2021-05-24 面向对象的程序设计——创建对象

为什么要自定义创建对象?

虽然 Object 构造函数对象字面量都可以用来创建单个对象,但这些方式有个明显的缺点:使用同一个接口创建很多对象,会产生大量的重复代码。

自定义创建对象的几种方式

1、工厂模式

function createPerson(name, age, job) {
  var o = new Object();
  o.name = name;
  o.age = age;
  o.job = job;
  o.sayName = function() {
    console.log(this.name);
  };
  return o;
}

var person1 = createPerson("Nicholas", 29, "Software Engineer"); 
var person2 = createPerson("Greg", 27, "Doctor");

存在问题:工厂模式虽然解决了创建多个相似对象的问题,但却没有解决对象识别的问题(即怎样知道一个对象的类型)。

2、构造函数模式

function Person(name, age, job) {
  this.name = name;
  this.age = age;
  this.job = job;
  this.sayName = function() {
    console.log(this.name);
  };
}

var person1 = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); 
var person2 = new Person("Greg", 27, "Doctor");
2.1、要创建 Person 的新实例,必须使用 new 操作符。以这种方式调用构造函数实际上会经历以下 4个步骤:

(1) 创建一个新对象;
(2) 将构造函数的作用域赋给新对象(因此 this 就指向了这个新对象);
(3) 执行构造函数中的代码(为这个新对象添加属性);
(4) 返回新对象。

在前面例子的最后,person1person2 分别保存着 Person 的一个不同的实例。这两个对象都有一个 constructor(构造函数)属性,该属性指向 Person,如下所示。

alert(person1.constructor == Person); //true 
alert(person2.constructor == Person); //true

对象的 constructor 属性最初是用来标识对象类型的。但是,提到检测对象类型,还是 instanceof操作符要更可靠一些。我们在这个例子中创建的所有对象既是 Object 的实例,同时也是 Person的实例,这一点通过 instanceof操作符可以得到验证。

alert(person1 instanceof Object); //true 
alert(person1 instanceof Person); //true 
alert(person2 instanceof Object); //true 
alert(person2 instanceof Person); //true

创建自定义的构造函数意味着将来可以将它的实例标识为一种特定的类型;而这正是构造函数模式胜过工厂模式的地方。

2.2、 将构造函数当作函数

构造函数与其他函数的唯一区别,就在于调用它们的方式不同。不过,构造函数毕竟也是函数,不存在定义构造函数的特殊语法。任何函数,只要通过 new 操作符来调用,那它就可以作为构造函数;而任何函数,如果不通过 new 操作符来调用,那它跟普通函数也不会有什么两样。例如,前面例子中定义的 Person()函数可以通过下列任何一种方式来调用。

// 当作构造函数使用
var person = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); 
person.sayName(); //"Nicholas" 
// 作为普通函数调用
Person("Greg", 27, "Doctor"); // 添加到 window 
window.sayName(); //"Greg" 
// 在另一个对象的作用域中调用
var o = new Object(); 
Person.call(o, "Kristen", 25, "Nurse"); 
o.sayName(); //"Kristen"
2.3、构造函数的问题

构造函数模式虽然好用,但也并非没有缺点。使用构造函数的主要问题,就是每个方法都要在每个实例上重新创建一遍。在前面的例子中,person1person2 都有一个名为sayName()的方法,但那两个方法不是同一个 Function 的实例。不要忘了——ECMAScript 中的函数是对象,因此每定义一个函数,也就是实例化了一个对象。从逻辑角度讲,此时的构造函数也可以这样定义。

function Person(name, age, job){ 
 this.name = name; 
 this.age = age; 
 this.job = job; 
 this.sayName = new Function("alert(this.name)"); // 与声明函数在逻辑上是等价的
}

从这个角度上来看构造函数,更容易明白每个 Person 实例都包含一个不同的 Function 实例(以显示 name 属性)的本质。说明白些,以这种方式创建函数,会导致不同的作用域链和标识符解析,但创建 Function 新实例的机制仍然是相同的。因此,不同实例上的同名函数是不相等的,以下代码可以证明这一点。

alert(person1.sayName == person2.sayName); //false

然而,创建两个完成同样任务的 Function 实例的确没有必要。

3、原型模式

我们创建的每个函数都有一个 prototype(原型)属性,这个属性是一个指针,指向一个对象,而这个对象的用途是包含可以由特定类型的所有实例共享的属性和方法。如果按照字面意思来理解,那么 prototype 就是通过调用构造函数而创建的那个对象实例的原型对象。使用原型对象的好处是可以让所有对象实例共享它所包含的属性和方法。换句话说,不必在构造函数中定义对象实例的信息,而是可以将这些信息直接添加到原型对象中,如下面的例子所示。

