合相关代码应该放在一起的代码组织原则。另外,新写法是显式声明(declarative),而不是赋值处理,语义更好。
🍟 11 私有方法和私有属性
🍕11.1 现有的解决方案
私有方法和私有属性,是只能在类的内部访问的方法和属性,外部不能访问。这是常见需求,有利于代码的封装,但 ES6 不提供,只能通过变通方法模拟实现。
一种做法是在命名上加以区别。
class Widget { // 公有方法 foo (baz) { this._bar(baz); } // 私有方法 _bar(baz) { return this.snaf = baz; } // ...}
上面代码中,_bar
方法前面的下划线,表示这是一个只限于内部使用的私有方法。但是,这种命名是不保险的,在类的外部,还是可以调用到这个方法。
另一种方法就是索性将私有方法移出模块,因为模块内部的所有方法都是对外可见的。
class Widget { foo (baz) { bar.call(this, baz); } // ...}function bar(baz) { return this.snaf = baz;}
上面代码中,foo
是公开方法,内部调用了bar.call(this, baz)
。这使得bar
实际上成为了当前模块的私有方法。
还有一种方法是利用Symbol
值的唯一性,将私有方法的名字命名为一个Symbol
值。
const bar = Symbol('bar');const snaf = Symbol('snaf');export default class myClass{ // 公有方法 foo(baz) { this[bar](baz); } // 私有方法 [bar](baz) { return this[snaf] = baz; } // ...};
上面代码中,bar
和snaf
都是Symbol
值,一般情况下无法获取到它们,因此达到了私有方法和私有属性的效果。但是也不是绝对不行,Reflect.ownKeys()
依然可以拿到它们。
const inst = new myClass();Reflect.ownKeys(myClass.prototype)// [ 'constructor', 'foo', Symbol(bar) ]
上面代码中,Symbol 值的属性名依然可以从类的外部拿到。
🍕11.2 私有属性的提案
目前,有一个提案,为class
加了私有属性。方法是在属性名之前,使用#
表示。
class IncreasingCounter { #count = 0; get value() { console.log('Getting the current value!'); return this.#count; } increment() { this.#count++; }}
上面代码中,#count
就是私有属性,只能在类的内部使用(this.#count
)。如果在类的外部使用,就会报错。
const counter = new IncreasingCounter();counter.#count // 报错counter.#count = 42 // 报错
上面代码在类的外部,读取私有属性,就会报错。
下面是另一个例子。
class Point { #x; constructor(x = 0) { this.#x = +x; } get x() { return this.#x; } set x(value) { this.#x = +value; }}
上面代码中,#x
就是私有属性,在Point
类之外是读取不到这个属性的。由于井号#
是属性名的一部分,使用时必须带有#
一起使用,所以#x
和x
是两个不同的属性。
之所以要引入一个新的前缀#
表示私有属性,而没有采用private
关键字,是因为 JavaScript 是一门动态语言,没有类型声明,使用独立的符号似乎是唯一的比较方便可靠的方法,能够准确地区分一种属性是否为私有属性。另外,Ruby 语言使用@
表示私有属性,ES6 没有用这个符号而使用#
,是因为@
已经被留给了 Decorator。
这种写法不仅可以写私有属性,还可以用来写私有方法。
class Foo { #a; #b; constructor(a, b) { this.#a = a; this.#b = b; } #sum() { return #a + #b; } printSum() { console.log(this.#sum()); }}
上面代码中,#sum()
就是一个私有方法。
另外,私有属性也可以设置 getter 和 setter 方法。
class Counter { #xValue = 0; constructor() { super(); // ... } get #x() { return #xValue; } set #x(value) { this.#xValue = value; }}
上面代码中,#x
是一个私有属性,它的读写都通过get #x()
和set #x()
来完成。
私有属性不限于从this
引用,只要是在类的内部,实例也可以引用私有属性。
class Foo { #privateValue = 42; static getPrivateValue(foo) { return foo.#privateValue; }}Foo.getPrivateValue(new Foo()); // 42
上面代码允许从实例foo
上面引用私有属性。
私有属性和私有方法前面,也可以加上static
关键字,表示这是一个静态的私有属性或私有方法。
class FakeMath { static PI = 22 / 7; static #totallyRandomNumber = 4; static #computeRandomNumber() { return FakeMath.#totallyRandomNumber; } static random() { console.log('I heard you like random numbers…') return FakeMath.#computeRandomNumber(); }}FakeMath.PI // 3.142857142857143FakeMath.random()// I heard you like random numbers…// 4FakeMath.#totallyRandomNumber // 报错FakeMath.#computeRandomNumber() // 报错
