[TOC] ## 简介 ### 对象和面向对象编程 “面向对象编程”（Object Oriented Programming，缩写为OOP）是目前主流的编程范式。它的核心思想是将真实世界中各种复杂的关系，抽象为一个个对象，然后由对象之间的分工与合作，完成对真实世界的模拟。 传统的计算机程序由一系列函数或一系列指令组成，而面向对象编程的程序由一系列对象组成。每一个对象都是功能中心，具有明确分工，可以完成接受信息、处理数据、发出信息等任务。因此，面向对象编程具有灵活性、代码的可重用性、模块性等特点，容易维护和开发，非常适合多人合作的大型软件项目。 那么，“对象”（object）到底是什么？ 我们从两个层次来理解。 （1）“对象”是单个实物的抽象。 一本书、一辆汽车、一个人都可以是“对象”，一个数据库、一张网页、一个与远程服务器的连接也可以是“对象”。当实物被抽象成“对象”，实物之间的关系就变成了“对象”之间的关系，从而就可以模拟现实情况，针对“对象”进行编程。 （2）“对象”是一个容器，封装了“属性”（property）和“方法”（method）。 所谓“属性”，就是对象的状态；所谓“方法”，就是对象的行为（完成某种任务）。比如，我们可以把动物抽象为animal对象，“属性”记录具体是那一种动物，“方法”表示动物的某种行为（奔跑、捕猎、休息等等）。 虽然不同于传统的面向对象编程语言，但是JavaScript具有很强的面向对象编程能力。本章介绍JavaScript如何进行“面向对象编程”。 ### 构造函数 “面向对象编程”的第一步，就是要生成对象。 前面说过，“对象”是单个实物的抽象。所以，通常需要一个模板，表示某一类实物的共同特征，然后“对象”根据这个模板生成。 典型的面向对象编程语言（比如C++和Java），存在“类”（class）这样一个概念。所谓“类”就是对象的模板，对象就是“类”的实例。JavaScript语言没有“类”，而改用构造函数（constructor）作为对象的模板。 所谓“构造函数”，就是专门用来生成“对象”的函数。它提供模板，作为对象的基本结构。一个构造函数，可以生成多个对象，这些对象都有相同的结构。 构造函数是一个正常的函数，但是它的特征和用法与普通函数不一样。下面就是一个构造函数： ~~~ var Vehicle = function() { this.price = 1000; }; ~~~ 上面代码中，Vehicle就是构造函数，它提供模板，用来生成车辆对象。 构造函数的最大特点就是，函数体内部使用了this关键字，代表了所要生成的对象实例。生成对象的时候，必需用new命令，调用Vehicle函数。 ### new命令 new命令的作用，就是执行构造函数，返回一个实例对象。 ~~~ var Vehicle = function (){ this.price = 1000; }; var v = new Vehicle(); v.price // 1000 ~~~ 上面代码通过new命令，让构造函数Vehicle生成一个实例对象，保存在变量v中。这个新生成的实例对象，从构造函数Vehicle继承了price属性。在new命令执行时，构造函数内部的this，就代表了新生成的实例对象，this.price表示实例对象有一个price属性，它的值是1000。 使用new命令时，根据需要，构造函数也可以接受参数。 ~~~ var Vehicle = function (p){ this.price = p; }; var v = new Vehicle(500); ~~~ new命令本身就可以执行构造函数，所以后面的构造函数可以带括号，也可以不带括号。下面两行代码是等价的。 ~~~ var v = new Vehicle(); var v = new Vehicle; ~~~ 一个很自然的问题是，如果忘了使用new命令，直接调用构造函数会发生什么事？ 这种情况下，构造函数就变成了普通函数，并不会生成实例对象。而且由于下面会说到的原因，this这时代表全局对象，将造成一些意想不到的结果。 ~~~ var Vehicle = function (){ this.price = 1000; }; var v = Vehicle(); v.price // Uncaught TypeError: Cannot read property 'price' of undefined price // 1000 ~~~ 上面代码中，调用Vehicle构造函数时，忘了加上new命令。结果，price属性变成了全局变量，而变量v变成了undefined。 因此，应该非常小心，避免出现不使用new命令、直接调用构造函数的情况。为了保证构造函数必须与new命令一起使用，一个解决办法是，在构造函数内部使用严格模式，即第一行加上`use strict`。 ~~~ function Fubar(foo, bar){ "use strict"; this._foo = foo; this._bar = bar; } Fubar() // TypeError: Cannot set property '_foo' of undefined ~~~ 上面代码的Fubar为构造函数，use strict命令保证了该函数在严格模式下运行。由于在严格模式中，函数内部的this不能指向全局对象，默认等于undefined，导致不加new调用会报错（JavaScript不允许对undefined添加属性）。 另一个解决办法，是在构造函数内部判断是否使用new命令，如果发现没有使用，则直接返回一个实例对象。 ~~~ function Fubar(foo, bar){ if (!