function Person(){ 
} 
Person.prototype.name = "Nicholas"; 
Person.prototype.age = 29; 
Person.prototype.job = "Software Engineer"; 
Person.prototype.sayName = function(){ 
 alert(this.name); 
}; 

var person1 = new Person(); 
person1.sayName(); //"Nicholas" 

var person2 = new Person();
person2.sayName(); //"Nicholas" 

console.log(person1.sayName == person2.sayName); //true
3.1、理解原型对象

无论什么时候,只要创建了一个新函数,就会根据一组特定的规则为该函数创建一个 prototype属性,这个属性指向函数的原型对象。在默认情况下,所有原型对象都会自动获得一个constructor(构造函数)属性,这个属性包含一个指向 prototype 属性所在函数的指针。就拿前面的例子来说,Person.prototype. constructor 指向 Person

当调用构造函数创建一个新实例后,该实例的内部将包含一个指针(内部属性),指向构造函数的原型对象。ECMA-262 第 5 版中管这个指针叫[[Prototype]]。虽然在脚本中没有标准的方式访问[[Prototype]],但 Firefox、Safari 和 Chrome 在每个对象上都支持一个属性__proto__;而在其他实现中,这个属性对脚本则是完全不可见的。不过,要明确的真正重要的一点就是,这个连接存在于实例与构造函数的原型对象之间,而不是存在于实例与构造函数之间

以上两段话总结:
!!!构造函数.prototype.constructor=构造函数
!!!实例.__proto__ = 构造函数.prototype

3.1.1、 isPrototypeOf()方法:

虽然在所有实现中都无法访问到[[Prototype]],但可以通过 isPrototypeOf()方法来确定对象之间是否存在这种关系。从本质上讲,如果参数的[[Prototype]]指向调用 isPrototypeOf()方法的对象(Person.prototype),那么这个方法就返回 true,如下所示:

console.log(Person.prototype.isPrototypeOf(person1)); //true 
console.log(Person.prototype.isPrototypeOf(person2)); //true
3.1.2、Object.getPrototypeOf()方法:

ECMAScript 5 增加了一个新方法,叫 Object.getPrototypeOf(),在所有支持的实现中,这个方法返回[[Prototype]]的值。例如:

console.log(Object.getPrototypeOf(person1) == Person.prototype); //true 
console.log(Object.getPrototypeOf(person1).name); //"Nicholas"
3.1.3、读取对象的属性时经历的步骤

每当代码读取某个对象的某个属性时,都会执行一次搜索,目标是具有给定名字的属性。搜索首先从对象实例本身开始。如果在实例中找到了具有给定名字的属性,则返回该属性的值;如果没有找到,则继续搜索指针指向的原型对象,在原型对象中查找具有给定名字的属性。如果在原型对象中找到了这个属性,则返回该属性的值。

3.1.4、给实例设置(跟原型对象同名的)属性

虽然可以通过对象实例访问保存在原型中的值,但却不能通过对象实例重写原型中的值。如果我们在实例中添加了一个属性,而该属性与实例原型中的一个属性同名,那我们就在实例中创建该属性,该属性将会屏蔽原型中的那个属性。来看下面的例子。

function Person(){ 
} 
Person.prototype.name = "Nicholas"; 
Person.prototype.age = 29; 
Person.prototype.job = "Software Engineer"; 
Person.prototype.sayName = function(){ 
 console.log(this.name); 
}; 

var person1 = new Person();
var person2 = new Person(); 

person1.name = "Greg"; 
console.log(person1.name); //"Greg"——来自实例

console.log(person2.name); //"Nicholas"——来自原型

当为对象实例添加一个属性时,这个属性就会屏蔽原型对象中保存的同名属性;换句话说,添加这个属性只会阻止我们访问原型中的那个属性,但不会修改那个属性。即使将这个属性设置为 null,也只会在实例中设置这个属性,而不会恢复其指向原型的连接。不过,使用delete 操作符则可以完全删除实例属性,从而让我们能够重新访问原型中的属性,如下所示。

function Person(){ 
} 
Person.prototype.name = "Nicholas"; 
Person.prototype.age = 29; 
Person.prototype.job = "Software Engineer"; 
Person.prototype.sayName = function(){ 
 alert(this.name); 
}; 
var person1 = new Person(); 
var person2 = new Person(); 

person1.name = "Greg"; 
console.log(person1.name); //"Greg"——来自实例
console.log(person2.name); //"Nicholas"——来自原型

delete person1.name; 
console.log(person1.name); //"Nicholas"——来自原型
3.1.5、hasOwnProperty()方法