上面代码中,#totallyRandomNumber
是私有属性,#computeRandomNumber()
是私有方法,只能在FakeMath
这个类的内部调用,外部调用就会报错。
🍕11.3 new.target 属性
new
是从构造函数生成实例对象的命令。ES6 为new
命令引入了一个new.target
属性,该属性一般用在构造函数之中,返回new
命令作用于的那个构造函数。如果构造函数不是通过new
命令或Reflect.construct()
调用的,new.target
会返回undefined
,因此这个属性可以用来确定构造函数是怎么调用的。
function Person(name) { if (new.target !== undefined) { this.name = name; } else { throw new Error('必须使用 new 命令生成实例'); }}// 另一种写法function Person(name) { if (new.target === Person) { this.name = name; } else { throw new Error('必须使用 new 命令生成实例'); }}var person = new Person('张三'); // 正确var notAPerson = Person.call(person, '张三'); // 报错
上面代码确保构造函数只能通过new
命令调用。
Class 内部调用new.target
,返回当前 Class。
class Rectangle { constructor(length, width) { console.log(new.target === Rectangle); this.length = length; this.width = width; }}var obj = new Rectangle(3, 4); // 输出 true
需要注意的是,子类继承父类时,new.target
会返回子类。
class Rectangle { constructor(length, width) { console.log(new.target === Rectangle); // ... }}class Square extends Rectangle { constructor(length, width) { super(length, width); }}var obj = new Square(3); // 输出 false
上面代码中,new.target
会返回子类。
利用这个特点,可以写出不能独立使用、必须继承后才能使用的类。
class Shape { constructor() { if (new.target === Shape) { throw new Error('本类不能实例化'); } }}class Rectangle extends Shape { constructor(length, width) { super(); // ... }}var x = new Shape(); // 报错var y = new Rectangle(3, 4); // 正确
上面代码中,Shape
类不能被实例化,只能用于继承。
注意,在函数外部,使用new.target
会报错。
💯Class extends
Class 可以通过extends
关键字实现继承,这比 ES5 的通过修改原型链实现继承,要清晰和方便很多。
class Point { }class ColorPoint extends Point { }
上面代码定义了一个ColorPoint
类,该类通过extends
关键字,继承了Point
类的所有属性和方法。但是由于没有部署任何代码,所以这两个类完全一样,等于复制了一个Point
类。下面,我们在ColorPoint
内部加上代码。
class ColorPoint extends Point { constructor(x, y, color) { super(x, y); // 调用父类的constructor(x, y) this.color = color; } toString() { return this.color + ' ' + super.toString(); // 调用父类的toString() }}
上面代码中,constructor
方法和toString
方法之中,都出现了super
关键字,它在这里表示父类的构造函数,用来新建父类的this
对象。
子类必须在constructor
方法中调用super
方法,否则新建实例时会报错。这是因为子类自己的this
对象,必须先通过父类的构造函数完成塑造,得到与父类同样的实例属性和方法,然后再对其进行加工,加上子类自己的实例属性和方法。如果不调用super
方法,子类就得不到this
对象。
class Point { /* ... */ }class ColorPoint extends Point { constructor() { }}let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError
上面代码中,ColorPoint
继承了父类Point
,但是它的构造函数没有调用super
方法,导致新建实例时报错。
ES5 的继承,实质是先创造子类的实例对象this
,然后再将父类的方法添加到this
上面(Parent.apply(this)
)。ES6 的继承机制完全不同,实质是先将父类实例对象的属性和方法,加到this
上面(所以必须先调用super
方法),然后再用子类的构造函数修改this
。
如果子类没有定义constructor
