面向对象的 JavaScript – 深入了解 ES6 类
栏目: JavaScript · 发布时间: 6年前
内容简介：面向对象的 JavaScript – 深入了解 ES6 类
通常我们需要在我们的程序中代表一个想法或概念 —— 也许是一个汽车引擎，电脑文件，路由器或温度读数。在代码中直接表示这些概念分为两部分：数据表示其状态和函数来表示行为。类给我们一个方便的语法来定义对象的状态和行为，来表示我们的这些概念。它们使我们的代码更安全，保证一个初始化函数能被调用，并且它们使得我们能更容易地定义一组固定的函数，来对数据进行操作并保持有效状态。如果你能把某些事物看成一个独立的实体，你可能应该定义一个类来表示你的程序中的“事物”。
考虑这个 non-class(非类) 代码。 你能找到几个错误？ 你如何解决他们？
// set today to December 24
let today = {
month: 12,
day: 24,
};
let tomorrow = {
year: today.year,
month: today.month,
day: today.day + 1,
};
let dayAfterTomorrow = {
year: tomorrow.year,
month: tomorrow.month,
day: tomorrow.day + 1 < = 31 ? tomorrow.day + 1 : 1,
};
日期 today 有一些问题， year 丢失了，如果我们有一个不能被遗忘的初始化函数会更好。另请注意，当加 1 天时，我们检查了一个地方，如果我们超过 31 日，但没有检查其他地方。所以，如果我们只通过一组固定的函数与数据交互，并且维护每个有效状态，这样才能更好。
这是使用类后的更正版本。
class SimpleDate {
constructor(year, month, day) {
// 检查 (year, month, day) 是否为一个有效的日期
// ...
// 如果是, 使用她来初始化 "this" 的日期
this._year = year;
this._month = month;
this._day = day;
}
addDays(nDays) {
// 增加 "this" 日期
// ...
}
getDay() {
return this._day;
}
}
// "today" 被保证是有效和完全初始化的
let today = new SimpleDate(2000, 2, 28);
// 仅通过一组固定的函数操作数据，确保我们保持有效状态
today.addDays(1);
提示：
当函数与类或对象相关联时，我们将其称为“方法”。
当从一个类创建对象时，该对象被认为是该类的“实例”。
构造函数
constructor 方法是指定的，它解决了第一个问题。它的工作是将一个实例初始化为一个有效的状态，它将被自动调用，所以我们不需要记住初始化我们的对象。
保持数据私有
我们试图设计我们的类，使他们的状态始终保存有效。我们提供一个只创建有效值的构造函数，并且我们设计的方法也总是只保留有效值。但是，只要我们把类的所有数据让大家可访问，那么有人会把它弄乱。除了通过我们提供的函数外，我们需要保护数据不可被访问。
提示：保护数据不被访问，称为“封装”。
通过公约实现属性私有化
不幸的是，JavaScript 中不存在私有的对象属性。我们要伪装他们。最常见的方法是遵守一个简单的惯例：在属性名称前加下划线（或者较不常见的是用下划线做后缀），那么它应该被视为是非公开的。我们在早期的代码示例中通常都使用这种方法。一般来说，这个简单的惯例能工作，但数据在技术上仍然可供大家使用，所以我们要靠自己的规范去做正确的事情。
通过特权方法实现属性私有化
下一个最常见的方式是伪装私有对象属性，在构造函数中使用普通变量来，并在闭包中捕获他们。这个技巧给我们真正的私有数据，外部无法访问。但为了使其工作，我们的类的方法本身需要在构造函数中定义并附加到实例。
class SimpleDate {
constructor(year, month, day) {
// 检查 (year, month, day) 是否为一个有效的日期
// ...
// 如果是, 使用她来初始化 "this" 日期的普通变量
let _year = year;
let _month = month;
let _day = day;
// 在构造函数中定义的方法捕获闭包中的变量
this.addDays = function(nDays) {
// 增加 "this" 日期
// ...
