前端基础进阶（十一）：详解面向对象、构造函数、原型与原型链

对象的定义

在ECMAScript-262中，对象被定义为“ 无序属性的集合，其属性可以包含基本值，对象或者函数 ”。

也就是说，在JavaScript中，对象无非就是由一些列无序的key-value对组成。其中value可以是基本值，对象或者函数。

// 这里的person就是一个对象
var person = {
    name: 'Tom',
    age: 18,
    getName: function() {},
    parent: {}
}

创建对象

可以通过new的方式创建一个对象。

var obj = new Object();

也可以通过对象字面量的形式创建一个简单的对象。

var obj = {};

想要给简单对象添加方法时，可以这样表示，

// 可以这样
var person = {};
person.name = "TOM";
person.getName = function() {
    return this.name;
}

// 也可以这样
var person = {
    name: "TOM",
    getName: function() {
        return this.name;
    }
}

访问对象的属性和方法

假如有一个简单的对象如下：

var person = {
    name: 'TOM',
    age: '20',
    getName: function() {
        return this.name
    }
}

想要访问它的name属性时，可以用如下两种方式访问。

person.name

// 或者
person['name']

如果想要访问的属性名是一个变量时，常常会使用第二种方式。例如我们要同时访问person的name与age，可以这样写：

['name', 'age'].forEach(function(item) {
    console.log(person[item]);
})

工厂模式

使用上面的方式创建对象虽然简单，但是在很多时候并不能满足需求。以person对象为例，假如在实际开发中，不仅仅需要一个名字叫做TOM的person对象，同时还需要另外一个名为Jake的person对象，虽然它们有很多相似之处，但是不得不重复写两次。

var perTom = {
    name: 'TOM',
    age: 20,
    getName: function() {
        return this.name
    }
};

var perJake = {
    name: 'Jake',
    age: 22,
    getName: function() {
        return this.name
    }
}

很显然这并不是合理的方式，当相似对象太多时，大家都会崩溃掉。

可以使用工厂模式解决这个问题。顾名思义，工厂模式就是我们提供一个模子，然后通过这个模子复制出需要的对象。需要多少个，就复制多少个。

var createPerson = function(name, age) {

    // 声明一个中间对象，该对象就是工厂模式的模子
    var o = new Object();

    // 依次添加我们需要的属性与方法
    o.name = name;
    o.age = age;
    o.getName = function() {
        return this.name;
    }

    return o;
}

// 创建两个实例
var perTom = createPerson('TOM', 20);
var PerJake = createPerson('Jake', 22);

工厂模式帮助我们解决了重复代码上的麻烦，让我们可以写很少的代码，就能够创建很多个person对象。但是这里还有两个麻烦，需要我们注意。

第一个麻烦就是：没有办法识别对象实例的类型。我们可以使用 instanceof 识别对象的类型，如下例子：

var obj = {};
var foo = function() {}

console.log(obj instanceof Object);  // true
console.log(foo instanceof Function); // true

因此在工厂模式的基础上，我们需要使用构造函数的方式来解决这个麻烦。

构造函数

在JavaScript中，new关键字可以让一个函数变得与众不同。通过下面的例子，我们来一探 new关键字的神奇之处。

function demo() {
    console.log(this);
}

demo();  // window
new demo();  // demo

为了能够直观地感受它们不同，建议大家动手实践观察一下。很显然，使用new之后，函数内部发生了事情，让this指向改变。new关键字到底做了什么？

// 先一本正经的创建一个构造函数，其实该函数与普通函数并无区别
var Person = function(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.getName = function() {
        return this.name;
    }
}

// 将构造函数以参数形式传入
function New(func) {

    // 声明一个中间对象，该对象为最终返回的实例
    var res = {};
    if (func.prototype !== null) {

        // 将实例的原型指向构造函数的原型
        res.__proto__ = func.prototype;
    }

    // ret为构造函数执行的结果，这里通过apply，将构造函数内部的this指向修改为指向res，即为实例对象
    var ret = func.apply(res, Array.prototype.slice.call(arguments, 1));

    // 当我们在构造函数中明确指定了返回对象时，那么new的执行结果就是该返回对象
    if ((typeof ret === "object" || typeof ret === "function") && ret !== null) {
        return ret;
    }

    // 如果没有明确指定返回对象，则默认返回res，这个res就是实例对象
    return res;
}

// 通过new声明创建实例，这里的p1，实际接收的正是new中返回的res
var p1 = New(Person, 'tom', 20);
console.log(p1.getName());

// 当然，这里也可以判断出实例的类型了
console.log(p1 instanceof Person); // true

JavaScript内部再通过其他的一些特殊处理，将var p1 = New(Person, 'tom', 20) 等效于var p1 = new Person('tom', 20)。就是我们认识的new关键字了。具体怎么处理的，我也不知道，别刨根问底了，一直回答下去我太难了！