方法,这个方法会被默认添加,代码如下。也就是说,不管有没有显式定义,任何一个子类都有constructor
方法。
class ColorPoint extends Point { }// 等同于class ColorPoint extends Point { constructor(...args) { super(...args); }}
另一个需要注意的地方是,在子类的构造函数中,只有调用super
之后,才可以使用this
关键字,否则会报错。这是因为子类实例的构建,基于父类实例,只有super
方法才能调用父类实例。
class Point { constructor(x, y) { this.x = x; this.y = y; }}class ColorPoint extends Point { constructor(x, y, color) { this.color = color; // ReferenceError super(x, y); this.color = color; // 正确 }}
上面代码中,子类的constructor
方法没有调用super
之前,就使用this
关键字,结果报错,而放在super
方法之后就是正确的。
下面是生成子类实例的代码。
let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');cp instanceof ColorPoint // truecp instanceof Point // true
上面代码中,实例对象cp
同时是ColorPoint
和Point
两个类的实例,这与 ES5 的行为完全一致。
最后,父类的静态方法,也会被子类继承。
class A { static hello() { console.log('hello world'); }}class B extends A { }B.hello() // hello world
上面代码中,hello()
是A
类的静态方法,B
继承A
,也继承了A
的静态方法。
🍟1 Object.getPrototypeOf()
Object.getPrototypeOf
方法可以用来从子类上获取父类。
Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point// true
因此,可以使用这个方法判断,一个类是否继承了另一个类。
🍟2 super 关键字
super
这个关键字,既可以当作函数使用,也可以当作对象使用。在这两种情况下,它的用法完全不同。
第一种情况,super
作为函数调用时,代表父类的构造函数。ES6 要求,子类的构造函数必须执行一次super
函数。
class A { }class B extends A { constructor() { super(); }}
上面代码中,子类B
的构造函数之中的super()
,代表调用父类的构造函数。这是必须的,否则 JavaScript 引擎会报错。
注意,super
虽然代表了父类A
的构造函数,但是返回的是子类B
的实例,即super
内部的this
指的是B
的实例,因此super()
在这里相当于A.prototype.constructor.call(this)
。
class A { constructor() { console.log(new.target.name); }}class B extends A { constructor() { super(); }}new A() // Anew B() // B
上面代码中,new.target
指向当前正在执行的函数。可以看到,在super()
执行时,它指向的是子类B
的构造函数,而不是父类A
的构造函数。也就是说,super()
内部的this
指向的是B
。
作为函数时,super()
只能用在子类的构造函数之中,用在其他地方就会报错。
class A { }class B extends A { m() { super(); // 报错 }}
上面代码中,super()
用在B
类的m
方法之中,就会造成语法错误。
第二种情况,super
作为对象时,在普通方法中,指向父类的原型对象;在静态方法中,指向父类。
class A { p() { return 2; }}class B extends A { constructor() { super(); console.log(super.p()); // 2 }}let b = new B();
上面代码中,子类B
当中的super.p()
,就是将super
当作一个对象使用。这时,super
在普通方法之中,指向A.prototype
,所以super.p()
就相当于A.prototype.p()
。
这里需要注意,由于super
指向父类的原型对象,所以定义在父类实例上的方法或属性,是无法通过super
调用的。
class A { constructor() { this.p = 2; }}class B extends A { get m() { return super.p; }}let b = new B();b.m // undefined
上面代码中,p
是父类A
实例的属性,super.p
就引用不到它。
如果属性定义在父类的原型对象上,super
就可以取到。
class A { }A.prototype.x = 2;class B extends A { constructor() { super(); console.log(super.x) // 2 }}let b = new B();
上面代码中,属性x
是定义在A.prototype
上面的,所以super.x
可以取到它的值。
ES6 规定,在子类普通方法中通过super
调用父类的方法时,方法内部的this
指向当前的子类实例。
class A { constructor() { this.x = 1; } print() { console.log(this.x); }}class B extends A { constructor() { super(); this.x = 2; } m() { super.print(); }}let b = new B();b.m() // 2