}
this.getDay = function() {
return _day;
}
}
}
通过 Symbol 实现属性私有化
Symbol 是 JavaScript 的新功能，他们给我们带来了另一种伪装私有对象属性的方法。代替带下划线的属性名称，我们可以使用唯一的 symbol 对象键，我们的 class(类) 可以在闭包中中捕获这些键。但是有一个漏洞，JavaScript 的另一个新功能是 Object.getOwnPropertySymbols ，它允许外部访问我们试图保持私有的 symbol 键。
let SimpleDate = (function() {
let _yearKey = Symbol();
let _monthKey = Symbol();
let _dayKey = Symbol();
class SimpleDate {
constructor(year, month, day) {
// 检查 (year, month, day) 是否为一个有效的日期
// ...
// 如果是, 使用她来初始化 "this" 日期
this[_yearKey] = year;
this[_monthKey] = month;
this[_dayKey] = day;
}
addDays(nDays) {
// 增加 "this" 日期
// ...
}
getDay() {
return this[_dayKey];
}
}
return SimpleDate;
}());
通过 WeakMap 实现属性私有化
WeakMap （愚人码头注： MDN中关于弱映射的说明 ） 也是 JavaScript 的新功能。我们可以在使用我们的实例的作为 key 的键/值对中存储私有对象属性，并且我们的 class(类) 可以在闭包中中捕获这些键/值映射。
let SimpleDate = (function() {
let _years = new WeakMap();
let _months = new WeakMap();
let _days = new WeakMap();
class SimpleDate {
constructor(year, month, day) {
// 检查 (year, month, day) 是否为一个有效的日期
// ...
// 如果是, 使用她来初始化 "this" 日期
_years.set(this, year);
_months.set(this, month);
_days.set(this, day);
}
addDays(nDays) {
// 增加 "this" 日期
// ...
}
getDay() {
return _days.get(this);
}
}
return SimpleDate;
}());
其他访问修饰符
除了 “private” 之外，你会发现其他语言还有其他级别的属性可见性，如 “protected”, “internal”, “package private”, 或者 “friend”。JavaScript 仍然没有给我们一种方法来强制执行其他级别的可见性。如果你需要它们，你必须依靠公约和规范。
引用当前对象
再看一下 getDay() 。它没有指定任何参数，那么它怎么知道它所调用的对象呢？当函数被作为方法调用时，使用 object.function 表示法，他有一个隐含的参数，用来标识对象，并将该隐式 argument 分配给一个名为 this 的隐式 parameter 。为了说明这一点，我们将明确地而不是隐式地发送对象参数。
// 引用 “getDay” 函数 let getDay = SimpleDate.prototype.getDay; getDay.call(today); // "this" 指向 "today" getDay.call(tomorrow); // "this" 指向 "tomorrow" tomorrow.getDay(); // 与上一行相同，但是 "tomorrow" 被隐式地传递
静态属性和方法
我们有选择可以定义属性和函数，作为类的一部分的，但不作为该类任何一个实例的一部分（愚人码头注：就是说该类的实例不可以访问这些属性和方法）。我们分别称这些为静态属性和静态方法。每个实例只有一个静态属性的副本，而不是一个新的副本。
class SimpleDate {
static setDefaultDate(year, month, day) {
// 静态属性可以引用，而实例不可以
// 相反，它在类上定义
SimpleDate._defaultDate = new SimpleDate(year, month, day);
}
constructor(year, month, day) {
// 如果构造没有参数，
// 然后通过复制静态默认日期来初始化“this”日期
if (arguments.length === 0) {
this._year = SimpleDate._defaultDate._year;
this._month = SimpleDate._defaultDate._month;
this._day = SimpleDate._defaultDate._day;
return;
}
// 检查 (year, month, day) 是否为一个有效的日期
// ...