(this instanceof Fubar)) { return new Fubar(foo, bar); } this._foo = foo; this._bar = bar; } Fubar(1, 2)._foo // 1 (new Fubar(1, 2))._foo // 1 ~~~ 上面代码中的构造函数，不管加不加new命令，都会得到同样的结果。 ### new命令的原理 使用new命令时，它后面的函数调用就不是正常的调用，而是被new命令控制了。内部的流程是，先创造一个空对象，作为上下文对象，赋值给函数内部的this关键字。也就是说，this指的是一个新生成的空对象，所有针对this的操作，都会发生在这个空对象上。 构造函数之所以叫“构造函数”，就是说这个函数的目的，就是操作上下文对象（即this对象），将其“构造”为需要的样子。如果构造函数的return语句返回的是对象，new命令会返回return语句指定的对象；否则，就会不管return语句，返回构造后的上下文对象。 ~~~ var Vehicle = function (){ this.price = 1000; return 1000; }; (new Vehicle()) === 1000 // false ~~~ 上面代码中，Vehicle是一个构造函数，它的return语句返回一个数值。这时，new命令就会忽略这个return语句，返回“构造”后的this对象。 但是，如果return语句返回的是一个跟this无关的新对象，new命令会返回这个新对象，而不是this对象。这一点需要特别引起注意。 ~~~ var Vehicle = function (){ this.price = 1000; return { price: 2000 }; }; (new Vehicle()).price // 2000 ~~~ 上面代码中，构造函数Vehicle的return语句，返回的是一个新对象。new命令会返回这个对象，而不是this对象。 new命令简化的内部流程，可以用下面的代码表示。 ~~~ function _new(/* constructor, param, ... */) { var args = [].slice.call(arguments); var constructor = args.shift(); var context = Object.create(constructor.prototype); var result = constructor.apply(context, args); return (typeof result === 'object' && result != null) ? result : context; } var actor = _new(Person, "张三", 28); ~~~ ### instanceof运算符 instanceof运算符用来确定一个对象是否为某个构造函数的实例。 ~~~ var v = new Vehicle(); v instanceof Vehicle // true ~~~ instanceof运算符的左边放置对象，右边放置构造函数。在JavaScript之中，只要是对象，就有对应的构造函数。因此，instanceof运算符可以用来判断值的类型。 ~~~ [1, 2, 3] instanceof Array // true ({}) instanceof Object // true ~~~ 上面代码表示数组和对象则分别是Array对象和Object对象的实例。最后那一行的空对象外面，之所以要加括号，是因为如果不加，JavaScript引擎会把一对大括号解释为一个代码块，而不是一个对象，从而导致这一行代码被解释为“{}; instanceof Object”，引擎就会报错。 需要注意的是，由于原始类型的值不是对象，所以不能使用instanceof运算符判断类型。 ~~~ "" instanceof String // false 1 instanceof Number // false ~~~ 上面代码中，字符串不是String对象的实例（因为字符串不是对象），数值1也不是Number对象的实例（因为数值1不是对象）。 如果存在继承关系，也就是某个对象可能是多个构造函数的实例，那么instanceof运算符对这些构造函数都返回true。 ~~~ var a = []; a instanceof Array // true a instanceof Object // true ~~~ 上面代码表示，a是一个数组，所以它是Array的实例；同时，a也是一个对象，所以它也是Object的实例。 利用instanceof运算符，还可以巧妙地解决，调用构造函数时，忘了加new命令的问题。 ~~~ function Fubar (foo, bar) { if (this instanceof Fubar) { this._foo = foo; this._bar = bar; } else return new Fubar(foo, bar); } ~~~ 上面代码使用instanceof运算符，在函数体内部判断this关键字是否为构造函数Fubar的实例。如果不是，就表明忘了加new命令。 ## this关键字 ### 涵义 构造函数内部需要用到this关键字。那么，this关键字到底是什么意思呢？ 简单说，this就是指函数当前的运行环境。在JavaScript语言之中，所有函数都是在某个运行环境之中运行，this就是这个环境。对于JavaScipt语言来说，一切皆对象，运行环境也是对象，所以可以理解成，所有函数总是在某个对象之中运行，this就指向这个对象。