上面代码中,super.print()
虽然调用的是A.prototype.print()
,但是A.prototype.print()
内部的this
指向子类B
的实例,导致输出的是2
,而不是1
。也就是说,实际上执行的是super.print.call(this)
。
由于this
指向子类实例,所以如果通过super
对某个属性赋值,这时super
就是this
,赋值的属性会变成子类实例的属性。
class A { constructor() { this.x = 1; }}class B extends A { constructor() { super(); this.x = 2; super.x = 3; console.log(super.x); // undefined console.log(this.x); // 3 }}let b = new B();
上面代码中,super.x
赋值为3
,这时等同于对this.x
赋值为3
。而当读取super.x
的时候,读的是A.prototype.x
,所以返回undefined
。
如果super
作为对象,用在静态方法之中,这时super
将指向父类,而不是父类的原型对象。
class Parent { static myMethod(msg) { console.log('static', msg); } myMethod(msg) { console.log('instance', msg); }}class Child extends Parent { static myMethod(msg) { super.myMethod(msg); } myMethod(msg) { super.myMethod(msg); }}Child.myMethod(1); // static 1var child = new Child();child.myMethod(2); // instance 2
上面代码中,super
在静态方法之中指向父类,在普通方法之中指向父类的原型对象。
另外,在子类的静态方法中通过super
调用父类的方法时,方法内部的this
指向当前的子类,而不是子类的实例。
class A { constructor() { this.x = 1; } static print() { console.log(this.x); }}class B extends A { constructor() { super(); this.x = 2; } static m() { super.print(); }}B.x = 3;B.m() // 3
上面代码中,静态方法B.m
里面,super.print
指向父类的静态方法。这个方法里面的this
指向的是B
,而不是B
的实例。
注意,使用super
的时候,必须显式指定是作为函数、还是作为对象使用,否则会报错。
class A { }class B extends A { constructor() { super(); console.log(super); // 报错 }}
上面代码中,console.log(super)
当中的super
,无法看出是作为函数使用,还是作为对象使用,所以 JavaScript 引擎解析代码的时候就会报错。这时,如果能清晰地表明super
的数据类型,就不会报错。
class A { }class B extends A { constructor() { super(); console.log(super.valueOf() instanceof B); // true }}let b = new B();
上面代码中,super.valueOf()
表明super
是一个对象,因此就不会报错。同时,由于super
使得this
指向B
的实例,所以super.valueOf()
返回的是一个B
的实例。
最后,由于对象总是继承其他对象的,所以可以在任意一个对象中,使用super
关键字。
var obj = { toString() { return "MyObject: " + super.toString(); }};obj.toString(); // MyObject: [object Object]
🍟3 类的 prototype 属性和__proto__属性
大多数浏览器的 ES5 实现之中,每一个对象都有__proto__
属性,指向对应的构造函数的prototype
属性。Class 作为构造函数的语法糖,同时有prototype
属性和__proto__
属性,因此同时存在两条继承链。
(1)子类的__proto__
属性,表示构造函数的继承,总是指向父类。
(2)子类prototype
属性的__proto__
属性,表示方法的继承,总是指向父类的prototype
属性。
class A { }class B extends A { }B.__proto__ === A // trueB.prototype.__proto__ === A.prototype // true
上面代码中,子类B
的__proto__
属性指向父类A
,子类B
的prototype
属性的__proto__
属性指向父类A
的prototype
属性。
这样的结果是因为,类的继承是按照下面的模式实现的。
class A { }class B { }// B 的实例继承 A 的实例Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);// B 继承 A 的静态属性Object.setPrototypeOf(B, A);const b = new B();
Object.setPrototypeOf
方法的实现。
Object.setPrototypeOf = function (obj, proto) { obj.__proto__ = proto; return obj;}
因此,就得到了上面的结果。
