【ES6】深入理解ES6——JavaScript中的类

理解类的基本原理有助于理解ES6中类的特性,在该篇文章里我们先探讨ES5语法是如何实现类似特性的,再对比ES6的语法对比来学习

首先,你要知道的是ES6中的类和Java等其他面向对象编程语言是完全不同的。 当然,这是我说的… 我们可认为这是ES6之前实现类及继承的一些语法糖,实则还是面向对象的形式。

使用ES6的类语法

首先我们要知道的是,ESMAScript5及早期版本中是没有类的概念的。
最相近的思路是创建一个自定义类型,例如:

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function Person(name) {
this.name = name
}
Person.prototype.sayname = function() {
console.log(this.name);
}
var person = new Person('fri');
person.sayname(); // 'fri'
console.log(person instanceof Person); // true
console.log(person instanceof Object); // true

上面的代码首先创造一个构造函数,然后定义方法并赋值给构造函数的原型,从而实现继承。

基本类声明

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class Person {
// 等价于上面的Person构造函数
constructor(name) {
this.name = name;
}
// 等价于Person.prototype.sayname
sayname() {
console.log(this.name);
}
}
let person = new Person('fri');
person.sayname(); // 'fri'
console.log(person instanceof Person); // true
console.log(person instanceof Object); // true
console.log(typeof Person); // 'function'
console.log(typeof Person.prototype.sayname); // 'function'

通过对比,可以看出,这里通过在constructor方法名来定义构造函数,其私有属性是实例中的属性,不会出现在原型上,且只有在类的构造函数或方法中创建,上面的name就是一个私有属性

类声明仅仅是基于已有自定义类型声明的语法糖。所以,Person声明实际上创建了一个具有构造函数方法行为的函数。


为何使用类语法

尽管类与自定义类型之间拥有诸多相似处,但我们更需牢记以下差异性:

  • 函数声明可以被提升,而类声明与let声明类似,不能被提升;真正执行声明语句之前,它们会一直存在于临时死区中
  • 类声明中的所有代码将自动运行在严格模式下,而且无法强行让代码脱离严格模式执行
  • 在自定义类型中,需要通过Object.defineProperty()方法手工制定某个方法为不可枚举;而在类中,所有方法都是不可枚举的
  • 每个类都有一个名为[[Construct]]的内部方法,通过关键字new调用那些不含[[Construct]]的方法会导致程序抛出错误
  • 使用除关键字new以外的方式调用类的构造函数会导致程序抛出错误
  • 在类中修改类名会导致程序报错

类表达式

基本的类表达式语法

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let Person = class {
// ... 代码省略,和上面的类一样
}

结论:

  1. 类表达式不需要标识符在类后
  2. 类表达式在功能上等价于类声明
  3. 类声明和类表达式均不会被提升

接第3点,二者最重要的区别是,name属性不同,匿名类表达式的name属性值是一个空字符串,而类声明的name属性值为类名。

命名类表达式

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let Person = class Person2 {
// ...代码省略, 同上
}

由于标识符 Person2只存在于类定义中,因此它可被用在像sayname()这样的方法中,而在类外部,不存在名为Person2的绑定,因而typeof Person2的值为undefined

在JS引擎中,类表达试的实现与类声明稍有不同。类声明通过let定义的外部绑定与通过const定义的内部绑定具有相同名称;而命名类表达式通过const定义名称,从而上例的Person2只能在类内部使用。

作为一等公民的类

在程序中,一等公民是制一个可以传入函数,可从函数返回,且可赋值给变量的值。

那么,JS中的函数自然是一等公民,类其实就是这样一个语法糖所以也是一等公民。JS允许通过多种方式使用类的特性

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// 例,可以将类作为参数传入函数中
function createObject(classDef) {
return new classDef();
}
let obj = createObject(class {
sayHi() {
console.log('Hi!');
}
})
obj.sayHi(); // 'Hi'

上例通过调用createObject()函数时传入一个匿名类表达式作为参数,然后通过new实例化这个类并返回其实例赋值给变量obj。

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let person = new class {
constructor(name) {
this.name = name;
}
sayname() {
console.log(this.name);
}
}('fri');
person.sayname(); // 'fri'

