JavaScript中的面向对象（object-oriented）编程

摘要：对象在中，除了数字字符串布尔值这几个简单类型外，其他的都是对象。那么在函数对象中，这两个属性的有什么区别呢表示该函数对象的原型表示使用来执行该函数时这种函数一般成为构造函数，后面会讲解，新创建的对象的原型。这时的函数通常称为构造函数。。

本文原发于我的个人博客，经多次修改后发到sf上。本文仍在不断修改中，最新版请访问个人博客。

最近工作一直在用nodejs做开发，有了nodejs，前端、后端、脚本全都可以用javascript搞定，很是方便。但是javascript的很多语法，比如对象，就和我们常用的面向对象的编程语言不同；看某个javascript开源项目，也经常会看到使用this关键字，而这个this关键字在javascript中因上下文不同而意义不同；还有让人奇怪的原型链。这些零零碎碎的东西加起来就很容易让人不知所措，所以，有必要对javascript这门语言进行一下深入了解。

我这篇文章主要想说说如何在javascript中进行面向对象的编程，同时会讲一些javascript这门语言在设计之初的理念。下面让我们开始吧。

首先强调一下，我们现在广泛使用的javascript都是遵循了ECMAScript 5.1标准的，正在制定中的版本为6.0，这个版本变化很大，增加了很多新的语法与函数，大家可以去Mozilla Developer Network上查看。

javascript1.0 最初是由网景公司的Brendan Eich在1995年5月花了十天搞出来的，Eich的目标是设计出一种即轻量又强大的语言，所以Eich充分借鉴了其他编程语言的特性，比如Java的语法(syntax)、Scheme的函数(function)、Self的原型继承(prototypal inheritance)、Perl的正则表达式等。

其中值得一提的是，为什么继承借鉴了Self语言的原型机制而不是Java的类机制？首先我们要知道：

Self的原型机制是靠运行时的语义

Java的类机制是靠编译时的类语法

Javascript1.0的功能相对简单，为了在今后不断丰富javascript本身功能的同时保持旧代码的兼容性，javascript通过改变运行时的支持来增加新功能，而不是通过修改javascript的语法，这就保证了旧代码的兼容性。这也就是javascript选择基于运行时的原型机制的原因。

wikipedia这样描述到：JavaScript is classified as a prototype-based scripting language with dynamic typing and first-class functions。这些特性使得javascript是一种多范式的解释性编程语言，支持面向对象、命令式(imperative)、函数式(functional)编程风格。

在javascript中，除了数字、字符串、布尔值（true/false）、undefined这几个简单类型外，其他的都是对象。

数字、字符串、布尔值这些简单类型都是不可变量，对象是可变的键值对的集合(mutable keyed conllections)，对象包括数组Array、正则表达式RegExp、函数Function，当然对象Object也是对象。

对象在javascript中说白了就是一系列的键值对。键可以是任何字符串，包括空串；值可以是除了undefined以外的任何值。在javascript中是没有类的概念(class-free)的，但是它有一个原型链(prototype linkage)。javascript对象通过这个链来实现继承关系。

javascript中有一些预定义对象，像是Object、Function、Date、Number、String、Array等。

javascript中的每种类型的对象都可以采用字面量(literal)的方式创建。

对于Object对象，可以使用对象字面量(Object literal)来创建，例如：

var empty_object = {};//创建了一个空对象
//创建了一个有两个属性的对象
var stooge = {
    "first-name": "Jerome",
    "last-name": "Howard"
};

当然，也可以用new Object()或Object.create()的方式来创建对象。

对于Function、Array对象都有其相应的字面量形式，后面会讲到，这里不再赘述。

javascript中的每个对象都隐式含有一个[[prototype]]属性，这是ECMAScript中的记法，目前各大浏览器厂商在实现自己的javascript解释器时，采用的记法是__proto__，也就是说每个对象都隐式包含一个__proto__属性。举个例子：

var foo = {
    x: 10,
    y: 20
};

foo这个对象在内存中的存储结构大致是这样的：

当有多个对象时，通过__proto__属性就能够形成一条原型链。看下面的例子：

var a = {
    x: 10,
    calculate: function (z) {
        return this.x + this.y + z;
    }
};
var b = {
    y: 20,
    __proto__: a
};
var c = {
    y: 30,
    __proto__: a
};
// call the inherited method
b.calculate(30); // 60
c.calculate(40); // 80

上面的代码在声明对象b、c时，指明了它们的原型为对象a（a的原型默认指向Object.prototye，Object.prototype这个对象的原型指向null），这几个对象在内存中的结构大致是这样的：

这里需要说明一点，我们如果想在声明对象时指定它的原型，一般采用Object.create()方法，这样效率更高。
除了我们这里说的__proto__属性，相信大家平常更常见的是prototype属性。比如，Date对象中没有加几天的函数，那么我们可以这么做：

Date.prototype.addDays = function(n) {
    this.setDate(this.getDate() + n);
}

那么以后所有的Date对象都拥有addDays方法了（后面讲解继承是会解释为什么）。那么__proto__属性与prototype属性有什么区别呢？

  
javascript的每个对象都有__proto__属性，但是只有函数对象有prototype属性。

那么在函数对象中， 这两个属性的有什么区别呢？

__proto__表示该函数对象的原型

prototype表示使用new来执行该函数时（这种函数一般成为构造函数，后面会讲解），新创建的对象的原型。例如：

var d = new Date();
d.__proto__ === Date.prototype; //这里为true

看到这里，希望大家能够理解这两个属性的区别了。

在javascript，原型和函数是最重要的两个概念，上面说完了原型，下面说说函数对象。

首先，函数在javascript中无非也是个对象，可以作为value赋值给某个变量，唯一不同的是函数能够被执行。

使用对象字面量方式创建的对象的__proto__属性指向Object.prototype(Object.prototype的__proto__属性指向null)；使用函数字面量创建的对象的__proto__属性指向Function.prototype(Function.prototype对象的__proto__属性指向Object.prototype)。

