Class

Class基本語法

概述

JavaScript語言的傳統方法是通過建構函式,定義並生成新物件。下面是一個例子。

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);

上面這種寫法跟傳統的面嚮物件語言(比如C++和Java)差異很大,很容易讓新學習這門語言的程式設計師感到困惑。

ES6提供了更接近傳統語言的寫法,引入了Class(類)這個概念,作為物件的模板。通過class關鍵字,可以定義類。基本上,ES6的class可以看作只是一個語法糖,它的絕大部分功能,ES5都可以做到,新的class寫法只是讓物件原型的寫法更加清晰、更像面向物件程式設計的語法而已。上面的程式碼用ES6的“類”改寫,就是下面這樣。

//定義類
class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }

  toString() {
    return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')';
  }
}

上面程式碼定義了一個“類”,可以看到裡面有一個constructor方法,這就是構造方法,而this關鍵字則代表實例物件。也就是說,ES5的建構函式Point,對應ES6的Point類的構造方法。

Point類除了構造方法,還定義了一個toString方法。注意,定義“類”的方法的時候,前面不需要加上function這個關鍵字,直接把函式定義放進去了就可以了。另外,方法之間不需要逗號分隔,加了會報錯。

ES6的類,完全可以看作建構函式的另一種寫法。

class Point {
  // ...
}

typeof Point // "function"
Point === Point.prototype.constructor // true

上面程式碼表明,類的資料型別就是函式,類本身就指向建構函式。

使用的時候,也是直接對類使用new命令,跟建構函式的用法完全一致。

class Bar {
  doStuff() {
    console.log('stuff');
  }
}

var b = new Bar();
b.doStuff() // "stuff"

建構函式的prototype屬性,在ES6的“類”上面繼續存在。事實上,類的所有方法都定義在類的prototype屬性上面。

class Point {
  constructor(){
    // ...
  }

  toString(){
    // ...
  }

  toValue(){
    // ...
  }
}

// 等同於

Point.prototype = {
  toString(){},
  toValue(){}
};

在類的實例上面呼叫方法,其實就是呼叫原型上的方法。

class B {}
let b = new B();

b.constructor === B.prototype.constructor // true

上面程式碼中,b是B類的實例,它的constructor方法就是B類原型的constructor方法。

由於類的方法都定義在prototype物件上面,所以類的新方法可以新增在prototype物件上面。Object.assign方法可以很方便地一次向類新增多個方法。

class Point {
  constructor(){
    // ...
  }
}

Object.assign(Point.prototype, {
  toString(){},
  toValue(){}
});

prototype物件的constructor屬性,直接指向“類”的本身,這與ES5的行為是一致的。

Point.prototype.constructor === Point // true

另外,類的內部所有定義的方法,都是不可列舉的(non-enumerable)。

class Point {
  constructor(x, y) {
    // ...
  }

  toString() {
    // ...
  }
}

Object.keys(Point.prototype)
// []
Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype)
// ["constructor","toString"]

上面程式碼中,toString方法是Point類內部定義的方法,它是不可列舉的。這一點與ES5的行為不一致。

var Point = function (x, y) {
  // ...
};

Point.prototype.toString = function() {
  // ...
};

Object.keys(Point.prototype)
// ["toString"]
Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype)
// ["constructor","toString"]

上面程式碼採用ES5的寫法,toString方法就是可列舉的。

類的屬性名,可以採用表示式。

let methodName = "getArea";
class Square{
  constructor(length) {
    // ...
  }

  [methodName]() {
    // ...
  }
}

上面程式碼中,Square類的方法名getArea,是從表示式得到的。

constructor方法

constructor方法是類的預設方法,通過new命令生成物件實例時,自動呼叫該方法。一個類必須有constructor方法,如果沒有顯式定義,一個空的constructor方法會被預設新增。

constructor() {}

constructor方法預設返回實例物件(即this),完全可以指定返回另外一個物件。

class Foo {
  constructor() {
    return Object.create(null);
  }
}

new Foo() instanceof Foo
// false

上面程式碼中,constructor函式返回一個全新的物件,結果導致實例物件不是Foo類的實例。

類的建構函式,不使用new是沒法呼叫的,會報錯。這是它跟普通建構函式的一個主要區別,後者不用new也可以執行。

class Foo {
  constructor() {
    return Object.create(null);
  }
}

Foo()
// TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new'

