09 Class 类

直至 ES6,JavaScript 终于有了“类”的概念,它简化了之前直接操作原型的语法,也是我最喜欢的新特性之一,但此类非彼类,它不同于熟知的如 Java 中的类,它本质上只是一颗语法糖。

Class 的基本语法

简介

ES6 的类完全可以看作构造函数的另一种写法,类的所有方法都定义在类的 prototype 属性上,类的数据类型就是函数,类本身就指向构造函数

class Point {
constructor() {}
toString() {}
}
typeof Point // function
Point === Point.prototype.constructor // true
// 等同于
Point.prorotype = {
constructor() {},
toString() {}
}

在类的实例上调用方法,其实就是调用原型上的方法。使用 Object.assign 方法可以方便向类添加多个方法。类的内部定义的方法都是不可枚举的(non-enumerable),这点与 ES5 表现不一致。

class Point {}
let p = new Point()
p.constructor === Point.prototype.constructor // true
Object.assign(Point.prototype, {
toString()
})

constructor

constructor 方法默认返回实例对象(即 this),不过完全可以指定返回另外一个对象。实例的属性除非显式定义在其本身(即 this 对象)上,否则都是定义在原型上

class Foo {
constructor() {
return Object.create(null)
}
}
new Foo() instanceof Foo // false
class Point {
constructor(x) {
this.x = x
}
toString() {}
}
const p = new Point(1)
p.hasOwnProperty('x') // true
p.hasOwnProperty('toString') // false
p.__proto__.hasOwnProperty('toString') // true

proto 是浏览器厂商添加的私有属性,应避免使用,在生产环境中,可以使用 Object.getPrototypeOf 方法来获取实例对象的原型。

Class 表达式

Class 可以使用表达式形式定义:

const MyClass = class Me {
getClassName() {
return Me.name
}
}
const inst = new MyClass()
inst.getClassName() // Me
Me.name // ReferenceError: Me is not defined

需要注意:上面定义的类的名字是 MyClass 而不是 Me,Me 只在 Class 的内部代码可用,指代当前类。如果 Class 内部没有用到 Me,则可以省略。同时,也可以写出立即执行 Class。

// 省略 Me
const MyClass = class {}
// 立即执行 Class
const p = new (class {})()

不存在变量提升

类不存在变量提升(hoist),这点与 ES5 完全不同。这与类的继承有关,因为要确保父类在子类之前定义,如果出现变量提升,则会出错。

// 确保父类在子类之前定义
const Foo = class {}
class Bar extends Foo {}

私有方法

利用 Symbol 值的唯一性将私有方法的名字命名为一个 Symbol 值,从而实现私有方法。

const bar = Symbol('bar')
class Point {
foo() {
this[bar]()
}
[bar]() {}
}

this 指向

类的方法内部如果含有 this,它将默认指向类的实例。但是,必须非常小心,一旦单独使用该方法,很可能会报错。

class Logger {
printName() {
this.print()
}
print() {
console.log('Hello')
}
}
const logger = new Logger()
const { printName } = logger
printName() // TypeError: Cannot read property 'print' of undefined

一种解决办法是在 constructor 里绑定 this。

class Logger {
constructor {
this.printName = this.printName.bind(this)
}
}

更巧妙的方式是使用 Proxy,在获取方法时自动绑定 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)
}
}
return new Proxy(target, handler)
}
const logger = selfish(new Logger())

new.target

ES6 为 new 命令引入了 new.target 属性,返回 new 命令所作用的构造函数。

function Person(name) {
if (new.target === Person) {
this.name = name
} else {
throw new Error('必须使用 new 生成实例')
}
}

需要注意:子类继承父类时 new.target 会返回子类。利用这个特点,可以写出不能独立独立使用而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()
}
}

Class 的继承

简介

Class 可以通过 extends 关键字实现继承,子类必须在 constructor 方法中调用 super 方法,否则新建实例时会报错。这是因为子类没有自己的 this 对象,而是继承父类的 this 对象,然后对其进行加工。如果不调用 super 方法,子类就得不到 this 对象。

class Point {}
class ColorPoint extends Point {
constructor() {}
}
const cp = new ColorPoint() // ReferenceError

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,实质是先创造父类的实例对象 this(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,则会被默认添加。且只有调用 super 之后才能使用 this 关键字

class ColorPoint extends Point {}
// 等同于
class ColorPoint extends Point {
constructor(...args) {
super(...args)
}
}

Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf 方法可以用来从子类上获取父类。因此,可以使用这个方法来判断一个类是否继承了另一个类。

Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Ponit // true

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。需要注意,super 虽然代表了父类的构造函数,但返回的是子类的实例,即 super 内部的 this 指向的是 ColorPoint,此时 super() 相当与 Point.prototype.constructor.call(this)

class A {
constructor() {
console.log(new.target.name)
}
}
class B extends A {
constructor() {
super()
}
}
new A() // A
new B() // B

上面的代码中,new.target 指向当前正在执行的函数,在 super 函数执行时,它指向的是子类的构造函数,即 super() 内部的 this 指向的是 B。

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。需要注意,由于普通方法中 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 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 1
const child = new Child()
child.myMethod(2) // instance 2
class A {
constructor() {
// 无法获得
this.p = 2
}
}
// 可以获得
A.prototype.p = 2

作为普通方法调用时,super 指向 A.prototype,所以 super.func() 相当于 A.prototype.func()。同时 super 会绑定子类的 this,super.func() 相当于 super.func.call(this)

由于绑定子类的 this,因此如果通过 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
}
}

上面的代码中,super.x 被赋值为 3,等同于对 this.x 赋值为 3。当读取 super.x 时,相当于读取的是 A.prototype.x,所以返回 undefined。

prototype 和 proto

在 ES5 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。

  • 子类的 __proto__ 属性表示构造函数的继承,总是指向父类。

  • 子类的 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 // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true

造成这样的结果是因为类的继承是按照下面的模式实现的:

// B 的实例继承 A 的实例
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype)
// B 的实例继承 A 的静态属性
Object.setPrototypeOf(B, A)

其中 Object.setPrototypeOf 的实现如下:

Object.setPrototypeOf = function(obj, proto) {
obj.__proto__ = proto
return obj
}

所以上面的代码等同如下:

Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype)
// 等同于
B.prototype.__proto__ = A.prototype
Object.setPrototypeOf(B, A)
// 等同于
B.__proto__ = A

两条原型链理解如下: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(prototype 属性)是父类的实例

extends 的继承目标

下面讨论三种特殊的继承情况。

第一种特殊情况,子类继承 Object 类:

class A extends Object {}
A.__proto__ === Object // true
A.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。

第二种特殊情况,不存在任何继承:

class A {}
A.__proto__ === Function.prototype // true
A.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。

第三种特殊情况,子类继承 null:

class A extends null {}
A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === undefined // true

这与第二种情况非常像。A 也是一个普通函数,所以直接继承 Function. prototype。但是,A 调用后返回的对象不继承任何方法,所以它的 __proto__ 指向 Function.prototype。

实例的 __proto__

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。

const p1 = new Point(2, 3)
const p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red')
p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true

Mixin 模式

Mixin 模式指的是将多个类的接口“混入”(mixin)另一个类,在 ES6 中的实现如下:

function mix(...mixins) {
class Mix {}
for (let mixin of mixins) {
copyProperties(Mix, mixin)
copyProperties(Mix.prototype, mixin.prototype)
}
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)
}
}
}

上面代码中的 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) {
// ...
}