为了能够判断实例与对象的关系，我们使用构造函数来搞定。

var Person = function(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.getName = function() {
        return this.name;
    }
}

var p1 = new Person('Ness', 20);
console.log(p1.getName());  // Ness

console.log(p1 instanceof Person); // true

关于构造函数，如果你暂时不能够理解new的具体实现，就先记住下面这几个结论：

与普通函数相比，构造函数并没有任何特别的地方，首字母大写只是我们约定的小规定，用于区分普通函数。
new关键字让构造函数具有了与普通函数不同的许多特点，而new的过程中，执行了如下过程：
1. 声明一个中间对象；
2. 将该中间对象的原型指向构造函数的原型；
3. 将构造函数的this，指向该中间对象；
4. 返回该中间对象，即返回实例对象。

原型

构造函数虽然解决了判断实例类型的问题，但终究是一个对象复制的过程。跟工厂模式颇有相似之处。也就是说，当我们声明了100个person对象，就有100个getName方法被重新生成。

每一个getName方法实现的功能其实是一模一样的，但由于分别属于不同的实例，就不得不一直不停的为getName分配空间。这就是工厂模式存在的第二个麻烦。

显然这是不合理的。我们期望的是，既然都是实现同一个功能，那么能不能就让每一个实例对象都访问同一个方法？当然能，这就是原型对象要帮我们解决的问题了。

每创建一个函数，都有一个prototype属性，该属性指向一个对象。这个对象，就是我们这里说的原型对象。

创建对象时，可以根据自己的需求，选择性的将一些属性和方法通过prototype属性，挂载在原型对象上。而每一个new出来的实例，都有一个__proto__属性，该属性指向构造函数的原型对象，通过这个属性，让实例对象也能够访问原型对象上的方法。因此，当所有的实例都能够通过__proto__访问到原型对象时，原型对象的方法与属性就变成了共有方法与属性。

我们通过一个简单的例子与图示，来了解构造函数，实例与原型三者之间的关系。

// 声明构造函数
function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

// 通过prototye属性，将方法挂载到原型对象上
Person.prototype.getName = function() {
    return this.name;
}

var p1 = new Person('tim', 10);
var p2 = new Person('jak', 22);
console.log(p1.getName === p2.getName); // true

通过上图可以看出，构造函数的prototype与所有实例对象的__proto__都指向原型对象。而原型对象的constructor指向构造函数。

除此之外，还可以从图中看出，实例对象实际上对前面所说的中间对象的复制，而中间对象中的属性与方法都在构造函数中添加。于是根据构造函数与原型的特性，可以在构造函数中，通过this声明的属性与方法称为私有变量与方法，它们被当前被某一个实例对象所独有。而通过原型声明的属性与方法，我们可以称之为共有属性与方法，它们可以被所有的实例对象访问。

当我们访问实例对象中的属性或者方法时，会优先访问实例对象自身的属性和方法。

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.getName = function() {
        console.log('this is constructor.');
    }
}

Person.prototype.getName = function() {
    return this.name;
}

var p1 = new Person('tim', 10);

p1.getName(); // this is constructor.

在这个例子中，我们同时在原型与构造函数中都声明了一个getName函数，运行代码的结果表示原型中的访问并没有被访问。

我们还可以通过in来判断，一个对象是否拥有某一个属性/方法，无论是该属性/方法存在于实例对象还是原型对象。

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

Person.prototype.getName = function() {
    return this.name;
}

var p1 = new Person('tim', 10);

console.log('name' in p1); // true

更简单的原型写法

根据前面例子的写法，如果要在原型上添加更多的方法，可以这样写：

function Person() {}

Person.prototype.getName = function() {}
Person.prototype.getAge = function() {}
Person.prototype.sayHello = function() {}
... ...

除此之外，还可以使用更为简单的写法。

function Person() {}

Person.prototype = {
    constructor: Person,
    getName: function() {},
    getAge: function() {},
    sayHello: function() {}
}

这种字面量的写法看上去简单很多，但是有一个需要特别注意的地方。Person.prototype = {}实际上是重新创建了一个{}对象并赋值给Person.prototype，这里的{}并不是最初的那个原型对象。因此它里面并不包含constructor属性。为了保证正确性，我们必须在新创建的{}对象中显示的设置constructor的指向。即上面的constructor: Person。

原型链

原型对象其实也是普通的对象。几乎所有的对象都可能是原型对象，也可能是实例对象，而且还可以同时是原型对象与实例对象。这样的一个对象，正是构成原型链的一个节点。因此理解了原型，原型链并不是一个多么复杂的概念。