類的實例物件

生成類的實例物件的寫法,與ES5完全一樣,也是使用new命令。如果忘記加上new,像函式那樣呼叫Class,將會報錯。

// 報錯
var point = Point(2, 3);

// 正確
var point = new Point(2, 3);

與ES5一樣,實例的屬性除非顯式定義在其本身(即定義在this物件上),否則都是定義在原型上(即定義在class上)。

//定義類
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') // true
point.hasOwnProperty('y') // true
point.hasOwnProperty('toString') // false
point.__proto__.hasOwnProperty('toString') // true

上面程式碼中,xy都是實例物件point自身的屬性(因為定義在this變數上),所以hasOwnProperty方法返回true,而toString是原型物件的屬性(因為定義在Point類上),所以hasOwnProperty方法返回false。這些都與ES5的行為保持一致。

與ES5一樣,類的所有實例共享一個原型物件。

var p1 = new Point(2,3);
var p2 = new Point(3,2);

p1.__proto__ === p2.__proto__
//true

上面程式碼中,p1p2都是Point的實例,它們的原型都是Point.prototype,所以__proto__屬性是相等的。

這也意味著,可以通過實例的__proto__屬性為Class新增方法。

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"

上面程式碼在p1的原型上添加了一個printName方法,由於p1的原型就是p2的原型,因此p2也可以呼叫這個方法。而且,此後新建的實例p3也可以呼叫這個方法。這意味著,使用實例的__proto__屬性改寫原型,必須相當謹慎,不推薦使用,因為這會改變Class的原始定義,影響到所有實例。

不存在變數提升

Class不存在變數提升(hoist),這一點與ES5完全不同。

new Foo(); // ReferenceError
class Foo {}

上面程式碼中,Foo類使用在前,定義在後,這樣會報錯,因為ES6不會把類的宣告提升到程式碼頭部。這種規定的原因與下文要提到的繼承有關,必須保證子類在父類之後定義。

{
  let Foo = class {};
  class Bar extends Foo {
  }
}

上面的程式碼不會報錯,因為Bar繼承Foo的時候,Foo已經有定義了。但是,如果存在class的提升,上面程式碼就會報錯,因為class會被提升到程式碼頭部,而let命令是不提升的,所以導致Bar繼承Foo的時候,Foo還沒有定義。

Class表示式

與函式一樣,類也可以使用表示式的形式定義。

const MyClass = class Me {
  getClassName() {
    return Me.name;
  }
};

上面程式碼使用表示式定義了一個類。需要注意的是,這個類的名字是MyClass而不是MeMe只在Class的內部程式碼可用,指代當前類。

let inst = new MyClass();
inst.getClassName() // Me
Me.name // ReferenceError: Me is not defined

上面程式碼表示,Me只在Class內部有定義。

如果類的內部沒用到的話,可以省略Me,也就是可以寫成下面的形式。

const MyClass = class { /* ... */ };

採用Class表示式,可以寫出立即執行的Class。

let person = new class {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  sayName() {
    console.log(this.name);
  }
}('張三');

person.sayName(); // "張三"

上面程式碼中,person是一個立即執行的類的實例。

私有方法

私有方法是常見需求,但 ES6 不提供,只能通過變通方法模擬實現。

一種做法是在命名上加以區別。

class Widget {

  // 公有方法
  foo (baz) {
    this._bar(baz);
  }

  // 私有方法
  _bar(baz) {
    return this.snaf = baz;
  }

  // ...
}

上面程式碼中,_bar方法前面的下劃線,表示這是一個只限於內部使用的私有方法。但是,這種命名是不保險的,在類的外部,還是可以呼叫到這個方法。

另一種方法就是索性將私有方法移出模組,因為模組內部的所有方法都是對外可見的。

class Widget {
  foo (baz) {
    bar.call(this, baz);
  }

  // ...
}

function bar(baz) {
  return this.snaf = baz;
}

上面程式碼中,foo是公有方法,內部呼叫了bar.call(this, baz)。這使得bar實際上成為了當前模組的私有方法。

還有一種方法是利用Symbol值的唯一性,將私有方法的名字命名為一個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;
  }