// 如果是, 使用她来初始化 "this" 日期
this._year = year;
this._month = month;
this._day = day;
}
addDays(nDays) {
// 增加 "this" 日期
// ...
}
getDay() {
return this._day;
}
}
SimpleDate.setDefaultDate(1970, 1, 1);
let defaultDate = new SimpleDate();
子类
我们经常会发现我们的类之间用共同点 – 重复的代码，我们想避免。子类让我们将另一个类的状态和行为合并到我们自己的类中。这个过程通常被称为“继承”，子类(subclass) 继承的父类，也称为超类(superclass)。继承可以避免重复并简化类的实现，比如当一个类需要使用另一个类相同的数据和函数时。继承还允许我们替换子类，只依靠一个共同的超类提供的接口。
继承避免重复
考虑下面这段 non-inheritance(非继承) 实现的代码。
class Employee {
constructor(firstName, familyName) {
this._firstName = firstName;
this._familyName = familyName;
}
getFullName() {
return `${this._firstName} ${this._familyName}`;
}
}
class Manager {
constructor(firstName, familyName) {
this._firstName = firstName;
this._familyName = familyName;
this._managedEmployees = [];
}
getFullName() {
return `${this._firstName} ${this._familyName}`;
}
addEmployee(employee) {
this._managedEmployees.push(employee);
}
}
数据属性 _firstName 和 _familyName ，和方法 getFullName 在我们的两个类上是重复的。我们可以让 Manager 类继承 Employee 类来消除这种重复。当我们这么做的时候， Employee 类的状态和行为（其数据和函数）将被并入我们的 Manager 类。
这是一个使用继承后的版本。 注意使用 super 。
// Manager 仍然可以跟上面的代码一样工作，但没有重复的代码
class Manager extends Employee {
constructor(firstName, familyName) {
super(firstName, familyName);
this._managedEmployees = [];
}
addEmployee(employee) {
this._managedEmployees.push(employee);
}
}
IS-A(是一个) 和 WORKS-LIKE-A(工作起来像什么)
有个设计原则可以帮助您确定使用继承是否合适。继承应始终简历 IS-A(是一个) 和 WORKS-LIKE-A(工作起来像一个什么) 的关系模型。
也就是说， Manager “IS-A(是一个)”，“WORKS-LIKE-A(工作起来像一个)”特定的 Employee ，这样，在我们使用超类实例的任何地方，应该都能够使用一个子类实例替换，并且所有的事情都应该仍然有效。有时，违反和遵守这一原则的区别是微妙的。一个微妙违反原则的典型例子是 Rectangle 超类和 Square 子类。
class Rectangle {
set width(w) {
this._width = w;
}
get width() {
return this._width;
}
set height(h) {
this._height = h;
}
get height() {
return this._height;
}
}
// 在 Rectangle(长方形) 实例上运行的函数
function f(rectangle) {
rectangle.width = 5;
rectangle.height = 4;
// 验证预期结果
if (rectangle.width * rectangle.height !== 20) {
throw new Error("Expected the rectangle's area (width * height) to be 20");
}
}
// 正方形 IS-A(是一个) 长方形... 对吗?