函数对象除了__proto__这个隐式属性外，还有两个隐式的属性：

函数的上下文(function’s context)

实现函数的代码(the code that implements the function’s behavior)

和对象字面量一样，我们可以使用函数字面量(function literal)来创建函数。类似于下面的方式：

//使用字面量方式创建一个函数，并赋值给add变量
var add = function (a, b) { 
    return a + b;
};

一个函数字面量有四个部分：

function关键字，必选项。

函数名，可选项。上面的示例中就省略了函数名。

由圆括号括起来的一系列参数，必选项。

由花括号括起来的一系列语句，必选项。该函数执行时将会执行这些语句。

一个函数在被调用时，除了声明的参数外，还会隐式传递两个额外的参数：this与arguments。

this在OOP中很重要，this的值随着调用方式的不同而不同。javascript中共有四种调用方式：

method invocation pattern。当函数作为某对象一个属性调用时，this指向这个对象。this赋值过程发生在函数调用时（也就是运行时），这叫做late binding

function invocation pattern。当函数不作为属性调用时，this指向全局对象，这是个设计上的错误，正确的话，内部函数的this应该指向外部函数。可以通过在函数中定义一个变量来解决这个问题。

var add = function(a, b) {return a+b;}
var obj = {
    value: 3,
    double: function() {
        var self = this;//把this赋值给了self
        this.value = add(self.value, self.value);
    }
}
obj.double(); //obj.value现在为6

construct invocation pattern。javascript是一门原型继承语言，这也就意味着对象可以直接从其他对象中继承属性，没有类的概念。这和java中的继承不一样。但是javascript提供了一种类似与java创建对象的语法。当一个函数用new来调用时，this指向新创建的对象。这时的函数通常称为构造函数。

apply invocation pattern。使用函数对象的apply方法来执行时，this指向apply的第一个参数。

除了this外，函数在调用是额外传入的另一个参数是arguments。它是函数内部的一个变量，包含函数调用处的所有参数，甚至包含函数定义时没有的参数。

var sum = function () { 
    var i, sum = 0;
    for (i = 0; i < arguments.length; i += 1) {
        sum += arguments[i];
    }
    return sum;
};
sum(4, 8, 15, 16, 23, 42); // 108

需要注意的是，这里的arguments不是一个数组，它只是一个有length属性的类数组对象(Array-like)，它并不拥有数组的其他方法。

关于对象，最后说一下数组，javascript中的数组和平常编程中的数组不大一样。

数组是一种在内存中线性分配的数据结构，通过下标计算出元素偏移量，从而取出元素。数组应该是一个快速存取的数据结构，但是在javascript中，数组不具备这种特性。

数组在javascript中一个具有传统数组特性的对象，这种对象能够把数组下标转为字符串，然后把这个字符串作为对象的key，最后对取出对应该key的value（这又一次说明了对象在javascript中就是一系列键值对）。

虽然javascript中的数组没有传统语言中的数组那么快，但是由于javascript是弱类型的语言，所以javascript中的数组可以存放任何值。此外Array有很多实用的方法，大家可以去MDN Array查看。

javascript也为数组提供了很方便的字面量(Array Literal)定义方式：

var arr = [1,2,3]

通过数组字面量创建的数组对象的__proto__指向Array.prototype。

在Java中，对象是某个类的实例，一个类可以从另一个类中继承。但是在基于原型链的javascript中，对象可以直接从另一个对象创建。

在上面讲解对象时，我们知道了在创建一个对象时，该对象会自动赋予一个__proto__属性，使用各种类型的字面量(Literal)时，javascript解释器自动为__proto__进行了赋值。当我们在javascript执行使用new操作符创建对象时，javascript解释器在构造函数时，同时会执行类似于下面的语句

     this.__proto__ = {constructor: this};

新创建的对象都会有一个__proto__属性，这个属性有一个constructor属性，并且这个属性指向这个新对象。举个例子：

var d = new Date()
d.__proto__.constructor === Date //这里为true

如果new不是一个操作符，而是一个函数的话，它的实现类似于下面的代码：

Function.prototype.new =  function () {
    // Create a new object that inherits from the constructor"s prototype.
    var that = Object.create(this.prototype);
    // Invoke the constructor, binding –this- to the new object.
    var other = this.apply(that, arguments);
    // If its return value isn"t an object, substitute the new object.
    return (typeof other === "object" && other) || that;
};

之前也说了，基于原型的继承机制是根据运行时的语义决定的，这就给我们提供了很大的便利。比如，我们想为所有的Array添加一个map函数，那么我们可以这么做：

Array.prototype.map = function(f) {
    var newArr = [];
    for(i=0; i

因为所有的数组对象的__proto__都指向Array.prototype对象，所以我们为这个对象增加方法，那么所有的数组对象就都拥有了这个方法。

javascript解释器会顺着原型链查看某个方法或属性。如果想查看某对象的是否有某个属性，可以使用Object.prototype.hasOwnProperty方法。

总结

通过上面多次讲解，希望大家对对象在javascript中就是一系列的键值对、原型与函数这三个概念有更加深刻的认识，使用javascript来写前端、后端与脚本。在React.js 2015大会上，Facebook公布了即将开源的React Native，这意味着今后我们可以用javascript来写IOS、Android的原生应用了，这可真是learn-once, write-anywhere。相信随着ECMAScript 6的发布，javascript这门语言还会有一系列翻天覆地的变化，Stay Tuned。:-)

参考


JavaScript. The core

《Javascript: The Good Parts》强烈建议大家去看这个书。