  // ...
};

上面程式碼中,barsnaf都是Symbol值,導致第三方無法獲取到它們,因此達到了私有方法和私有屬性的效果。

this的指向

類的方法內部如果含有this,它預設指向類的實例。但是,必須非常小心,一旦單獨使用該方法,很可能報錯。

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

上面程式碼中,printName方法中的this,預設指向Logger類的實例。但是,如果將這個方法提取出來單獨使用,this會指向該方法執行時所在的環境,因為找不到print方法而導致報錯。

一個比較簡單的解決方法是,在構造方法中繫結this,這樣就不會找不到print方法了。

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

  // ...
}

另一種解決方法是使用箭頭函式。

class Logger {
  constructor() {
    this.printName = (name = 'there') => {
      this.print(`Hello ${name}`);
    };
  }

  // ...
}

還有一種解決方法是使用Proxy,獲取方法的時候,自動繫結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());

嚴格模式

類和模組的內部,預設就是嚴格模式,所以不需要使用use strict指定執行模式。只要你的程式碼寫在類或模組之中,就只有嚴格模式可用。

考慮到未來所有的程式碼,其實都是執行在模組之中,所以ES6實際上把整個語言升級到了嚴格模式。

name屬性

由於本質上,ES6的類只是ES5的建構函式的一層包裝,所以函式的許多特性都被Class繼承,包括name屬性。

class Point {}
Point.name // "Point"

name屬性總是返回緊跟在class關鍵字後面的類名。

Class的繼承

基本用法

Class之間可以通過extends關鍵字實現繼承,這比ES5的通過修改原型鏈實現繼承,要清晰和方便很多。

class ColorPoint extends Point {}

上面程式碼定義了一個ColorPoint類,該類通過extends關鍵字,繼承了Point類的所有屬性和方法。但是由於沒有部署任何程式碼,所以這兩個類完全一樣,等於複製了一個Point類。下面,我們在ColorPoint內部加上程式碼。

class ColorPoint extends Point {
  constructor(x, y, color) {
    super(x, y); // 呼叫父類的constructor(x, y)
    this.color = color;
  }

  toString() {
    return this.color + ' ' + super.toString(); // 呼叫父類的toString()
  }
}

上面程式碼中,constructor方法和toString方法之中,都出現了super關鍵字,它在這裡表示父類的建構函式,用來新建父類的this物件。

子類必須在constructor方法中呼叫super方法,否則新建實例時會報錯。這是因為子類沒有自己的this物件,而是繼承父類的this物件,然後對其進行加工。如果不呼叫super方法,子類就得不到this物件。

class Point { /* ... */ }

class ColorPoint extends Point {
  constructor() {
  }
}

let cp = new ColorPoint(); // ReferenceError

上面程式碼中,ColorPoint繼承了父類Point,但是它的建構函式沒有呼叫super方法,導致新建實例時報錯。

ES5的繼承,實質是先創造子類的實例物件this,然後再將父類的方法新增到this上面(Parent.apply(this))。ES6的繼承機制完全不同,實質是先創造父類的實例物件this(所以必須先呼叫super方法),然後再用子類的建構函式修改this

如果子類沒有定義constructor方法,這個方法會被預設新增,程式碼如下。也就是說,不管有沒有顯式定義,任何一個子類都有constructor方法。

constructor(...args) {
  super(...args);
}

另一個需要注意的地方是,在子類的建構函式中,只有呼叫super之後,才可以使用this關鍵字,否則會報錯。這是因為子類實例的構建,是基於對父類實例加工,只有super方法才能返回父類實例。