这里创建一个立即执行的匿名类表达式,此模式可以使用类语法创建单例,且不会在作用域中暴露类的引用,后面的小括号表明正在调用函数,所以可给函数传参。

访问器属性

尽管应该在类构造函数中创建其属性,但类也支持直接在原型上定义访问器属性。如下:

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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');
console.log('get' in descriptor); // true
console.log('set' in descriptor); // true

代码中CustomHtmlElement类是一个针对现有DOM元素的包装器,通过getter和setter方法将元素的innerHTML方法委托给html属性,该属性访问器是在CustomHtmlElement.prototype上创建的,与其他方法相同,创建时声明该属性不可枚举

可计算成员名称

类和对象字面量有很多相似处,类方法和访问器属性支持使用可计算名称,例如:

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let mothodName = 'sayName';
class Person {
constructor(name) {
this.name = name;
}
// 通过变量来给类定义中的方法命名
[methodName]() {
console.log(this.name);
}
}
let me = new Person('fri');
me.sayName(); // 'fri'

通过相同方式可以在属性⑦属性中计算可计算名称

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let propertyName = 'html';
class CustomHtmlElement {
constructor(element) {
this.element = element;
}
get [propertyName]() {
return this.element.innerHTML;
}
set [propertyName](value) {
this.element.innerHTML = value
}
}

这里通过propertyName变量并使用gettersetter方法为类添加html属性,且可像往常一样通过 .html访问该属性

生成器方法

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class MyClass {
*createIterator() {
yield 1;
yield 2;
yield 3;
}
}
let instance = new MyClass();
let iterator = instance.createIterator();

以上代码创建了MyClass类,它有一个生成器方法createIterator,其返回值为一个硬编码在生成器中的迭代器。
如果想要类是用来表示集合的,那么为它定义一个默认迭代器会更好,例:

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class Collection {
constructor() {
this.items = [];
}
*[Symbol.iterator]() {
yield *this.items.values();
}
}
var collection = new Collection();
collection.items.push(1);
collection.items.push(2);
collection.items.push(3);
for (let x of collection) {
console.log(x);
}
// 输出:
// 1
// 2
// 3

现在可以将Collection的实例用于for-of循环中,或用展开运算符操作。

静态成员

ES5之前我们通常这么来用:

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function Person(name) {
this.name = name;
}
// 静态方法
Person.create = function(name) {
return new Person(name);
}
// 实例方法
Person.prototype.sayname = function() {
console.log(this.name);
}
var person = Person.create('fri');

由于工厂方法Person.create()使用的数据不依赖Person的实例,因而其会被认为是一个静态方法。
ES6的类语法简化了该过程,下面我们用ES6语法重写上面:

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class Person {
// 等价于Person构造函数
constructor(name) {
this.name = name;
}
// 等价于Person.prototype.sayname
sayName() {
console.log(this.name);
}
// 等价于Person.create
static create(name) {
return new Person(name);
}
}
let person = Person.create('fri');

Person有一个静态方法create(),它的语法与sayname()的区别只在于是否使用static关键字
类中的所有方法和访问器属性都可以用static关键字来定义,唯一的限制是不能将static用于定义构造函数方法。

注:不可在实例中访问静态成员,必须要直接在类中访问静态成员

继承与派生类

同样的,我们来看看ES5的写法,再对比下ES6写法来学习

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function Rectangle(length, width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
Rectangle.prototype.getArea = function() {
return this.length * this.width;
}
function Square(length) {
Rectangle.call(this, length, length);
}
Square.prototype = Object.create(Rectangle.prototype, {
constructor: {
value: Square,
enumerable: true,
writable: true,
configurable: true
}
});
var square = new Square(3);
console.log(square.getArea()); // 9
console.log(square instanceof Square); // true
console.log(square instanceof Rectangle); // true

为了实现继承,必须用一个创建自Rectangle.prototype的新对象重写Square.prototype,并调用Rectangle.call()方法。
那么我们看下ES6能做哪些简化,代码如下:

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class Rectangle {
constructor(length, width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
getArea() {
return this.length * this.width;
}
}
class Square extends Rectangle {
constructor(length) {
// 等价于Rectangle.call(this, length, length)
super(length, length);
}
}
let square = new Square(3);
console.log(square.getArea()); // 9
console.log(square instanceof Square); // true
console.log(square instanceof Rectangle); // true

Square类通过extends关键字继承Rectangle类,在Square构造函数中通过super()调用Rectangle构造函数并传入相应参数。
继承自其他类的类被称作为派生类,如果在派生类中指定了构造函数则必须要调用super()。
如果选择不使用构造函数,则当创建新的类实例时会自动调用super()并传入所有参数

使用super()注意事项

  • 只可在派生类的构造函数中使用super()
  • 在构造函数中访问this之前一定要调用super() 它负责初始化this
  • 若不想调用super(),唯一方法是让类的构造函数返回一个对象

类方法遮蔽

派生类中的方法总会覆盖基类中的同名方法

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class Square extends Rectangle {
constructor(length) {
super(length, length);
}
// 覆盖并遮蔽Rectangle.prototype.getArea()方法
getArea() {
return this.length * this.length;
}
}

由于Square里定义了getArea方法,便不能在Square的实例中调用Rectangle.prototype.getArea方法。若想调用,可如下使用:

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class Square extends Rectangle {
constructor(length) {
super(length, length);
}
// 覆盖遮蔽后调用Rectangle.prototype.getArea()
getArea() {
return super.getArea();
}
}

以这种方法使用super,this的值会被自动正确设置

静态成员继承

如果基类有静态成员,那么这些静态成员在派生类中也可用。

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class Rectangle {
constructor(length, width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
getArea() {
return this.length * this.length;
}
static create(length, width) {
return new Rectagnle(length, width);
}
}
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class Square extends Rectangle {
constructor(length) {
// 等价于Rectangle.call(this, length, length)
super(length, length)
}
}
var rect = Square.create(3, 4);
console.log(rect instanceof Rectangle); // true
console.log(rect.getArea()); // 12
console.log(rect instanceof Square); // false

以上代码中,新的静态方法create()被添加到Rectangle类中,继承后的Square.create()与Rectangle.create()的行为相似

派生自表达式的类

只要表达式可以被解析为一个函数并且具有[[Construct]]属性和原型,那么就可以用extends进行派生。我们还是由下面的例子来看:

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function Rectangle(length, width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
Rectangle.prototype.getArea = function() {
return this.length * this.width;
}
class Square extends Rectangle {
constructor(length) {
super(length, width);
}
}
var x = new Square(3);
console.log(x.getArea()); // 9
console.log(x instanceof Rectangle); // true

Rectagnle是ES5风格的构造函数,Square是一个类,由于Rectangle具有[[Construct]]属性和原型,因此Square类可以直接继承它。
由于可以动态确定使用哪个基类,因而可以创建不同的继承方法。例如:

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let SerializableMixin = {
serialize() {
return JSON.stringify(this);
}
}
let AreaMixin = {
getArea() {
return this.length * this.width;
}
}
function mixin(...mixins) {
var base = function() {}
Object.assign(base.prototype, ...mixins);
return base;
}
class Square extends mixin(AreaMixin, SerializableMixin) {
constructor(length) {
super();
this.length = length;
this.width = length;
}
}
var x = new Square(3);
console.log(x.getArea()); // 9
console.log(x.serialize()); // "{"length": 3, "width": 3}"

mixin函数会用所有mixin对象的自有属性动态填充新函数的原型,如果多个mixin对象具有相同的属性,那么只有最后一个被添加的属性被保留

extends后可以使用任意表达式,但不是所有表达式最终都能生成合成的类。如果使用null或生成器函数会导致错误,类在这些情况下没有[[Construct]]属性,尝试为其创建新的实例会导致程序无法调用[[Construct]]而报错

内建对象的继承

在ES5的传统继承方式中,先由派生类型创建this的值,然后调用基类型的构造函数。this的值开始指向构造函数的实例,但是随后会被来自内建对象的其他属性所修饰。
ES6中的类则于之相反,先由基类创建this的值,然后派生类的构造函数再修改这个值,所以一开始可以通过this访问基类的所有内建功能,然后再正确地接受所有与之相关的功能。
以下示例是一个基于类生成特殊数组的实践:

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class MyArray extends Array {}
var colors = new MyArray();
colors[0] = 'red';
console.log(colors.length); // 1
colors.length = 0;
console.log(colors[0]); // undefined

Symbol.species属性

内建对象继承的一个使用之处是,原本在内建对象中返回实例自身的方法将自动返回派生类的实例。

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class MyArray extends Array {}
let items = new MyArray(1,2,3,4),
subitems = items.slice(1, 3);
console.log(items instanceof MyArray); // true
console.log(subitems instanceof MyArray); // true

这里slice()方法返回的是MyArray的实例,浏览器引擎背后是通过Symbol.species属性实现这一行为的

该属性用于定义返回函数的静态访问器属性,每当要在实例的方法中创建类的实例时必须使用这个构造函数。

以下这些内建类型均已定义Symbol.species属性:

  • Array
  • ArrayBuffer
  • Map
  • Promise
  • RegExp
  • Set
  • Typed arrays

列表中的每个类型都有一个默认的Symbol.species属性,该属性的返回值为this,这也意味着该属性总会返回构造函数。

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class MyClass {
static get [Symbol.species]() {
return this;
}
constructor(value) {
return value = value;
}
clone() {
return new this.constructor[Symbol.species](this.value);
}
}

该例中Symbol.species被用来给MyClass赋值静态访问器属性,这里只有getter而没有setter方法,因为在这里不可以改变类的种类。
调用this.constructor[Symbol.species]会返回MyClass,clone方法通过这个定义可以返回新的实例,从而允许派生类覆盖这个值

在类的构造函数中使用new.target

来类的构造函数中也可以通过new.target来确定类是如何被调用的

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class Rectangle {
constructor(length, width) {
console.log(new.target === Rectangle);
this.length = length;
this.width = width;
}
}
// new.target的值是Rectangle
var obj = new Rectangle(3, 4); // true

上例当调用new Rectangle(3,4)时等价于Rectangle的new.target。类构造函数必须通过new关键字调用,所以总是在类的构造函数中定义new.target属性,但是其值有时不同,我们来看另一个例子

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class Rectangle {
constructor(length, width) {
console.log(new.target === Rectangle);
this.length = length;
this.width = width;
}
}
class Square extends Rectangle {
constructor(length) {
super(length, length);
}
}
// new.target的值是Square
var obj = new Square(3); // false

这里的super调用了Rectangle的构造函数,所以当调用发生时new.target等于Square。每个构造函数可以根据自身被调用的方式改变自己的行为,我们再来看个例子:

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// 抽象基类
class Shape {
constructor() {
if (new.target === Shape) {
throw new Error('这个类不能直接被实例化');
}
}
}
class Rectangle extends Shape {
constructor(length, width) {
super();
this.length = length;
this.width = width;
}
}
var x = new Shape(); // 报错
var y = new Rectangle(3, 4);
console.log(y instanceof Shape); // true

每当new.target是Shape的构造函数时总会报错,但仍可用Shape作为基类派生其他类。
super()调用实行了Shape的构造函数,new.target与Rectangle等价,所以构造函数继续执行不会报错。

注:类必须通过new关键字才能调用,所以在类的构造函数中,new.target属性永远不会是undefined

总结

  1. ES6的类语法作为ES5传统继承模型的语法糖出现,但又降低了其风险
  2. 通过类在原型上定义非静态方法与原型继承协同工作,而静态方法最终放在构造函数上
  3. 类里的静态方法都是不可枚举的,从而可以更好地匹配内建对象的行为
  4. 类构造函数必须通过new关键字调用,以确保不会意外地将类作为函数去调用
  5. 基于类的继承可以通过函数调用确定最终要继承哪一个类,也可通过mixin对象和其他不同组合模式来创建新类
  6. 类构造函数中,可通过new.target随着类被调用的多种方式而做出不同的对应

以上… 终于耐着性子读完,写完了~~ 总之,对于自己来说还算挺有收获。
坚持学习,慢慢成长,欢迎关注,谢谢你的阅读。

Author: Fridolph
Link: http://blog.fridolph.wang/2017/08/02/【ES6】深入理解ES6——JavaScript中的类/
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