class Square extends Rectangle {
set width(w) {
super.width = w;
// 保持平方形
super.height = w;
}
set height(h) {
super.height = h;
// 保持平方形
super.width = h;
}
}
// 但是可以用正方形代替长方形吗？
f(new Square()); // error
一个正方形可以是数学上的长方形，但一个正方形在行为上不像长方形那样工作。
任何使用超类实例的地方，应该由一个子类实例来代替，这个规则称为 里氏替代原则(Liskov Substitution principle) ，它是面向对象类设计的重要组成部分。(愚人码头注：里氏替换原则的内容可以描述为： “派生类（子类）对象能够替换其基类（超类）对象被使用。” 来自维基百科)
当心过度使用
在任何地方都很容易找到共同点，并且拥有一个提供完整功能的类的前景是很吸引人的，即使对于有经验的开发人员也是如此。但是继承也有缺点。回想一下，我们通过一组小的、固定的函数集来操纵数据，从而确保有效的状态。但是当我们使用继承时，我们增加了可以直接操作数据的一些函数，这些附加的函数也负责维护有效的状态。如果太多的函数可以直接操纵数据，那么数据几乎会和全局变量一样变得非常糟糕。过多的继承会创建单一的类，这些类会降低封装性，更难以纠正，更难以重用。相反，更喜欢设计只包含一个概念的最小类。
让我们再来看一下代码重复问题。我们不用继承可以解决它吗？另一种方法是通过引用来连接对象，以表示部分完整的关系。我们称之为“组合”。
这里是使用组合而不是继承的 manager-employee 的版本。
class Employee {
constructor(firstName, familyName) {
this._firstName = firstName;
this._familyName = familyName;
}
getFullName() {
return `${this._firstName} ${this._familyName}`;
}
}
class Group {
constructor(manager /* : Employee */ ) {
this._manager = manager;
this._managedEmployees = [];
}
addEmployee(employee) {
this._managedEmployees.push(employee);
}
}
在这里，manager 不是一个单独的类。相反，一个 manager 是一个普通的 Employee 实例， Group 实例保持对其引用。如果继承模型是 IS-A(是一个) 关系，那么组合模型就是 HAS-A(有一个) 的关系。也就是说，一个 Group HAS-A(有一个) manager。（愚人码头注：更多概念可以阅读 JavaScript中的工厂函数 这篇文章。）
如果继承或组合可以合理地表达我们的程序概念和关系，那么更喜欢组合。
继承替换子类
继承还允许不同的子类通过通用超类提供的接口来替换使用。期望超类实例作为参数的函数也可以传递一个子类实例，而这个函数不必知道任何子类。
替换具有共同超类的类通常被称为“多态性”。
// 这将是我们的共同超类
class Cache {
get(key, defaultValue) {
let value = this._doGet(key);
if (value === undefined || value === null) {
return defaultValue;
}
return value;
}
set(key, value) {
if (key === undefined || key === null) {
throw new Error('Invalid argument');
}
this._doSet(key, value);
}
// 必须重写
// _doGet()
// _doSet()
}
// 子类不定义新的公共方法
// 公共接口完全在超类中定义
class ArrayCache extends Cache {
_doGet() {
// ...
}
_doSet() {
// ...
}
}
class LocalStorageCache extends Cache {
_doGet() {
// ...
}
_doSet() {
// ...
}
}
// 函数可以通过与超类接口进行交互，在任何 cache 上进行多态操作
function compute(cache) {
let cached = cache.get('result');
if (!cached) {
let result = // ...
cache.set('result', result);
}
// ...