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; // 正確
  }
}

上面程式碼中,子類的constructor方法沒有呼叫super之前,就使用this關鍵字,結果報錯,而放在super方法之後就是正確的。

下面是生成子類實例的程式碼。

let cp = new ColorPoint(25, 8, 'green');

cp instanceof ColorPoint // true
cp instanceof Point // true

上面程式碼中,實例物件cp同時是ColorPointPoint兩個類的實例,這與ES5的行為完全一致。

類的prototype屬性和__proto__屬性

大多數瀏覽器的ES5實現之中,每一個物件都有__proto__屬性,指向對應的建構函式的prototype屬性。Class作為建構函式的語法糖,同時有prototype屬性和__proto__屬性,因此同時存在兩條繼承鏈。

(1)子類的__proto__屬性,表示建構函式的繼承,總是指向父類。

(2)子類prototype屬性的__proto__屬性,表示方法的繼承,總是指向父類的prototype屬性。

class A {
}

class B extends A {
}

B.__proto__ === A // true
B.prototype.__proto__ === A.prototype // true

上面程式碼中,子類B__proto__屬性指向父類A,子類Bprototype屬性的__proto__屬性指向父類Aprototype屬性。

這樣的結果是因為,類的繼承是按照下面的模式實現的。

class A {
}

class B {
}

// B的實例繼承A的實例
Object.setPrototypeOf(B.prototype, A.prototype);
const b = new B();

// B的實例繼承A的靜態屬性
Object.setPrototypeOf(B, A);
const b = new B();

《物件的擴展》一章給出過Object.setPrototypeOf方法的實現。

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

因此,就得到了上面的結果。

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

Object.setPrototypeOf(B, A);
// 等同於
B.__proto__ = A;

這兩條繼承鏈,可以這樣理解:作為一個物件,子類(B)的原型(__proto__屬性)是父類(A);作為一個建構函式,子類(B)的原型(prototype屬性)是父類的實例。

Object.create(A.prototype);
// 等同於
B.prototype.__proto__ = A.prototype;

Extends 的繼承目標

extends關鍵字後面可以跟多種型別的值。

class B extends A {
}

上面程式碼的A,只要是一個有prototype屬性的函式,就能被B繼承。由於函式都有prototype屬性(除了Function.prototype函式),因此A可以是任意函式。

下面,討論三種特殊情況。

第一種特殊情況,子類繼承Object類。

class A extends Object {
}

A.__proto__ === Object // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

這種情況下,A其實就是建構函式Object的複製,A的實例就是Object的實例。

第二種特殊情況,不存在任何繼承。

class A {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === Object.prototype // true

這種情況下,A作為一個基類(即不存在任何繼承),就是一個普通函式,所以直接繼承Funciton.prototype。但是,A呼叫後返回一個空物件(即Object實例),所以A.prototype.__proto__指向建構函式(Object)的prototype屬性。

第三種特殊情況,子類繼承null

class A extends null {
}

A.__proto__ === Function.prototype // true
A.prototype.__proto__ === undefined // true

這種情況與第二種情況非常像。A也是一個普通函式,所以直接繼承Funciton.prototype。但是,A呼叫後返回的物件不繼承任何方法,所以它的__proto__指向Function.prototype,即實質上執行了下面的程式碼。

class C extends null {
  constructor() { return Object.create(null); }
}

Object.getPrototypeOf()

Object.getPrototypeOf方法可以用來從子類上獲取父類。

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

因此,可以使用這個方法判斷,一個類是否繼承了另一個類。

super 關鍵字

super這個關鍵字,既可以當作函式使用,也可以當作物件使用。在這兩種情況下,它的用法完全不同。

第一種情況,super作為函式呼叫時,代表父類的建構函式。ES6 要求,子類的建構函式必須執行一次super函式。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
  }
}

上面程式碼中,子類B的建構函式之中的super(),代表呼叫父類的建構函式。這是必須的,否則 JavaScript 引擎會報錯。

注意,super雖然代表了父類A的建構函式,但是返回的是子類B的實例,即super內部的this指的是B,因此super()在這裡相當於A.prototype.constructor.call(this)

