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# Class 的基本语法 ## 简介 ### 类的由来 JavaScript 语言中,生成实例对象的传统方法是通过构造函数。下面是一个例子。 ```javascript 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); ``` 上面这种写法跟传统的面向对象语言(比如 C++ 和 Java)差异很大,很容易让新学习这门语言的程序员感到困惑。 ES6 提供了更接近传统语言的写法,引入了 Class(类)这个概念,作为对象的模板。通过`class`关键字,可以定义类。 基本上,ES6 的`class`可以看作只是一个语法糖,它的绝大部分功能,ES5 都可以做到,新的`class`写法只是让对象原型的写法更加清晰、更像面向对象编程的语法而已。上面的代码用 ES6 的`class`改写,就是下面这样。 ```javascript class Point { constructor(x, y) { this.x = x; this.y = y; } toString() { return '(' + this.x + ', ' + this.y + ')'; } } ``` 上面代码定义了一个“类”,可以看到里面有一个`constructor()`方法,这就是构造方法,而`this`关键字则代表实例对象。这种新的 Class 写法,本质上与本章开头的 ES5 的构造函数`Point`是一致的。 `Point`类除了构造方法,还定义了一个`toString()`方法。注意,定义`toString()`方法的时候,前面不需要加上`function`这个关键字,直接把函数定义放进去了就可以了。另外,方法与方法之间不需要逗号分隔,加了会报错。 ES6 的类,完全可以看作构造函数的另一种写法。 ```javascript class Point { // ... } typeof Point // "function" Point === Point.prototype.constructor // true ``` 上面代码表明,类的数据类型就是函数,类本身就指向构造函数。 使用的时候,也是直接对类使用`new`命令,跟构造函数的用法完全一致。 ```javascript class Bar { doStuff() { console.log('stuff'); } } const b = new Bar(); b.doStuff() // "stuff" ``` 构造函数的`prototype`属性,在 ES6 的“类”上面继续存在。事实上,类的所有方法都定义在类的`prototype`属性上面。 ```javascript class Point { constructor() { // ... } toString() { // ... } toValue() { // ... } } // 等同于 Point.prototype = { constructor() {}, toString() {}, toValue() {}, }; ``` 上面代码中,`constructor()`、`toString()`、`toValue()`这三个方法,其实都是定义在`Point.prototype`上面。 因此,在类的实例上面调用方法,其实就是调用原型上的方法。 ```javascript class B {} const b = new B(); b.constructor === B.prototype.constructor // true ``` 上面代码中,`b`是`B`类的实例,它的`constructor()`方法就是`B`类原型的`constructor()`方法。 由于类的方法都定义在`prototype`对象上面,所以类的新方法可以添加在`prototype`对象上面。`Object.assign()`方法可以很方便地一次向类添加多个方法。 ```javascript class Point { constructor(){ // ... } } Object.assign(Point.prototype, { toString(){}, toValue(){} }); ``` `prototype`对象的`constructor()`属性,直接指向“类”的本身,这与 ES5 的行为是一致的。 ```javascript Point.prototype.constructor === Point // true ``` 另外,类的内部所有定义的方法,都是不可枚举的(non-enumerable)。 ```javascript class Point { constructor(x, y) { // ... } toString() { // ... } } Object.keys(Point.prototype) // [] Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype) // ["constructor","toString"] ``` 上面代码中,`toString()`方法是`Point`类内部定义的方法,它是不可枚举的。这一点与 ES5 的行为不一致。 ```javascript var Point = function (x, y) { // ... }; Point.prototype.toString = function () { // ... }; Object.keys(Point.prototype) // ["toString"] Object.getOwnPropertyNames(Point.prototype) // ["constructor","toString"] ``` 上面代码采用 ES5 的写法,`toString()`方法就是可枚举的。 ### constructor 方法 `constructor()`方法是类的默认方法,通过`new`命令生成对象实例时,自动调用该方法。一个类必须有`constructor()`方法,如果没有显式定义,一个空的`constructor()`方法会被默认添加。 ```javascript class Point { } // 等同于 class Point { constructor() {} } ``` 上面代码中,定义了一个空的类`Point`,JavaScript 引擎会自动为它添加一个空的`constructor()`方法。 `constructor()`方法默认返回实例对象(即`this`),完全可以指定返回另外一个对象。 ```javascript class Foo { constructor() { return Object.create(null); } } new Foo() instanceof Foo // false ``` 上面代码中,`constructor()`函数返回一个全新的对象,结果导致实例对象不是`Foo`类的实例。 类必须使用`new`调用,否则会报错。这是它跟普通构造函数的一个主要区别,后者不用`new`也可以执行。 ```javascript class Foo { constructor() { return Object.create(null); } } Foo() // TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new' ``` ### 类的实例 生成类的实例的写法,与 ES5 完全一样,也是使用`new`命令。前面说过,如果忘记加上`new`,像函数那样调用`Class`,将会报错。 ```javascript class Point { // ... } // 报错 var point = Point(2, 3); // 正确 var point = new Point(2, 3); ``` 与 ES5 一样,实例的属性除非显式定义在其本身(即定义在`this`对象上),否则都是定义在原型上(即定义在`class`上)。 ```javascript //定义类 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 ``` 上面代码中,`x`和`y`都是实例对象`point`自身的属性(因为定义在`this`变量上),所以`hasOwnProperty()`方法返回`true`,而`toString()`是原型对象的属性(因为定义在`Point`类上),所以`hasOwnProperty()`方法返回`false`。这些都与 ES5 的行为保持一致。 与 ES5 一样,类的所有实例共享一个原型对象。 ```javascript var p1 = new Point(2,3); var p2 = new Point(3,2); p1.__proto__ === p2.__proto__ //true ``` 上面代码中,`p1`和`p2`都是`Point`的实例,它们的原型都是`Point.prototype`,所以`__proto__`属性是相等的。 这也意味着,可以通过实例的`__proto__`属性为“类”添加方法。 > `__proto__` 并不是语言本身的特性,这是各大厂商具体实现时添加的私有属性,虽然目前很多现代浏览器的 JS 引擎中都提供了这个私有属性,但依旧不建议在生产中使用该属性,避免对环境产生依赖。生产环境中,我们可以使用 `Object.getPrototypeOf` 方法来获取实例对象的原型,然后再来为原型添加方法/属性。 ```javascript 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" ``` 上面代码在`p1`的原型上添加了一个`printName()`方法,由于`p1`的原型就是`p2`的原型,因此`p2`也可以调用这个方法。而且,此后新建的实例`p3`也可以调用这个方法。这意味着,使用实例的`__proto__`属性改写原型,必须相当谨慎,不推荐使用,因为这会改变“类”的原始定义,影响到所有实例。 ### 取值函数(getter)和存值函数(setter) 与 ES5 一样,在“类”的内部可以使用`get`和`set`关键字,对某个属性设置存值函数和取值函数,拦截该属性的存取行为。 ```javascript 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' ``` 上面代码中,`prop`属性有对应的存值函数和取值函数,因此赋值和读取行为都被自定义了。 存值函数和取值函数是设置在属性的 Descriptor 对象上的。 ```javascript 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 ``` 上面代码中,存值函数和取值函数是定义在`html`属性的描述对象上面,这与 ES5 完全一致。 ### 属性表达式 类的属性名,可以采用表达式。 ```javascript let methodName = 'getArea'; class Square { constructor(length) { // ... } [methodName]() { // ... } } ``` 上面代码中,`Square`类的方法名`getArea`,是从表达式得到的。 ### Class 表达式 与函数一样,类也可以使用表达式的形式定义。 ```javascript const MyClass = class Me { getClassName() { return Me.name; } }; ``` 上面代码使用表达式定义了一个类。需要注意的是,这个类的名字是`Me`,但是`Me`只在 Class 的内部可用,指代当前类。在 Class 外部,这个类只能用`MyClass`引用。 ```javascript let inst = new MyClass(); inst.getClassName() // Me Me.name // ReferenceError: Me is not defined ``` 上面代码表示,`Me`只在 Class 内部有定义。 如果类的内部没用到的话,可以省略`Me`,也就是可以写成下面的形式。 ```javascript const MyClass = class { /* ... */ }; ``` 采用 Class 表达式,可以写出立即执行的 Class。 ```javascript let person = new class { constructor(name) { this.name = name; } sayName() { console.log(this.name); } }('张三'); person.sayName(); // "张三" ``` 上面代码中,`person`是一个立即执行的类的实例。 ### 注意点 **(1)严格模式** 类和模块的内部,默认就是严格模式,所以不需要使用`use strict`指定运行模式。只要你的代码写在类或模块之中,就只有严格模式可用。考虑到未来所有的代码,其实都是运行在模块之中,所以 ES6 实际上把整个语言升级到了严格模式。 **(2)不存在提升** 类不存在变量提升(hoist),这一点与 ES5 完全不同。 ```javascript new Foo(); // ReferenceError class Foo {} ``` 上面代码中,`Foo`类使用在前,定义在后,这样会报错,因为 ES6 不会把类的声明提升到代码头部。这种规定的原因与下文要提到的继承有关,必须保证子类在父类之后定义。 ```javascript { let Foo = class {}; class Bar extends Foo { } } ``` 上面的代码不会报错,因为`Bar`继承`Foo`的时候,`Foo`已经有定义了。但是,如果存在`class`的提升,上面代码就会报错,因为`class`会被提升到代码头部,而`let`命令是不提升的,所以导致`Bar`继承`Foo`的时候,`Foo`还没有定义。 **(3)name 属性** 由于本质上,ES6 的类只是 ES5 的构造函数的一层包装,所以函数的许多特性都被`Class`继承,包括`name`属性。 ```javascript class Point {} Point.name // "Point" ``` `name`属性总是返回紧跟在`class`关键字后面的类名。 **(4)Generator 方法** 如果某个方法之前加上星号(`*`),就表示该方法是一个 Generator 函数。 ```javascript 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 ``` 上面代码中,`Foo`类的`Symbol.iterator`方法前有一个星号,表示该方法是一个 Generator 函数。`Symbol.iterator`方法返回一个`Foo`类的默认遍历器,`for...of`循环会自动调用这个遍历器。 **(5)this 的指向** 类的方法内部如果含有`this`,它默认指向类的实例。但是,必须非常小心,一旦单独使用该方法,很可能报错。 ```javascript 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 ``` 上面代码中,`printName`方法中的`this`,默认指向`Logger`类的实例。但是,如果将这个方法提取出来单独使用,`this`会指向该方法运行时所在的环境(由于 class 内部是严格模式,所以 this 实际指向的是`undefined`),从而导致找不到`print`方法而报错。 一个比较简单的解决方法是,在构造方法中绑定`this`,这样就不会找不到`print`方法了。 ```javascript class Logger { constructor() { this.printName = this.printName.bind(this); } // ... } ``` 另一种解决方法是使用箭头函数。 ```javascript class Obj { constructor() { this.getThis = () => this; } } const myObj = new Obj(); myObj.getThis() === myObj // true ``` 箭头函数内部的`this`总是指向定义时所在的对象。上面代码中,箭头函数位于构造函数内部,它的定义生效的时候,是在构造函数执行的时候。这时,箭头函数所在的运行环境,肯定是实例对象,所以`this`会总是指向实例对象。 还有一种解决方法是使用`Proxy`,获取方法的时候,自动绑定`this`。 ```javascript 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()); ``` ## 静态方法 类相当于实例的原型,所有在类中定义的方法,都会被实例继承。如果在一个方法前,加上`static`关键字,就表示该方法不会被实例继承,而是直接通过类来调用,这就称为“静态方法”。 ```javascript class Foo { static classMethod() { return 'hello'; } } Foo.classMethod() // 'hello' var foo = new Foo(); foo.classMethod() // TypeError: foo.classMethod is not a function ``` 上面代码中,`Foo`类的`classMethod`方法前有`static`关键字,表明该方法是一个静态方法,可以直接在`Foo`类上调用(`Foo.classMethod()`),而不是在`Foo`类的实例上调用。如果在实例上调用静态方法,会抛出一个错误,表示不存在该方法。 注意,如果静态方法包含`this`关键字,这个`this`指的是类,而不是实例。 ```javascript class Foo { static bar() { this.baz(); } static baz() { console.log('hello'); } baz() { console.log('world'); } } Foo.bar() // hello ``` 上面代码中,静态方法`bar`调用了`this.baz`,这里的`this`指的是`Foo`类,而不是`Foo`的实例,等同于调用`Foo.baz`。另外,从这个例子还可以看出,静态方法可以与非静态方法重名。 父类的静态方法,可以被子类继承。 ```javascript class Foo { static classMethod() { return 'hello'; } } class Bar extends Foo { } Bar.classMethod() // 'hello' ``` 上面代码中,父类`Foo`有一个静态方法,子类`Bar`可以调用这个方法。 静态方法也是可以从`super`对象上调用的。 ```javascript class Foo { static classMethod() { return 'hello'; } } class Bar extends Foo { static classMethod() { return super.classMethod() + ', too'; } } Bar.classMethod() // "hello, too" ``` ## 实例属性的新写法 实例属性除了定义在`constructor()`方法里面的`this`上面,也可以定义在类的最顶层。 ```javascript class IncreasingCounter { constructor() { this._count = 0; } get value() { console.log('Getting the current value!'); return this._count; } increment() { this._count++; } } ``` 上面代码中,实例属性`this._count`定义在`constructor()`方法里面。另一种写法是,这个属性也可以定义在类的最顶层,其他都不变。 ```javascript class IncreasingCounter { _count = 0; get value() { console.log('Getting the current value!'); return this._count; } increment() { this._count++; } } ``` 上面代码中,实例属性`_count`与取值函数`value()`和`increment()`方法,处于同一个层级。这时,不需要在实例属性前面加上`this`。 这种新写法的好处是,所有实例对象自身的属性都定义在类的头部,看上去比较整齐,一眼就能看出这个类有哪些实例属性。 ```javascript class foo { bar = 'hello'; baz = 'world'; constructor() { // ... } } ``` 上面的代码,一眼就能看出,`foo`类有两个实例属性,一目了然。另外,写起来也比较简洁。 ## 静态属性 静态属性指的是 Class 本身的属性,即`Class.propName`,而不是定义在实例对象(`this`)上的属性。 ```javascript class Foo { } Foo.prop = 1; Foo.prop // 1 ``` 上面的写法为`Foo`类定义了一个静态属性`prop`。 目前,只有这种写法可行,因为 ES6 明确规定,Class 内部只有静态方法,没有静态属性。现在有一个[提案](https://github.com/tc39/proposal-class-fields)提供了类的静态属性,写法是在实例属性的前面,加上`static`关键字。 ```javascript class MyClass { static myStaticProp = 42; constructor() { console.log(MyClass.myStaticProp); // 42 } } ``` 这个新写法大大方便了静态属性的表达。 ```javascript // 老写法 class Foo { // ... } Foo.prop = 1; // 新写法 class Foo { static prop = 1; } ``` 上面代码中,老写法的静态属性定义在类的外部。整个类生成以后,再生成静态属性。这样让人很容易忽略这个静态属性,也不符合相关代码应该放在一起的代码组织原则。另外,新写法是显式声明(declarative),而不是赋值处理,语义更好。 ## 私有方法和私有属性 ### 现有的解决方案 私有方法和私有属性,是只能在类的内部访问的方法和属性,外部不能访问。这是常见需求,有利于代码的封装,但 ES6 不提供,只能通过变通方法模拟实现。 一种做法是在命名上加以区别。 ```javascript class Widget { // 公有方法 foo (baz) { this._bar(baz); } // 私有方法 _bar(baz) { return this.snaf = baz; } // ... } ``` 上面代码中,`_bar()`方法前面的下划线,表示这是一个只限于内部使用的私有方法。但是,这种命名是不保险的,在类的外部,还是可以调用到这个方法。 另一种方法就是索性将私有方法移出类,因为类内部的所有方法都是对外可见的。 ```javascript class Widget { foo (baz) { bar.call(this, baz); } // ... } function bar(baz) { return this.snaf = baz; } ``` 上面代码中,`foo`是公开方法,内部调用了`bar.call(this, baz)`。这使得`bar()`实际上成为了当前类的私有方法。 还有一种方法是利用`Symbol`值的唯一性,将私有方法的名字命名为一个`Symbol`值。 ```javascript 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; } // ... }; ``` 上面代码中,`bar`和`snaf`都是`Symbol`值,一般情况下无法获取到它们,因此达到了私有方法和私有属性的效果。但是也不是绝对不行,`Reflect.ownKeys()`依然可以拿到它们。 ```javascript const inst = new myClass(); Reflect.ownKeys(myClass.prototype) // [ 'constructor', 'foo', Symbol(bar) ] ``` 上面代码中,Symbol 值的属性名依然可以从类的外部拿到。 ### 私有属性的提案 目前,有一个[提案](https://github.com/tc39/proposal-private-methods),为`class`加了私有属性。方法是在属性名之前,使用`#`表示。 ```javascript class IncreasingCounter { #count = 0; get value() { console.log('Getting the current value!'); return this.#count; } increment() { this.#count++; } } ``` 上面代码中,`#count`就是私有属性,只能在类的内部使用(`this.#count`)。如果在类的外部使用,就会报错。 ```javascript const counter = new IncreasingCounter(); counter.#count // 报错 counter.#count = 42 // 报错 ``` 上面代码在类的外部,读取私有属性,就会报错。 下面是另一个例子。 ```javascript class Point { #x; constructor(x = 0) { this.#x = +x; } get x() { return this.#x; } set x(value) { this.#x = +value; } } ``` 上面代码中,`#x`就是私有属性,在`Point`类之外是读取不到这个属性的。由于井号`#`是属性名的一部分,使用时必须带有`#`一起使用,所以`#x`和`x`是两个不同的属性。 