这本来并不会让用户糊涂，但是JavaScript支持运行环境动态切换，也就是说，this的指向是动态的，没有办法事先确定到底指向哪个对象，这才是最让初学者感到困惑的地方。 举例来说，有一个函数f，它同时充当a对象和b对象的方法。JavaScript允许函数f的运行环境动态切换，即一会属于a对象，一会属于b对象，这就要靠this关键字来办到。 ~~~ function f(){ console.log(this.x); }; var a = {x:'a'}; a.m = f; var b = {x:'b'}; b.m = f; a.m() // a b.m() // b ~~~ 上面代码中，函数f可以打印出当前运行环境中x变量的值。当f属于a对象时，this指向a；当f属于b对象时，this指向b，因此打印出了不同的值。由于this的指向可变，所以可以手动切换运行环境，以达到某种特定的目的。 前面说过，所谓“运行环境”就是对象，this指函数运行时所在的那个对象。如果一个函数在全局环境中运行，this就是指顶层对象（浏览器中为window对象）；如果一个函数作为某个对象的方法运行，this就是指那个对象。 可以近似地认为，this是所有函数运行时的一个隐藏参数，决定了函数的运行环境。 ### 使用场合 this的使用可以分成以下几个场合。 （1）全局环境 在全局环境使用this，它指的就是顶层对象window。 ~~~ this === window // true function f() { console.log(this === window); // true } ~~~ 上面代码说明，不管是不是在函数内部，只要是在全局环境下运行，this就是指全局对象window。 （2）构造函数 构造函数中的this，指的是实例对象。 ~~~ var O = function(p) { this.p = p; }; O.prototype.m = function() { return this.p; }; ~~~ 上面代码定义了一个构造函数O。由于this指向实例对象，所以在构造函数内部定义this.p，就相当于定义实例对象有一个p属性；然后m方法可以返回这个p属性。 ~~~ var o = new O("Hello World!"); o.p // "Hello World!" o.m() // "Hello World!" ~~~ （3）对象的方法 当a对象的方法被赋予b对象，该方法就变成了普通函数，其中的this就从指向a对象变成了指向b对象。这就是this取决于运行时所在的对象的含义，所以要特别小心。如果将某个对象的方法赋值给另一个对象，会改变this的指向。 ~~~ var o1 = new Object(); o1.m = 1; o1.f = function (){ console.log(this.m);}; o1.f() // 1 var o2 = new Object(); o2.m = 2; o2.f = o1.f o2.f() // 2 ~~~ 从上面代码可以看到，f是o1的方法，但是如果在o2上面调用这个方法，f方法中的this就会指向o2。这就说明JavaScript函数的运行环境完全是动态绑定的，可以在运行时切换。 如果不想改变this的指向，可以将o2.f改写成下面这样。 ~~~ o2.f = function (){ o1.f() }; o2.f() // 1 ~~~ 上面代码表示，由于f方法这时是在o1下面运行，所以this就指向o1。 有时，某个方法位于多层对象的内部，这时如果为了简化书写，把该方法赋值给一个变量，往往会得到意想不到的结果。 ~~~ var a = { b : { m : function() { console.log(this.p); }, p : 'Hello' } }; var hello = a.b.m; hello() // undefined ~~~ 上面代码表示，m属于多层对象内部的一个方法。为求简写，将其赋值给hello变量，结果调用时，this指向了全局对象。为了避免这个问题，可以只将m所在的对象赋值给hello，这样调用时，this的指向就不会变。 ~~~ var hello = a.b; hello.m() // Hello ~~~ （4）Node.js 在Node.js中，this的指向又分成两种情况。全局环境中，this指向全局对象global；模块环境中，this指向module.exports。 ~~~ // 全局环境 this === global // true // 模块环境 this === module.exports // true ~~~ ### 使用注意点 （1）避免多层this 由于this的指向是不确定的，所以切勿在函数中包含多层的this。 ~~~ var o = { f1: function() { console.log(this); var f2 = function() { console.log(this); }(); } } o.f1() // Object // Window ~~~ 上面代码包含两层this，结果运行后，第一层指向该对象，第二层指向全局对象。一个解决方法是在第二层改用一个指向外层this的变量。 ~~~ var o = { f1: function() { console.log(this); var that = this; var f2 = function() { console.log(that); }(); } } o.f1() // Object // Object ~~~ 上面代码定义了变量that，固定指向外层的this，然后在内层使用that，就不会发生this指向的改变。 （2）避免数组处理方法中的this 数组的map和foreach方法，允许提供一个函数作为参数。这个函数内部不应该使用this。 ~~~ var o = { v: 'hello', p: [ 'a1', 'a2' ], f: function f() { this.p.forEach(function (item) { console.log(this.v+' '+item); }); } } o.f() // undefined a1 // undefined a2 ~~~ 上面代码中，foreach方法的参数函数中的this，其实是指向window对象，因此取不到o.v的值。 解决这个问题的一种方法，是使用中间变量。 ~~~ var o = { v: 'hello', p: [ 'a1', 'a2' ], f: function f() { var that = this; this.p.forEach(function (item) { console.log(that.v+' '+item); }); } } o.f() // hello a1 // hello a2 ~~~ 另一种方法是将this当作foreach方法的第二个参数，固定它的运行环境。 ~~~ var o = { v: 'hello', p: [ 'a1', 'a2' ], f: function f() { this.p.forEach(function (item) { console.log(this.v+' '+item); }, this); } } o.f() // hello a1 // hello a2 ~~~ （3）避免回调函数中的this 回调函数中的this往往会改变指向，最好避免使用。 ~~~ var o = new Object(); o.f = function (){ console.log(this === o); } o.f() // true ~~~ 上面代码表示，如果调用o对象的f方法，其中的this就是指向o对象。 但是，如果将f方法指定给某个按钮的click事件，this的指向就变了。 ~~~ $("#button").on("click", o.f); ~~~ 点击按钮以后，控制台会显示false。原因是此时this不再指向o对象，而是指向按钮的DOM对象，因为f方法是在按钮对象的环境中被调用的。这种细微的差别，很容易在编程中忽视，导致难以察觉的错误。 为了解决这个问题，可以采用下面的一些方法对this进行绑定，也就是使得this固定指向某个对象，减少不确定性。 ## 固定this的方法 this的动态切换，固然为JavaScript创造了巨大的灵活性，但也使得编程变得困难和模糊。有时，需要把this固定下来，避免出现意想不到的情况。JavaScript提供了call、apply、bind这三个方法，来切换/固定this的指向。 ### call方法 函数的call方法，可以指定该函数内部this的指向（即函数执行时所在的作用域），然后在所指定的作用域中，调用该函数。 ~~~ var o = {}; var f = function (){ return this; }; f() === this // true f.call(o) === o // true ~~~ 上面代码中，在全局环境运行函数f时，this指向全局环境；call方法可以改变this的指向，指定this指向对象o，然后在对象o的作用域中运行函数f。 再看一个例子。 ~~~ var n = 123; var o = { n : 456 }; function a() { console.log(this.n); } a.call() // 123 a.call(null) // 123 a.call(undefined) // 123 a.call(window) // 123 a.call(o) // 456 ~~~ 上面代码中，a函数中的this关键字，如果指向全局对象，返回结果为123。如果使用call方法将this关键字指向o对象，返回结果为456。可以看到，如果call方法没有参数，或者参数为null或undefined，则等同于指向全局对象。 call方法的完整使用格式如下。 ~~~ func.call(thisValue, arg1, arg2, ...) ~~~ 它的第一个参数就是this所要指向的那个对象，后面的参数则是函数调用时所需的参数。 ~~~ function add(a,b) { return a+b; } add.call(this,1,2) // 3 ~~~ 上面代码中，call方法指定函数add在当前环境（对象）中运行，并且参数为1和2，因此函数add运行后得到3。 call方法的一个应用是调用对象的原生方法。 ~~~ var obj = {}; obj.hasOwnProperty('toString') // false obj.hasOwnProperty = function (){ return true; }; obj.hasOwnProperty('toString') // true Object.prototype.hasOwnProperty.call(obj, 'toString') // false ~~~ 上面代码中，hasOwnProperty是obj对象继承的方法，如果这个方法一旦被覆盖，就不会得到正确结果。call方法可以解决这个方法，它将hasOwnProperty方法的原始定义放到obj对象上执行，这样无论obj上有没有同名方法，都不会影响结果。 ### apply方法 apply方法的作用与call方法类似，也是改变this指向，然后再调用该函数。唯一的区别就是，它接收一个数组作为函数执行时的参数，使用格式如下。 ~~~ func.apply(thisValue, [arg1, arg2, ...]) ~~~ apply方法的第一个参数也是this所要指向的那个对象，如果设为null或undefined，则等同于指定全局对象。第二个参数则是一个数组，该数组的所有成员依次作为参数，传入原函数。原函数的参数，在call方法中必须一个个添加，但是在apply方法中，必须以数组形式添加。 请看下面的例子。 ~~~ function f(x,y){ console.log(x+y); } f.call(null,1,1) // 2 f.apply(null,[1,1]) // 2 ~~~ 上面的f函数本来接受两个参数，使用apply方法以后，就变成可以接受一个数组作为参数。 利用这一点，可以做一些有趣的应用。 （1）找出数组最大元素 JavaScript不提供找出数组最大元素的函数。结合使用apply方法和Math.max方法，就可以返回数组的最大元素。 ~~~ var a = [10, 2, 4, 15, 9]; Math.max.apply(null, a) // 15 ~~~ （2）将数组的空元素变为undefined 通过apply方法，利用Array构造函数将数组的空元素变成undefined。 ~~~ Array.apply(null, ["a",,"b"]) // [ 'a', undefined, 'b' ] ~~~ 空元素与undefined的差别在于，数组的foreach方法会跳过空元素，但是不会跳过undefined。因此，遍历内部元素的时候，会得到不同的结果。 ~~~ var a = ["a",,"b"]; function print(i) { console.log(i); } a.forEach(print) // a // b Array.apply(null,a).forEach(print) // a // undefined // b ~~~ （3）转换类似数组的对象 另外，利用数组对象的slice方法，可以将一个类似数组的对象（比如arguments对象）转为真正的数组。 ~~~ Array.prototype.slice.apply({0:1,length:1}) // [1] Array.prototype.slice.apply({0:1}) // [] Array.prototype.slice.apply({0:1,length:2}) // [1, undefined] Array.prototype.slice.apply({length:1}) // [undefined] ~~~ 上面代码的apply方法的参数都是对象，但是返回结果都是数组，这就起到了将对象转成数组的目的。从上面代码可以看到，这个方法起作用的前提是，被处理的对象必须有length属性，以及相对应的数字键。 （4）绑定回调函数的对象 上一节按钮点击事件的例子，可以改写成 ~~~ var o = new Object(); o.f = function (){ console.log(this === o); } var f = function (){ o.f.apply(o); // 或者 o.f.call(o); }; $("#button").on("click", f); ~~~ 点击按钮以后，控制台将会显示true。由于apply方法（或者call方法）不仅绑定函数执行时所在的对象，还会立即执行函数，因此不得不把绑定语句写在一个函数体内。更简洁的写法是采用下面介绍的bind方法。 ### bind方法 bind方法用于将函数体内的this绑定到某个对象，然后返回一个新函数。它的使用格式如下。 ~~~ func.bind(thisValue, arg1, arg2,...) ~~~ 下面是一个例子。 ~~~ var o1 = new Object(); o1.p = 123; o1.m = function (){ console.log(this.p); }; o1.m() // 123 var o2 = new Object(); o2.p = 456; o2.m = o1.m; o2.m() // 456 o2.m = o1.m.bind(o1); o2.m() // 123 ~~~ 上面代码使用bind方法将o1.m方法绑定到o1以后，在o2对象上调用o1.m的时候，o1.m函数体内部的this.p就不再到o2对象去寻找p属性的值了。 bind比call方法和apply方法更进一步的是，除了绑定this以外，还可以绑定原函数的参数。 ~~~ var add = function (x,y) { return x*this.m + y*this.n; } var obj = { m: 2, n: 2 }; var newAdd = add.bind(obj, 5); newAdd(5) // 20 ~~~ 上面代码中，bind方法除了绑定this对象，还绑定了add函数的第一个参数，结果newAdd函数只要一个参数就能运行了。 如果bind方法的第一个参数是null或undefined，等于将this绑定到全局对象，函数运行时this指向全局对象（在浏览器中为window）。 ~~~ function add(x,y) { return x+y; } var plus5 = add.bind(null, 5); plus5(10) // 15 ~~~ 上面代码除了将add函数的运行环境绑定为全局对象，还将add函数的第一个参数绑定为5，然后返回一个新函数。