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

上面程式碼中,new.target指向當前正在執行的函式。可以看到,在super()執行時,它指向的是子類B的建構函式,而不是父類A的建構函式。也就是說,super()內部的this指向的是B

作為函式時,super()只能用在子類的建構函式之中,用在其他地方就會報錯。

class A {}

class B extends A {
  m() {
    super(); // 報錯
  }
}

上面程式碼中,super()用在B類的m方法之中,就會造成句法錯誤。

第二種情況,super作為物件時,在普通方法中,指向父類的原型物件;在靜態方法中,指向父類。

class A {
  p() {
    return 2;
  }
}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.p()); // 2
  }
}

let b = new B();

上面程式碼中,子類B當中的super.p(),就是將super當作一個物件使用。這時,super在普通方法之中,指向A.prototype,所以super.p()就相當於A.prototype.p()

這裡需要注意,由於super指向父類的原型物件,所以定義在父類實例上的方法或屬性,是無法通過super呼叫的。

class A {
  constructor() {
    this.p = 2;
  }
}

class B extends A {
  get m() {
    return super.p;
  }
}

let b = new B();
b.m // undefined

上面程式碼中,p是父類A實例的屬性,super.p就引用不到它。

如果屬性定義在父類的原型物件上,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();

上面程式碼中,屬性x是定義在A.prototype上面的,所以super.x可以取到它的值。

ES6 規定,通過super呼叫父類的方法時,super會繫結子類的this

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

上面程式碼中,super.print()雖然呼叫的是A.prototype.print(),但是A.prototype.print()會繫結子類Bthis,導致輸出的是2,而不是1。也就是說,實際上執行的是super.print.call(this)

由於繫結子類的this,所以如果通過super對某個屬性賦值,這時super就是this,賦值的屬性會變成子類實例的屬性。

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();

上面程式碼中,super.x賦值為3,這時等同於對this.x賦值為3。而當讀取super.x的時候,讀的是A.prototype.x,所以返回undefined

如果super作為物件,用在靜態方法之中,這時super將指向父類,而不是父類的原型物件。

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

var child = new Child();
child.myMethod(2); // instance 2

上面程式碼中,super在靜態方法之中指向父類,在普通方法之中指向父類的原型物件。

注意,使用super的時候,必須顯式指定是作為函式、還是作為物件使用,否則會報錯。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super); // 報錯
  }
}

上面程式碼中,console.log(super)當中的super,無法看出是作為函式使用,還是作為物件使用,所以 JavaScript 引擎解析程式碼的時候就會報錯。這時,如果能清晰地表明super的資料型別,就不會報錯。

class A {}

class B extends A {
  constructor() {
    super();
    console.log(super.valueOf() instanceof B); // true
  }
}

let b = new B();

上面程式碼中,super.valueOf()表明super是一個物件,因此就不會報錯。同時,由於super繫結Bthis,所以super.valueOf()返回的是一個B的實例。

最後,由於物件總是繼承其他物件的,所以可以在任意一個物件中,使用super關鍵字。

var obj = {
  toString() {
    return "MyObject: " + super.toString();
  }
};

obj.toString(); // MyObject: [object Object]

實例的__proto__屬性

子類實例的__proto__屬性的__proto__屬性,指向父類實例的__proto__屬性。也就是說,子類的原型的原型,是父類的原型。

var p1 = new Point(2, 3);
var p2 = new ColorPoint(2, 3, 'red');

p2.__proto__ === p1.__proto__ // false
p2.__proto__.__proto__ === p1.__proto__ // true

上面程式碼中,ColorPoint繼承了Point,導致前者原型的原型是後者的原型。

因此,通過子類實例的__proto__.__proto__屬性,可以修改父類實例的行為。

p2.__proto__.__proto__.printName = function () {
  console.log('Ha');
};

p1.printName() // "Ha"