使用 hasOwnProperty()方法可以检测一个属性是存在于实例中,还是存在于原型中。这个方法(不要忘了它是从Object 继承来的)只在给定属性存在于对象实例中时,才会返回 true。来看下面这个例子。

function Person(){ 
} 
Person.prototype.name = "Nicholas"; 
Person.prototype.age = 29; 
Person.prototype.job = "Software Engineer"; 
Person.prototype.sayName = function(){
alert(this.name); 
}; 

var person1 = new Person(); 
var person2 = new Person(); 

console.log(person1.hasOwnProperty("name")); //false 
person1.name = "Greg"; 
console.log(person1.name); //"Greg"——来自实例
console.log(person1.hasOwnProperty("name")); //true 

console.log(person2.name); //"Nicholas"——来自原型
console.log(person2.hasOwnProperty("name")); //false 

delete person1.name; 
console.log(person1.name); //"Nicholas"——来自原型
console.log(person1.hasOwnProperty("name")); //false
3.2、原型与 in 操作符

有两种方式使用 in 操作符:单独使用和在 for-in 循环中使用。在单独使用时,in 操作符会在通过对象能够访问给定属性时返回 true,无论该属性存在于实例中还是原型中。看一看下面的例子。

function Person(){ 
} 
Person.prototype.name = "Nicholas"; 
Person.prototype.age = 29; 
Person.prototype.job = "Software Engineer"; 
Person.prototype.sayName = function(){ 
 alert(this.name); 
}; 

var person1 = new Person(); 
var person2 = new Person(); 

alert(person1.hasOwnProperty("name")); //false 
alert("name" in person1); //true 

person1.name = "Greg"; 
console.log(person1.name); //"Greg" ——来自实例
console.log(person1.hasOwnProperty("name")); //true 
console.log("name" in person1); //true 

console.log(person2.name); //"Nicholas" ——来自原型
console.log(person2.hasOwnProperty("name")); //false 
console.log("name" in person2); //true 

delete person1.name; 
console.log(person1.name); //"Nicholas" ——来自原型
console.log(person1.hasOwnProperty("name")); //false 
console.log("name" in person1); //true
3.3、更简单的原型语法

前面例子中每添加一个属性和方法就要敲一遍 Person.prototype。为减少不必要的输入,也为了从视觉上更好地封装原型的功能,更常见的做法是用一个包含所有属性和方法的对象字面量来重写整个原型对象,如下面的例子所示。

function Person(){ 
} 
Person.prototype = { 
 name : "Nicholas", 
 age : 29, 
 job: "Software Engineer", 
 sayName : function () { 
 alert(this.name); 
 } 
};

在上面的代码中,我们将 Person.prototype 设置为等于一个以对象字面量形式创建的新对象。最终结果相同,但有一个例外:constructor 属性不再指向 Person 了。前面曾经介绍过,每创建一个函数,就会同时创建它的 prototype 对象,这个对象也会自动获得 constructor 属性。而我们在这里使用的语法,本质上完全重写了默认的prototype对象,因此constructor 属性也就变成了新对象的constructor 属性(指向Object构造函数),不再指向Person函数。此时,尽管 instanceof操作符还能返回正确的结果,但通过constructor已经无法确定对象的类型了,如下所示。

var friend = new Person(); 
console.log(friend instanceof Object); //true 
console.log(friend instanceof Person); //true 
console.log(friend.constructor == Person); //false 
console.log(friend.constructor == Object); //true

如果 constructor 的值真的很重要,可以像下面这样特意将它设置回适当的值。

function Person(){ 
} 
Person.prototype = { 
 constructor : Person, 
 name : "Nicholas", 
 age : 29, 
 job: "Software Engineer", 
 sayName : function () { 
 alert(this.name); 
 } 
};
3.4、原型的动态性

由于在原型中查找值的过程是一次搜索,因此我们对原型对象所做的任何修改都能够立即从实例上反映出来——即使是先创建了实例后修改原型也照样如此。请看下面的例子。

var friend = new Person(); 
Person.prototype.sayHi = function(){ 
console.log("hi"); 
}; 
friend.sayHi(); //"hi"(没有问题!)

其原因可以归结为实例与原型之间的松散连接关系。当我们调用 person.sayHi()时,首先会在实例中搜索名为 sayHi的属性,在没找到的情况下,会继续搜索原型。因为实例与原型之间的连接只不过是一个指针,而非一个副本,因此就可以在原型中找到新的 sayHi属性并返回保存在那里的函数。

尽管可以随时为原型添加属性和方法,并且修改能够立即在所有对象实例中反映出来,但如果是重写整个原型对象,那么情况就不一样了。我们知道,调用构造函数时会为实例添加一个指向最初原型的[[Prototype]]指针,而把原型修改为另外一个对象就等于切断了构造函数与最初原型之间的联系。请记住:实例中的指针仅指向原型,而不指向构造函数。看下面的例子。

function Person(){ 
} 
var friend = new Person(); 
 