我们知道所有的函数都有一个叫做toString的方法。那么这个方法到底是在哪里的呢？

先随意声明一个函数：

function add() {}

用如下的图来表示这个函数的原型链：

原型链

其中add是Function对象的实例。而Function的原型对象同时又是Object的实例。这样就构成了一条原型链。原型链的访问，其实跟作用域链有很大的相似之处，它们都是一次单向的查找过程。因此实例对象能够通过原型链，访问到处于原型链上对象的所有属性与方法。这也是foo最终能够访问到处于Object原型对象上的toString方法的原因。

基于原型链的特性，我们可以很轻松的实现继承。

继承

我们常常结合构造函数与原型来创建一个对象。因为构造函数与原型的不同特性，因此当我们想要实现继承时，就必须得根据构造函数与原型的不同而采取不同的策略。

声明一个Person对象，该对象将作为父级，而子级cPerson将要继承Person的所有属性与方法。

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

Person.prototype.getName = function() {
    return this.name;
}

首先来看构造函数的继承。在上面我们已经理解了构造函数的本质，它其实是在new内部实现的一个复制过程。而我们在继承时想要的，就是想父级构造函数中的操作在子级的构造函数中重现一遍即可。我们可以通过call方法来达到目的。

// 构造函数的继承
function cPerson(name, age, job) {
    Person.call(this, name, age);
    this.job = job;
}

原型的继承，只需要将子级的原型对象设置为父级的一个实例，加入到原型链中即可。

// 继承原型
cPerson.prototype = new Person(name, age);

// 添加更多方法
cPerson.prototype.getLive = function() {}

原型链

更好的继承

假设原型链的终点Object.prototype为原型链的E(end)端，原型链的起点为S(start)端。

通过前面对原型链的学习，我们知道，处于S端的对象，可以通过S -> E的单向查找，访问到原型链上的所有方法与属性。因此这给继承提供了理论基础。我们只需要在S端添加新的对象，那么新对象就能够通过原型链访问到父级的方法与属性。因此想要实现继承，是一件非常简单的事情。

因为封装一个对象由构造函数与原型共同组成，因此继承也会分别有构造函数的继承与原型的继承。

假设我们已经封装好了一个父类对象Person。如下：

var Person = function(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

Person.prototype.getName = function() {
    return this.name;
}

Person.prototype.getAge = function() {
    return this.age;
}

构造函数的继承比较简单，可以借助call/apply来实现。假设我们要通过继承封装一个Student的子类对象。那么构造函数可以如下实现。

var Student = function(name, age, grade) {
    // 通过call方法还原Person构造函数中的所有处理逻辑
   Person.call(this, name, age);
    this.grade = grade;
}


// 等价于
var Student = function(name, age, grade) {
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.grade = grade;
}

原型的继承则只需要让子类对象的原型，成为父类对象的一个实例，然后通过__proto__就可以访问父类对象的原型。这样就继承了父类原型中的方法与属性了。

我们可以先封装一个方法，该方法根据父类对象的原型创建一个实例，该实例将会作为子类对象的原型。

function create(proto, options) {
    // 创建一个空对象
    var tmp = {};

    // 让这个新的空对象成为父类对象的实例
    tmp.__proto__ = proto;

    // 传入的方法都挂载到新对象上，新的对象将作为子类对象的原型
    Object.defineProperties(tmp, options);
    return tmp;
}

简单封装create对象之后就可以使用该方法来实现原型的继承了。

Student.prototype = create(Person.prototype, {
    // 不要忘了重新指定构造函数
    constructor: {
        value: Student
    }
    getGrade: {
        value: function() {
            return this.grade
        }
    }
})

我们来验证一下这里实现的继承是否正确。

var s1 = new Student('ming', 22, 5);

console.log(s1.getName());  // ming
console.log(s1.getAge());   // 22
console.log(s1.getGrade()); // 5

全部都能正常访问，没问题。在ECMAScript5中直接提供了一个Object.create方法来完成我们上面自己封装的create的功能。因此我们可以直接使用Object.create。

Student.prototype = create(Person.prototype, {
    // 不要忘了重新指定构造函数
    constructor: {
        value: Student
    }
    getGrade: {
        value: function() {
            return this.grade
        }
    }
})

完整代码如下：

function Person(name, age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}
Person.prototype.getName = function() {
    return this.name
}
Person.prototype.getAge = function() {
    return this.age;
}

function Student(name, age, grade) {
    // 构造函数继承
    Person.call(this, name, age);
    this.grade = grade;
}