}
compute(new ArrayCache()); // 通过超类接口使用数组 cache
compute(new LocalStorageCache()); // 通过超类接口使用本地存储的 cache
比语法糖更多
JavaScript 类语法通常被认为是语法糖，在很多方面确实如此，但也有真正的差异 – 我们可以用 ES6 classes 做 ES5 做到不到的事情。
静态属性被继承
ES5 不允许我们在构造函数之间创建真正的继承。 Object.create 可以创建一个普通对象，但不能创建一个函数对象。我们通过手动复制来伪造静态属性的继承。现在有了 ES6 classes ，我们得到一个子类构造函数和超类构造函数之间的真实原型链接。
// ES5
function B() {}
B.f = function () {};
function D() {}
D.prototype = Object.create(B.prototype);
D.f(); // error
// ES6
class B {
static f() {}
}
class D extends B {}
D.f(); // ok
内置构造函数可以被子类化
一些对象是外来的，不像普通的对象。例如，数组，调整其 length 属性大于最大整数索引值。在ES5中，当我们尝试对 Array 进行子类化时， new 运算符将为我们的子类分配一个普通对象，不是我们超类的外来对象。
// ES5
function D() {
Array.apply(this, arguments);
}
D.prototype = Object.create(Array.prototype);
var d = new D();
d[0] = 42;
d.length; // 0 - bad, no array exotic behavior
ES6 classes 通过更改何时和由谁分配对象来解决这个问题。在 ES5 中，对象在调用子类构造函数之前被分配，并且子类将该对象传递给超类构造函数。现在有了 ES6 classes ，在调用超类构造函数之前分配对象，并且超类使该对象可用于子类构造函数。这样，即使我们在子类中调用 new ， Array 也可以分配一个异乎寻常的对象。
// ES6
class D extends Array {}
let d = new D();
d[0] = 42;
d.length; // 1 - good, array exotic behavior
其他方面
还有其他一些不太明显的差异。类构造函数不能被当做函数调用。这样可以防止忘记用 new 来调用构造函数。此外，类构造函数的 prototype 属性无法重新分配。这可能有助于 JavaScript 引擎优化类对象。最后，类方法没有 prototype 属性。这可能是通过消除不必要的对象来节省内存。
富有想象力的方式使用新功能
这里和其他SitePoint文章中描述的许多 JavaScript 的新功能，社区现在正在尝试以 新的 和 富有想象力的方式使用这些功能。
通过 Proxies 实现多继承
这里有一个使用 proxies 的实验，一个 JavaScript 的新功能，实现多重继承。 JavaScript 的原型链只允许单一的继承。对象可以 委托 给另一个对象。Proxies 给我们一种方法来委托对多个其他对象的属性访问。
let transmitter = {
transmit() {}
};
let receiver = {
receive() {}
};
// 创建一个 proxy 对象，拦截属性访问并发送给每个父对象，
// 返回找到的第一个定义的值
let inheritsFromMultiple = new Proxy([transmitter, receiver], {
get: function(proxyTarget, propertyKey) {
const foundParent = proxyTarget.find(parent => parent[propertyKey] !== undefined);
return foundParent && foundParent[propertyKey];
}
});
inheritsFromMultiple.transmit(); // works
inheritsFromMultiple.receive(); // works
我们可以扩展这个和 classes 语法配合使用吗？一个类的 prototype (原型) 可以是一个 proxy(代理) ，它可以发送属性到多个其他原型上访问。
JavaScript社区现在正在努力。你能弄清楚吗？加入讨论并分享您的想法。
用 Class 工厂函数实现的多重继承
JavaScript社区一直在尝试的另一种方法是按需生成类，扩展一个变量超类。每个类仍然只有一个父类，但我们可以用有趣的方式把这些父母链在一起。
function makeTransmitterClass(Superclass = Object) {
return class Transmitter extends Superclass {
transmit() {}
};
}
function makeReceiverClass(Superclass = Object) {
return class Receiver extends Superclass
receive() {}
};
}
class InheritsFromMultiple extends makeTransmitterClass(makeReceiverClass()) {}
let inheritsFromMultiple = new InheritsFromMultiple();
inheritsFromMultiple.transmit(); // works
inheritsFromMultiple.receive(); // works
还有其他想象力的方法来使用这些功能吗？现在是时候把你的足迹留在JavaScript世界了。
结论
希望这篇文章让您了解了如何在 ES6 中使用类，并且已经揭开了围绕它们的一些术语的神秘性。不幸的是，在撰写本文时， 对类的支持不是很好 ，所以如果你想要尝试使用 ES6 中的类语法，你需要使用像 Babel 这样的转译器。尽管如此，我还是很想听听您对 classes 的看法，以及你是否是你会考虑使用的这个 ES6 特性，欢迎在下面的评论。
原文链接： https://www.sitepoint.com/object-oriented-javascript-deep-dive-es6-classes/
以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，也希望大家多多支持 码农网
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