以后，每次运行这个新函数，就只需要提供另一个参数就够了。 bind方法有一些使用注意点。 （1）每一次返回一个新函数 bind方法每运行一次，就返回一个新函数，这会产生一些问题。比如，监听事件的时候，不能写成下面这样。 ~~~ element.addEventListener('click', o.m.bind(o)); ~~~ 上面代码表示，click事件绑定bind方法生成的一个匿名函数。这样会导致无法取消绑定，所以，下面的代码是无效的。 ~~~ element.removeEventListener('click', o.m.bind(o)); ~~~ 正确的方法是写成下面这样： ~~~ var listener = o.m.bind(o); element.addEventListener('click', listener); // ... element.removeEventListener('click', listener); ~~~ （2）bind方法的自定义代码 对于那些不支持bind方法的老式浏览器，可以自行定义bind方法。 ~~~ if(!('bind' in Function.prototype)){ Function.prototype.bind = function(){ var fn = this; var context = arguments[0]; var args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1); return function(){ return fn.apply(context, args); } } } ~~~ （3）jQuery的proxy方法 除了用bind方法绑定函数运行时所在的对象，还可以使用jQuery的$.proxy方法，它与bind方法的作用基本相同。 ~~~ $("#button").on("click", $.proxy(o.f, o)); ~~~ 上面代码表示，$.proxy方法将o.f方法绑定到o对象。 （4）结合call方法使用 利用bind方法，可以改写一些JavaScript原生方法的使用形式，以数组的slice方法为例。 ~~~ [1,2,3].slice(0,1) // [1] // 等同于 Array.prototype.slice.call([1,2,3], 0, 1) // [1] ~~~ 上面的代码中，数组的slice方法从[1, 2, 3]里面，按照指定位置和长度切分出另一个数组。这样做的本质是在[1, 2, 3]上面调用Array.prototype.slice方法，因此可以用call方法表达这个过程，得到同样的结果。 call方法实质上是调用Function.prototype.call方法，因此上面的表达式可以用bind方法改写。 ~~~ var slice = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.slice); slice([1, 2, 3], 0, 1) // [1] ~~~ 可以看到，利用bind方法，将[1, 2, 3].slice(0, 1)变成了slice([1, 2, 3], 0, 1)的形式。这种形式的改变还可以用于其他数组方法。 ~~~ var push = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.push); var pop = Function.prototype.call.bind(Array.prototype.pop); var a = [1 ,2 ,3]; push(a, 4) a // [1, 2, 3, 4] pop(a) a // [1, 2, 3] ~~~ 如果再进一步，将Function.prototype.call方法绑定到Function.prototype.bind对象，就意味着bind的调用形式也可以被改写。 ~~~ function f(){ console.log(this.v); } var o = { v: 123 }; var bind = Function.prototype.call.bind(Function.prototype.bind); bind(f,o)() // 123 ~~~ 上面代码表示，将Function.prototype.call方法绑定Function.prototype.bind以后，bind方法的使用形式从f.bind(o)，变成了bind(f, o)。 ## 参考链接 * Jonathan Creamer, [Avoiding the "this" problem in JavaScript](http://tech.pro/tutorial/1192/avoiding-the-this-problem-in-javascript) * Erik Kronberg, [Bind, Call and Apply in JavaScript](https://variadic.me/posts/2013-10-22-bind-call-and-apply-in-javascript.html) * Axel Rauschmayer, [JavaScript’s this: how it works, where it can trip you up](http://www.2ality.com/2014/05/this.html)