上面程式碼在ColorPoint的實例p2上向Point類新增方法,結果影響到了Point的實例p1

原生建構函式的繼承

原生建構函式是指語言內建的建構函式,通常用來生成資料結構。ECMAScript的原生建構函式大致有下面這些。

  • Boolean()
  • Number()
  • String()
  • Array()
  • Date()
  • Function()
  • RegExp()
  • Error()
  • Object()

以前,這些原生建構函式是無法繼承的,比如,不能自己定義一個Array的子類。

function MyArray() {
  Array.apply(this, arguments);
}

MyArray.prototype = Object.create(Array.prototype, {
  constructor: {
    value: MyArray,
    writable: true,
    configurable: true,
    enumerable: true
  }
});

上面程式碼定義了一個繼承Array的MyArray類。但是,這個類的行為與Array完全不一致。

var colors = new MyArray();
colors[0] = "red";
colors.length  // 0

colors.length = 0;
colors[0]  // "red"

之所以會發生這種情況,是因為子類無法獲得原生建構函式的內部屬性,通過Array.apply()或者分配給原型物件都不行。原生建構函式會忽略apply方法傳入的this,也就是說,原生建構函式的this無法繫結,導致拿不到內部屬性。

ES5是先新建子類的實例物件this,再將父類的屬性新增到子類上,由於父類的內部屬性無法獲取,導致無法繼承原生的建構函式。比如,Array建構函式有一個內部屬性[[DefineOwnProperty]],用來定義新屬性時,更新length屬性,這個內部屬性無法在子類獲取,導致子類的length屬性行為不正常。

下面的例子中,我們想讓一個普通物件繼承Error物件。

var e = {};

Object.getOwnPropertyNames(Error.call(e))
// [ 'stack' ]

Object.getOwnPropertyNames(e)
// []

上面程式碼中,我們想通過Error.call(e)這種寫法,讓普通物件e具有Error物件的實例屬性。但是,Error.call()完全忽略傳入的第一個引數,而是返回一個新物件,e本身沒有任何變化。這證明了Error.call(e)這種寫法,無法繼承原生建構函式。

ES6允許繼承原生建構函式定義子類,因為ES6是先新建父類的實例物件this,然後再用子類的建構函式修飾this,使得父類的所有行為都可以繼承。下面是一個繼承Array的例子。

class MyArray extends Array {
  constructor(...args) {
    super(...args);
  }
}

var arr = new MyArray();
arr[0] = 12;
arr.length // 1

arr.length = 0;
arr[0] // undefined

上面程式碼定義了一個MyArray類,繼承了Array建構函式,因此就可以從MyArray生成陣列的實例。這意味著,ES6可以自定義原生資料結構(比如Array、String等)的子類,這是ES5無法做到的。

上面這個例子也說明,extends關鍵字不僅可以用來繼承類,還可以用來繼承原生的建構函式。因此可以在原生資料結構的基礎上,定義自己的資料結構。下面就是定義了一個帶版本功能的陣列。

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.revert();
x // [1, 2]

上面程式碼中,VersionedArray結構會通過commit方法,將自己的當前狀態存入history屬性,然後通過revert方法,可以撤銷當前版本,回到上一個版本。除此之外,VersionedArray依然是一個數組,所有原生的陣列方法都可以在它上面呼叫。

下面是一個自定義Error子類的例子。

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 // true
myerror.name // "MyError"
myerror.stack
// Error
//     at MyError.ExtendableError
//     ...

注意,繼承Object的子類,有一個行為差異

class NewObj extends Object{
  constructor(){
    super(...arguments);
  }
}
var o = new NewObj({attr: true});
console.log(o.attr === true);  // false

上面程式碼中,NewObj繼承了Object,但是無法通過super方法向父類Object傳參。這是因為ES6改變了Object建構函式的行為,一旦發現Object方法不是通過new Object()這種形式呼叫,ES6規定Object建構函式會忽略引數。

Class的取值函式(getter)和存值函式(setter)