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);// 等同于B.prototype.__proto__ = A.prototype;Object.setPrototypeOf(B, A);// 等同于B.__proto__ = A;
这两条继承链,可以这样理解:作为一个对象,子类(B
)的原型(__proto__
属性)是父类(A
);作为一个构造函数,子类(B
)的原型对象(prototype
属性)是父类的原型对象(prototype
属性)的实例。
B.prototype = Object.create(A.prototype);// 等同于B.prototype.__proto__ = A.prototype;
extends
关键字后面可以跟多种类型的值。
class B extends A { }
上面代码的A
,只要是一个有prototype
属性的函数,就能被B
继承。由于函数都有prototype
属性(除了Function.prototype
函数),因此A
可以是任意函数。
下面,讨论两种情况。第一种,子类继承Object
类。
class A extends Object { }A.__proto__ === Object // trueA.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
这种情况下,A
其实就是构造函数Object
的复制,A
的实例就是Object
的实例。
第二种情况,不存在任何继承。
class A { }A.__proto__ === Function.prototype // trueA.prototype.__proto__ === Object.prototype // true
这种情况下,A
作为一个基类(即不存在任何继承),就是一个普通函数,所以直接继承Function.prototype
。但是,A
调用后返回一个空对象(即Object
实例),所以A.prototype.__proto__
指向构造函数(Object
)的prototype
属性。
🍕3.1 实例的 proto 属性
子类实例的__proto__
属性的__proto__
属性,指向父类实例的__proto__
属性。也就是说,子类的原型的原型,是父类的原型。
var p1 = new Point(2, 3);var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');p2.__proto__ === p1.__proto__ // falsep2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true
上面代码中,ColorPoint
继承了Point
,导致前者原型的原型是后者的原型。
因此,通过子类实例的__proto__.__proto__
属性,可以修改父类实例的行为。
p2.__proto__.__proto__.printName = function () { console.log('Ha');};p1.printName() // "Ha"
上面代码在ColorPoint
的实例p2
上向Point
类添加方法,结果影响到了Point
的实例p1
。
🍟4 原生构造函数的继承
原生构造函数是指语言内置的构造函数,通常用来生成数据结构。ECMAScript 的原生构造函数大致有下面这些。
Boolean()Number()String()Array()Date()Function()RegExp()Error()Object()
以前,这些原生构造函数是无法继承的,比如,不能自己定义一个Array
的子类。
function MyArray() { Array.apply(this, arguments);}MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, { constructor: { value: MyArray, writable: true, configurable: true, enumerable: true }});
上面代码定义了一个继承 Array 的MyArray
类。但是,这个类的行为与Array
完全不一致。
var colors = new MyArray();colors[0] = "red";colors.length // 0colors.length = 0;colors[0] // "red"
之所以会发生这种情况,是因为子类无法获得原生构造函数的内部属性,通过Array.apply()
或者分配给原型对象都不行。原生构造函数会忽略apply
方法传入的this
,也就是说,原生构造函数的this
无法绑定,导致拿不到内部属性。
ES5 是先新建子类的实例对象this
,再将父类的属性添加到子类上,由于父类的内部属性无法获取,导致无法继承原生的构造函数。比如,Array
构造函数有一个内部属性[[DefineOwnProperty]]
,用来定义新属性时,更新length
属性,这个内部属性无法在子类获取,导致子类的length
属性行为不正常。
下面的例子中,我们想让一个普通对象继承Error
对象。
var e = { };Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))// [ 'stack' ]Object.getOwnPropertyNames(e)// []
上面代码中,我们想通过Error.call(e)
这种写法,让普通对象e
具有Error
对象的实例属性。但是,Error.call()
完全忽略传入的第一个参数,而是返回一个新对象,e
本身没有任何变化。这证明了Error.call(e)
这种写法,无法继承原生构造函数。
ES6 允许继承原生构造函数定义子类,因为 ES6 是先新建父类的实例对象this
,然后再用子类的构造函数修饰this
,使得父类的所有行为都可以继承。下面是一个继承Array
的例子。