Person.prototype = { 
 constructor: Person, 
 name : "Nicholas", 
 age : 29, 
 job : "Software Engineer", 
 sayName : function () { 
 console.log(this.name); 
 } 
}; 
friend.sayName(); //error
3.5、原型对象的问题

原型模式也不是没有缺点。首先,它省略了为构造函数传递初始化参数这一环节,结果所有实例在默认情况下都将取得相同的属性值。虽然这会在某种程度上带来一些不方便,但还不是原型的最大问题。原型模式的最大问题是由其共享的本性所导致的。

原型中所有属性是被很多实例共享的,这种共享对于函数非常合适。对于那些包含基本值的属性倒也说得过去,毕竟(如前面的例子所示),通过在实例上添加一个同名属性,可以隐藏原型中的对应属性。然而,对于包含引用类型值的属性来说,问题就比较突出了。来看下面的例子。

function Person(){ 
} 
Person.prototype = { 
 constructor: Person, 
 name : "Nicholas", 
 age : 29, 
 job : "Software Engineer", 
 friends : ["Shelby", "Court"], 
 sayName : function () { 
 alert(this.name); 
 } 
}; 

var person1 = new Person(); 
var person2 = new Person(); 

person1.friends.push("Van"); 
alertfunction Person(){ 
} 
Person.prototype = { 
 constructor: Person, 
 name : "Nicholas", 
 age : 29, 
 job : "Software Engineer", 
 friends : ["Shelby", "Court"], 
 sayName : function () { 
 alert(this.name); 
 } 
}; 
var person1 = new Person(); 
var person2 = new Person(); 
person1.friends.push("Van"); 
console.log(person1.friends); //"Shelby,Court,Van" 
console.log(person2.friends); //"Shelby,Court,Van" 
console.log(person1.friends === person2.friends); //true(person1.friends); //"Shelby,Court,Van" 
console.log(person2.friends); //"Shelby,Court,Van" 

console.log(person1.friends === person2.friends); //true

4、组合使用构造函数模式和原型模式

创建自定义类型的最常见方式,就是组合使用构造函数模式与原型模式。构造函数模式用于定义实例属性,而原型模式用于定义方法和共享的属性。结果,每个实例都会有自己的一份实例属性的副本,但同时又共享着对方法的引用,最大限度地节省了内存。另外,这种混成模式还支持向构造函数传递参数;可谓是集两种模式之长。下面的代码重写了前面的例子。

function Person(name, age, job){ 
 this.name = name; 
 this.age = age; 
 this.job = job; 
 this.friends = ["Shelby", "Court"]; 
} 
Person.prototype = { 
 constructor : Person, 
 sayName : function(){ 
 console.log(this.name); 
 } 
} 

var person1 = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); 
var person2 = new Person("Greg", 27, "Doctor"); 

person1.friends.push("Van"); 
console.log(person1.friends); //"Shelby,Count,Van" 
console.log(person2.friends); //"Shelby,Count" 

console.log(person1.friends === person2.friends); //false 

console.log(person1.sayName === person2.sayName); //true

在这个例子中,实例属性都是在构造函数中定义的,而由所有实例共享的属性constructor和方法 sayName()则是在原型中定义的。而修改了 person1.friends(向其中添加一个新字符串),并不会影响到person2.friends,因为它们分别引用了不同的数组。

这种构造函数与原型混成的模式,是目前在 ECMAScript 中使用最广泛、认同度最高的一种创建自定义类型的方法。可以说,这是用来定义引用类型的一种默认模式。

5、动态原型模式

有其他 OO 语言经验的开发人员在看到独立的构造函数和原型时,很可能会感到非常困惑。动态原型模式正是致力于解决这个问题的一个方案,它把所有信息都封装在了构造函数中,而通过在构造函数中初始化原型(仅在必要的情况下),又保持了同时使用构造函数和原型的优点。换句话说,可以通过检查某个应该存在的方法是否有效,来决定是否需要初始化原型。来看一个例子。

function Person(name, age, job){ 
 //属性
 this.name = name; 
 this.age = age; 
 this.job = job;
//方法 
 if (typeof this.sayName != "function"){ 
 // 实例化了两次,但这段代码只执行了一次:friend1实例化时执行
 Person.prototype.sayName = function(){ 
   console.log(this.name); 
 }; 
 
 } 
} 
var friend1 = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); 
friend1.sayName();

var friend2 = new Person("Nicholas", 29, "Software Engineer"); 
friend2.sayName();

这里只在 sayName()方法不存在的情况下,才会将它添加到原型中。这段代码只会在初次调用构造函数时才会执行。此后,原型已经完成初始化,不需要再做什么修改了。

使用动态原型模式时,不能使用对象字面量重写原型。前面已经解释过了,如果在已经创建了实例的情况下重写原型,那么就会切断现有实例与新原型之间的联系。

6、寄生构造函数

7、稳妥构造函数模式

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