與ES5一樣,在Class內部可以使用getset關鍵字,對某個屬性設定存值函式和取值函式,攔截該屬性的存取行為。

class MyClass {
  constructor() {
    // ...
  }
  get prop() {
    return 'getter';
  }
  set prop(value) {
    console.log('setter: '+value);
  }
}

let inst = new MyClass();

inst.prop = 123;
// setter: 123

inst.prop
// 'getter'

上面程式碼中,prop屬性有對應的存值函式和取值函式,因此賦值和讀取行為都被自定義了。

存值函式和取值函式是設定在屬性的descriptor物件上的。

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

上面程式碼中,存值函式和取值函式是定義在html屬性的描述物件上面,這與ES5完全一致。

Class 的 Generator 方法

如果某個方法之前加上星號(*),就表示該方法是一個 Generator 函式。

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

上面程式碼中,Foo類的Symbol.iterator方法前有一個星號,表示該方法是一個 Generator 函式。Symbol.iterator方法返回一個Foo類的預設遍歷器,for...of迴圈會自動呼叫這個遍歷器。

Class 的靜態方法

類相當於實例的原型,所有在類中定義的方法,都會被實例繼承。如果在一個方法前,加上static關鍵字,就表示該方法不會被實例繼承,而是直接通過類來呼叫,這就稱為“靜態方法”。

class Foo {
  static classMethod() {
    return 'hello';
  }
}

Foo.classMethod() // 'hello'

var foo = new Foo();
foo.classMethod()
// TypeError: foo.classMethod is not a function

上面程式碼中,Foo類的classMethod方法前有static關鍵字,表明該方法是一個靜態方法,可以直接在Foo類上呼叫(Foo.classMethod()),而不是在Foo類的實例上呼叫。如果在實例上呼叫靜態方法,會丟擲一個錯誤,表示不存在該方法。

父類的靜態方法,可以被子類繼承。

class Foo {
  static classMethod() {
    return 'hello';
  }
}

class Bar extends Foo {
}

Bar.classMethod(); // 'hello'

上面程式碼中,父類Foo有一個靜態方法,子類Bar可以呼叫這個方法。

靜態方法也是可以從super物件上呼叫的。

class Foo {
  static classMethod() {
    return 'hello';
  }
}

class Bar extends Foo {
  static classMethod() {
    return super.classMethod() + ', too';
  }
}

Bar.classMethod();

Class的靜態屬性和實例屬性

靜態屬性指的是Class本身的屬性,即Class.propname,而不是定義在實例物件(this)上的屬性。

class Foo {
}

Foo.prop = 1;
Foo.prop // 1

上面的寫法為Foo類定義了一個靜態屬性prop

目前,只有這種寫法可行,因為ES6明確規定,Class內部只有靜態方法,沒有靜態屬性。

// 以下兩種寫法都無效
class Foo {
  // 寫法一
  prop: 2

  // 寫法二
  static prop: 2
}

Foo.prop // undefined

ES7有一個靜態屬性的提案,目前Babel轉碼器支援。

這個提案對實例屬性和靜態屬性,都規定了新的寫法。

(1)類的實例屬性

類的實例屬性可以用等式,寫入類的定義之中。

class MyClass {
  myProp = 42;

  constructor() {
    console.log(this.myProp); // 42
  }
}

上面程式碼中,myProp就是MyClass的實例屬性。在MyClass的實例上,可以讀取這個屬性。

以前,我們定義實例屬性,只能寫在類的constructor方法裡面。

class ReactCounter extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }
}

上面程式碼中,構造方法constructor裡面,定義了this.state屬性。

有了新的寫法以後,可以不在constructor方法裡面定義。

class ReactCounter extends React.Component {
  state = {
    count: 0
  };
}

這種寫法比以前更清晰。

為了可讀性的目的,對於那些在constructor裡面已經定義的實例屬性,新寫法允許直接列出。

class ReactCounter extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = {
      count: 0
    };
  }
  state;
}

(2)類的靜態屬性

類的靜態屬性只要在上面的實例屬性寫法前面,加上static關鍵字就可以了。

class MyClass {
  static myStaticProp = 42;

  constructor() {
    console.log(MyClass.myStaticProp); // 42
  }
}

同樣的,這個新寫法大大方便了靜態屬性的表達。

// 老寫法
class Foo {
}
Foo.prop = 1;