class MyArray extends Array { constructor(...args) { super(...args); }}var arr = new MyArray();arr[0] = 12;arr.length // 1arr.length = 0;arr[0] // undefined
上面代码定义了一个MyArray
类,继承了Array
构造函数,因此就可以从MyArray
生成数组的实例。这意味着,ES6 可以自定义原生数据结构(比如Array
、String
等)的子类,这是 ES5 无法做到的。
上面这个例子也说明,extends
关键字不仅可以用来继承类,还可以用来继承原生的构造函数。因此可以在原生数据结构的基础上,定义自己的数据结构。下面就是定义了一个带版本功能的数组。
class VersionedArray extends Array { constructor() { super(); this.history = [[]]; } commit() { this.history.push(this.slice()); } revert() { this.splice(0, this.length, ...this.history[this.history.length - 1]); }}var x = new VersionedArray();x.push(1);x.push(2);x // [1, 2]x.history // [[]]x.commit();x.history // [[], [1, 2]]x.push(3);x // [1, 2, 3]x.history // [[], [1, 2]]x.revert();x // [1, 2]
上面代码中,VersionedArray
会通过commit
方法,将自己的当前状态生成一个版本快照,存入history
属性。revert
方法用来将数组重置为最新一次保存的版本。除此之外,VersionedArray
依然是一个普通数组,所有原生的数组方法都可以在它上面调用。
下面是一个自定义Error
子类的例子,可以用来定制报错时的行为。
class ExtendableError extends Error { constructor(message) { super(); this.message = message; this.stack = (new Error()).stack; this.name = this.constructor.name; }}class MyError extends ExtendableError { constructor(m) { super(m); }}var myerror = new MyError('ll');myerror.message // "ll"myerror instanceof Error // truemyerror.name // "MyError"myerror.stack// Error// at MyError.ExtendableError// ...
注意,继承Object
的子类,有一个行为差异。
class NewObj extends Object{ constructor(){ super(...arguments); }}var o = new NewObj({ attr: true});o.attr === true // false
上面代码中,NewObj
继承了Object
,但是无法通过super
方法向父类Object
传参。这是因为 ES6 改变了Object
构造函数的行为,一旦发现Object
方法不是通过new Object()
这种形式调用,ES6 规定Object
构造函数会忽略参数。
🍟5 Mixin 模式的实现
Mixin 指的是多个对象合成一个新的对象,新对象具有各个组成成员的接口。它的最简单实现如下。
const a = { a: 'a'};const b = { b: 'b'};const c = { ...a, ...b}; // {a: 'a', b: 'b'}
上面代码中,c
对象是a
对象和b
对象的合成,具有两者的接口。
下面是一个更完备的实现,将多个类的接口“混入”(mix in)另一个类。
function mix(...mixins) { class Mix { constructor() { for (let mixin of mixins) { copyProperties(this, new mixin()); // 拷贝实例属性 } } } for (let mixin of mixins) { copyProperties(Mix, mixin); // 拷贝静态属性 copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype); // 拷贝原型属性 } return Mix;}function copyProperties(target, source) { for (let key of Reflect.ownKeys(source)) { if ( key !== 'constructor' && key !== 'prototype' && key !== 'name' ) { let desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(source, key); Object.defineProperty(target, key, desc); } }}
上面代码的mix
函数,可以将多个对象合成为一个类。使用的时候,只要继承这个类即可。
class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) { // ...}
JavaScript: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript
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