// 原型继承
Student.prototype = Object.create(Person.prototype, {
    // 不要忘了重新指定构造函数
    constructor: {
        value: Student
    }
    getGrade: {
        value: function() {
            return this.grade
        }
    }
})


var s1 = new Student('ming', 22, 5);

console.log(s1.getName());  // ming
console.log(s1.getAge());   // 22
console.log(s1.getGrade()); // 5

属性类型

在上面的继承实现中，使用了一个大家可能不太熟悉的方法defineProperties。并且在定义getGrade时使用了一个很奇怪的方式。

getGrade: {
    value: function() {
        return this.grade
    }
}

这其实是对象中的属性类型。在我们平常的使用中，给对象添加一个属性时，直接使用object.param的方式就可以了，或者直接在对象中挂载。

在ECMAScript5中，对每个属性都添加了几个属性类型，来描述这些属性的特点。它们分别是：

configurable: 表示该属性是否能被delete删除。当其值为false时，其他的特性也不能被改变。默认值为true
enumerable: 是否能枚举。也就是是否能被for-in遍历。默认值为true
writable: 是否能修改值。默认为true
value: 该属性的具体值是多少。默认为undefined
get: 当我们通过person.name访问name的值时，get将被调用。该方法可以自定义返回的具体值是多少。get默认值为undefined
set: 当我们通过person.name = 'Jake'设置name的值时，set方法将被调用。该方法可以自定义设置值的具体方式。set默认值为undefined

需要注意的是，不能同时设置value、writable 与 get、set的值。

我们可以通过Object.defineProperty方法来修改这些属性类型。下面用一些简单的例子来演示一下这些属性类型的具体表现。

configurable

// 用普通的方式给person对象添加一个name属性，值为TOM
var person = {
    name: 'TOM'
}

// 使用delete删除该属性
delete person.name;  // 返回true 表示删除成功

// 通过Object.defineProperty重新添加name属性
// 并设置name的属性类型的configurable为false，表示不能再用delete删除
Object.defineProperty(person, 'name', {
    configurable: false,
    value: 'Jake'  // 设置name属性的值
})

// 再次delete，已经不能删除了
delete person.name   // false

console.log(person.name)    // 值为Jake

// 试图改变value
person.name = "alex";
console.log(person.name) // Jake 改变失败

enumerable

var person = {
    name: 'TOM',
    age: 20
}

// 使用for-in枚举person的属性
var params = [];

for(var key in person) {
    params.push(key);
}

// 查看枚举结果
console.log(params);  // ['name', 'age']

// 重新设置name属性的类型，让其不可被枚举
Object.defineProperty(person, 'name', {
    enumerable: false
})

var params_ = [];
for(var key in person) {
    params_.push(key)
}

// 再次查看枚举结果
console.log(params_); // ['age']

writable

var person = {
    name: 'TOM'
}

// 修改name的值
person.name = 'Jake';

// 查看修改结果
console.log(person.name); // Jake 修改成功

// 设置name的值不能被修改
Object.defineProperty(person, 'name', {
    writable: false
})

// 再次试图修改name的值
person.name = 'alex';

console.log(person.name); // Jake 修改失败

value

var person = {}

// 添加一个name属性
Object.defineProperty(person, 'name', {
    value: 'TOM'
})

console.log(person.name)  // TOM

get/set

var person = {}

// 通过get与set自定义访问与设置name属性的方式
Object.defineProperty(person, 'name', {
    get: function() {
        // 一直返回TOM
        return 'TOM'
    },
    set: function(value) {
        // 设置name属性时，返回该字符串，value为新值
        console.log(value + ' in set');
    }
})

// 第一次访问name，调用get
console.log(person.name)   // TOM

// 尝试修改name值，此时set方法被调用
person.name = 'alex'   // alex in set

// 第二次访问name，还是调用get
console.log(person.name) // TOM

请尽量同时设置get、set。如果仅仅只设置了get，那么将无法设置该属性值。如果仅仅只设置了set，也无法读取该属性的值。

Object.defineProperty只能设置一个属性的属性特性。当我们想要同时设置多个属性的特性时，需要使用之前提到过的Object.defineProperties。

var person = {}

Object.defineProperties(person, {
    name: {
        value: 'Jake',
        configurable: true
    },
    age: {
        get: function() {
            return this.value || 22
        },
        set: function(value) {
            this.value = value
        }
    }
})

person.name   // Jake
person.age    // 22

读取属性的特性值

我们可以使用Object.getOwnPropertyDescriptor方法读取某一个属性的特性值。

var person = {}

Object.defineProperty(person, 'name', {
    value: 'alex',
    writable: false,
    configurable: false
})

var descripter = Object.getOwnPropertyDescriptor(person, 'name');

console.log(descripter);  // 返回结果如下

descripter = {
    configurable: false,
    enumerable: false,
    value: 'alex',
    writable: false
}