// 新寫法
class Foo {
  static prop = 1;
}

上面程式碼中,老寫法的靜態屬性定義在類的外部。整個類生成以後,再生成靜態屬性。這樣讓人很容易忽略這個靜態屬性,也不符合相關程式碼應該放在一起的程式碼組織原則。另外,新寫法是顯式宣告(declarative),而不是賦值處理,語義更好。

類的私有屬性

目前,有一個提案,為class加了私有屬性。方法是在屬性名之前,使用#表示。

class Point {
  #x;

  constructor(x = 0) {
    #x = +x;
  }

  get x() { return #x }
  set x(value) { #x = +value }
}

上面程式碼中,#x就表示私有屬性x,在Point類之外是讀取不到這個屬性的。還可以看到,私有屬性與實例的屬性是可以同名的(比如,#xget x())。

私有屬性可以指定初始值,在建構函式執行時進行初始化。

class Point {
  #x = 0;
  constructor() {
    #x; // 0
  }
}

之所以要引入一個新的字首#表示私有屬性,而沒有采用private關鍵字,是因為 JavaScript 是一門動態語言,使用獨立的符號似乎是唯一的可靠方法,能夠準確地區分一種屬性是私有屬性。另外,Ruby 語言使用@表示私有屬性,ES6 沒有用這個符號而使用#,是因為@已經被留給了 Decorator。

該提案只規定了私有屬性的寫法。但是,很自然地,它也可以用來寫私有方法。

class Foo {
  #a;
  #b;
  #sum() { return #a + #b; }
  printSum() { console.log(#sum()); }
  constructor(a, b) { #a = a; #b = b; }
}

new.target屬性

new是從建構函式生成實例的命令。ES6為new命令引入了一個new.target屬性,(在建構函式中)返回new命令作用於的那個建構函式。如果建構函式不是通過new命令呼叫的,new.target會返回undefined,因此這個屬性可以用來確定建構函式是怎麼呼叫的。

function Person(name) {
  if (new.target !== undefined) {
    this.name = name;
  } else {
    throw new Error('必須使用new生成實例');
  }
}

// 另一種寫法
function Person(name) {
  if (new.target === Person) {
    this.name = name;
  } else {
    throw new Error('必須使用new生成實例');
  }
}

var person = new Person('張三'); // 正確
var notAPerson = Person.call(person, '張三');  // 報錯

上面程式碼確保建構函式只能通過new命令呼叫。

Class內部呼叫new.target,返回當前Class。

class Rectangle {
  constructor(length, width) {
    console.log(new.target === Rectangle);
    this.length = length;
    this.width = width;
  }
}

var obj = new Rectangle(3, 4); // 輸出 true

需要注意的是,子類繼承父類時,new.target會返回子類。

class Rectangle {
  constructor(length, width) {
    console.log(new.target === Rectangle);
    // ...
  }
}

class Square extends Rectangle {
  constructor(length) {
    super(length, length);
  }
}

var obj = new Square(3); // 輸出 false

上面程式碼中,new.target會返回子類。

利用這個特點,可以寫出不能獨立使用、必須繼承後才能使用的類。

class Shape {
  constructor() {
    if (new.target === Shape) {
      throw new Error('本類不能實例化');
    }
  }
}

class Rectangle extends Shape {
  constructor(length, width) {
    super();
    // ...
  }
}

var x = new Shape();  // 報錯
var y = new Rectangle(3, 4);  // 正確

上面程式碼中,Shape類不能被實例化,只能用於繼承。

注意,在函式外部,使用new.target會報錯。

Mixin模式的實現

Mixin模式指的是,將多個類的介面“混入”(mix in)另一個類。它在ES6的實現如下。

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);
    }
  }
}

上面程式碼的mix函式,可以將多個物件合成為一個類。使用的時候,只要繼承這個類即可。

class DistributedEdit extends mix(Loggable, Serializable) {
  // ...
}

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