ES6之Class
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Jun 13, 2018
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JavaScript
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Class
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简介
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。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。
// ES5写法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);// ES6写法class Point { constructor(x, y) { this.x = x; this.y = y; } toString() { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'; }}
类的数据类型就是函数,类本身就指向构造函数。在类的实例上面调用方法,其实就是调用原型上的方法。ES6 的类,完全可以看作构造函数的另一种写法。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 Point { // ...}typeof Point // "function"Point === Point.prototype.constructor // trueclass B {}let b = new B();b.constructor === B.prototype.constructor // true
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(){}});Point.prototype.constructor === Point // true
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。ES6 的类的内部所有定义的方法,都是不可枚举的(non-enumerable),但是 ES5 的写法是可枚举的。
var Point = function (x, y) { // ...};Point.prototype.toString = function() { // ...};Object.keys(Point.prototype)// ["toString"]Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype)// ["constructor","toString"]
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。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
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
与 ES5 一样,类的所有实例共享一个原型对象。这也意味着,可以通过实例的proto属性为“类”添加方法。但必须相当谨慎,不推荐使用,因为这会改变“类”的原始定义,影响到所有实例。
var p1 = new Point(2,3);var p2 = new Point(3,2);p1.__proto__ === p2.__proto__ //true
__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。
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。
类的属性名,可以采用表达式。——参考Symbol 章节
let methodName = 'getArea';class Square { constructor(length) { // ... } [methodName]() { // ... }}
与函数一样,类也可以使用表达式的形式定义。表达式左侧的变量是外部类名,右侧的变量只能内部使用,也可省略。同理,也可以写成一个立即执行的类实例。
const MyClass = class Me { getClassName() { return Me.name; }};let inst = new MyClass();inst.getClassName() // MeMe.name // ReferenceError: Me is not definedlet person = new class { constructor(name) { this.name = name; } sayName() { console.log(this.name); }}('张三');person.sayName(); // "张三"
注意点 (1)严格模式:类和模块的内部,默认就是严格模式,而且只有严格模式可用。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:因为 class 可以继承,所以 class 不存在变量提升。
(3)name 属性: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。箭头函数内部的 this 总是指向定义时所在的对象。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。
class Obj { constructor() { this.getThis = () => this; }}const myObj = new Obj();myObj.getThis() === myObj // true
还有一种解决方法是使用 Proxy,获取方法的时候,自动绑定 this。(跳过)
实例属性及新写法
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。属性定义在类的头部,看上去比较整齐,一眼就能看出这个类有哪些实例属性。
class IncreasingCounter { _count = 0; //等效于 constructor() { this._count = 0; } get value() { console.log('Getting the current value!'); return this._count; } increment() { this._count++; }}
静态方法和静态属性
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”。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
父类的静态方法,可以被子类继承。静态方法也是可以从 super 对象上调用的。
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。ES6 明确规定,Class 内部只有静态方法,没有静态属性。
class Foo {}Foo.prop = 1;Foo.prop // 1
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。新写法是显式声明(declarative),而不是赋值处理,语义更好。
class MyClass { static myStaticProp = 42; constructor() { console.log(MyClass.myStaticProp); // 42 }}
私有方法和私有属性
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。
现有的解决方案
一种做法是在命名上加以区别。在方法前面加下划线(如
_bar
),表示这是一个只限于内部使用的私有方法。但在类的外部,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。公开方法内部调用了被移除 class 的方法,即被移除的方法看做是私有方法。
class Widget { foo (baz) { bar.call(this, baz); } // ...}function bar(baz) { return this.snaf = baz;}
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。但是也不是绝对不行,Reflect.ownKeys()依然可以拿到它们。——我觉得比第二个方法好,毕竟 this 等信息是共享的。
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; } // ...};
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,不仅可以写私有属性,还可以用来写私有方法。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。
class Point { #x; constructor(x = 0) { this.#x = +x; } get x() { return this.#x; } set x(value) { this.#x = +value; } #sum(a, b) { return a + b; }}const counter = new Point();counter.#x // 报错counter.#x = 42 // 报错
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。
私有属性 x 也可以设置 getter 和 setter 方法,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 Counter { #xValue = 0; #privateValue = 42; get #x() { return #xValue; } set #x(value) { this.#xValue = value; } static getPrivateValue(foo) { return foo.#privateValue; }}Foo.getPrivateValue(new Foo()); // 42
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。
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。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 内部调用 new.target,返回当前 Class。子类继承父类时,new.target 会返回子类。
在函数外部,使用 new.target 会报错。
继承
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。
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,即只有调用 super 之后,才可以使用 this 关键字,否则会报错。——super 必须在 constructor 方法中的第一行
class Point { /* ... */ }class ColorPoint extends Point { constructor() { }}let 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); }}let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');cp instanceof ColorPoint // truecp instanceof Point // true
实例同时是父子两个类的实例,Object.getPrototypeOf 方法可以用来从子类上获取父类,来判断一个类是否继承了另一个类。
Object.getPrototypeOf(ColorPoint) === Point // true
ES5 中的继承
function Super() {}function Sub() {}Sub.prototype = new Super();Sub.prototype.constructor = Sub;var sub = new Sub();Sub.prototype.constructor === Sub; // ② truesub.constructor === Sub; // ④ truesub.__proto__ === Sub.prototype; // ⑤ trueSub.prototype.__proto__ == Super.prototype; // ⑦ true
ES6 中的继承
class Super {}class Sub extends Super {}var sub = new Sub();Sub.prototype.constructor === Sub; // ② truesub.constructor === Sub; // ④ truesub.__proto__ === Sub.prototype; // ⑤ trueSub.__proto__ === Super; // ⑥ trueSub.prototype.__proto__ === Super.prototype; // ⑦ true
ES6 和 ES5 的继承是一模一样的,只是多了 class 和 extends ,ES6 的子类和父类,子类原型和父类原型,通过proto 连接。
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。 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)。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 { constructor() { console.log(new.target.name); }}class B extends A { constructor() { super(); }}new A() // Anew B() // 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。 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 // undefinedb.p // 2
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.p = 2;
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。 所以如果通过 super 对某个属性赋值,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();
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。
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,即
console.log(super);
会报错。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]
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
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。
extends 关键字后面可以跟多种类型的值,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。
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
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。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等方式都不行。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。
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。
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
注意,继承 Object 的子类,有一个行为差异。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。
class NewObj extends Object{ constructor(){ super(...arguments); }}var o = new NewObj({attr: true});o.attr === true // false
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。它的最简单是通过扩展运算符(…)来合成一个新对象。
通过此方式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,即实现多重继承???