之所以要引入一个新的前缀`#`表示私有属性,而没有采用`private`关键字,是因为 JavaScript 是一门动态语言,没有类型声明,使用独立的符号似乎是唯一的比较方便可靠的方法,能够准确地区分一种属性是否为私有属性。另外,Ruby 语言使用`@`表示私有属性,ES6 没有用这个符号而使用`#`,是因为`@`已经被留给了 Decorator。 这种写法不仅可以写私有属性,还可以用来写私有方法。 ```javascript class Foo { #a; #b; constructor(a, b) { this.#a = a; this.#b = b; } #sum() { return this.#a + this.#b; } printSum() { console.log(this.#sum()); } } ``` 上面代码中,`#sum()`就是一个私有方法。 另外,私有属性也可以设置 getter 和 setter 方法。 ```javascript class Counter { #xValue = 0; constructor() { super(); // ... } get #x() { return #xValue; } set #x(value) { this.#xValue = value; } } ``` 上面代码中,`#x`是一个私有属性,它的读写都通过`get #x()`和`set #x()`来完成。 私有属性不限于从`this`引用,只要是在类的内部,实例也可以引用私有属性。 ```javascript class Foo { #privateValue = 42; static getPrivateValue(foo) { return foo.#privateValue; } } Foo.getPrivateValue(new Foo()); // 42 ``` 上面代码允许从实例`foo`上面引用私有属性。 私有属性和私有方法前面,也可以加上`static`关键字,表示这是一个静态的私有属性或私有方法。 ```javascript class FakeMath { static PI = 22 / 7; static #totallyRandomNumber = 4; static #computeRandomNumber() { return FakeMath.#totallyRandomNumber; } static random() { console.log('I heard you like random numbers…') return FakeMath.#computeRandomNumber(); } } FakeMath.PI // 3.142857142857143 FakeMath.random() // I heard you like random numbers… // 4 FakeMath.#totallyRandomNumber // 报错 FakeMath.#computeRandomNumber() // 报错 ``` 上面代码中,`#totallyRandomNumber`是私有属性,`#computeRandomNumber()`是私有方法,只能在`FakeMath`这个类的内部调用,外部调用就会报错。 ## new.target 属性 `new`是从构造函数生成实例对象的命令。ES6 为`new`命令引入了一个`new.target`属性,该属性一般用在构造函数之中,返回`new`命令作用于的那个构造函数。如果构造函数不是通过`new`命令或`Reflect.construct()`调用的,`new.target`会返回`undefined`,因此这个属性可以用来确定构造函数是怎么调用的。 ```javascript function Person(name) { if (new.target !== undefined) { this.name = name; } else { throw new Error('必须使用 new 命令生成实例'); } } // 另一种写法 function Person(name) { if (new.target === Person) { this.name = name; } else { throw new Error('必须使用 new 命令生成实例'); } } var person = new Person('张三'); // 正确 var notAPerson = Person.call(person, '张三'); // 报错 ``` 上面代码确保构造函数只能通过`new`命令调用。 Class 内部调用`new.target`,返回当前 Class。 ```javascript class Rectangle { constructor(length, width) { console.log(new.target === Rectangle); this.length = length; this.width = width; } } var obj = new Rectangle(3, 4); // 输出 true ``` 需要注意的是,子类继承父类时,`new.target`会返回子类。 ```javascript class Rectangle { constructor(length, width) { console.log(new.target === Rectangle); // ... } } class Square extends Rectangle { constructor(length, width) { super(length, width); } } var obj = new Square(3); // 输出 false ``` 上面代码中,`new.target`会返回子类。 利用这个特点,可以写出不能独立使用、必须继承后才能使用的类。 ```javascript class Shape { constructor() { if (new.target === Shape) { throw new Error('本类不能实例化'); } } } class Rectangle extends Shape { constructor(length, width) { super(); // ... } } var x = new Shape(); // 报错 var y = new Rectangle(3, 4); // 正确 ``` 上面代码中,`Shape`类不能被实例化,只能用于继承。 注意,在函数外部,使用`new.target`会报错。