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对象具有唯一标识性:即使完全相同的两个对象,也并非同一个对象。
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对象有状态:对象具有状态,同一对象可能处于不同状态之下。
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对象具有行为:即对象的状态,可能因为它的行为产生变迁。
var o1 = { a: 1 };
var o2 = { a: 1 };
console.log(o1 == o2); // false
关于对象的第二个和第三个特征“状态和行为”,不同语言会使用不同的术语来抽象描述它们,比如C++中称它们为“成员变量”和“成员函数”,Java中则称它们为“属性”和“方法”。
在 JavaScript中,将状态和行为统一抽象为“属性”,考虑到 JavaScript 中将函数设计成一种特殊对象,所以 JavaScript中的行为和状态都能用属性来抽象。
var o = {
d: 1,
f() {
console.log(this.d);
}
};
所以,总结一句话来看,在JavaScript中,对象的状态和行为其实都被抽象为了属性。如果你用过Java,一定不要觉得奇怪,尽管设计思路有一定差别,但是二者都很好地表现了对象的基本特征:标识性、状态和行为。
JavaScript创始人Brendan Eich(布兰登·艾奇)在“原型运行时”的基础上引入了new、this等语言特性,使之“看起来语法更像Java”,而Java正是基于类的面向对象的代表语言之一。
什么是原型?
原型是顺应人类自然思维的产物。中文中有个成语叫做“照猫画虎”,这里的猫看起来就是虎的原型,所以,由此我们可以看出,用原型来描述对象的方法可以说是古已有之。
在不同的编程语言中,设计者也利用各种不同的语言特性来抽象描述对象。
最为成功的流派是使用“类”的方式来描述对象,这诞生了诸如 C++、Java等流行的编程语言。这个流派叫做基于类的编程语言。
还有一种就是基于原型的编程语言,它们利用原型来描述对象。我们的JavaScript就是其中代表。
“基于类”的编程提倡使用一个关注分类和类之间关系开发模型。在这类语言中,总是先有类,再从类去实例化一个对象。类与类之间又可能会形成继承、组合等关系。类又往往与语言的类型系统整合,形成一定编译时的能力。
与此相对,“基于原型”的编程看起来更为提倡程序员去关注一系列对象实例的行为,而后才去关心如何将这些对象,划分到最近的使用方式相似的原型对象,而不是将它们分成类。
基于原型的面向对象系统通过“复制”的方式来创建新对象。一些语言的实现中,还允许复制一个空对象。这实际上就是创建一个全新的对象。
基于原型和基于类都能够满足基本的复用和抽象需求,但是适用的场景不太相同。
这就像专业人士可能喜欢在看到老虎的时候,喜欢用猫科豹属豹亚种来描述它,但是对一些不那么正式的场合,“大猫”可能更为接近直观的感受一些(插播一个冷知识:比起老虎来,美洲狮在历史上相当长时间都被划分为猫科猫属,所以性格也跟猫更相似,比较亲人)。
我们的JavaScript 并非第一个使用原型的语言,在它之前,self、kevo等语言已经开始使用原型来描述对象了。
事实上,Brendan更是曾透露过,他最初的构想是一个拥有基于原型的面向对象能力的scheme语言。
原型系统的“复制操作”有两种实现思路:
一个是并不真的去复制一个原型对象,而是使得新对象持有一个原型的引用;
另一个是切实地复制对象,从此两个对象再无关联。
历史上的基于原型语言因此产生了两个流派,显然,JavaScript显然选择了前一种方式。
JavaScript的原型
如果我们抛开JavaScript用于模拟Java类的复杂语法设施(如new、Function Object、函数的prototype属性等),原型系统可以说相当简单,我可以用两条概括:
如果所有对象都有私有字段[[prototype]],就是对象的原型;
读一个属性,如果对象本身没有,则会继续访问对象的原型,直到原型为空或者找到为止。
这个模型在ES的各个历史版本中并没有很大改变,但从 ES6 以来,JavaScript提供了一系列内置函数,以便更为直接地访问操纵原型。三个方法分别为:
Object.create 根据指定的原型创建新对象,原型可以是null;
Object.getPrototypeOf 获得一个对象的原型;
Object.setPrototypeOf 设置一个对象的原型。
利用这三个方法,我们可以完全抛开类的思维,利用原型来实现抽象和复用。我用下面的代码展示了用原型来抽象猫和虎的例子。
var cat = {
say(){
console.log("meow~");
},
jump(){
console.log("jump");
}
}
var tiger = Object.create(cat, {
say:{
writable:true,
configurable:true,
enumerable:true,
value:function(){
console.log("roar!");
}
}
})
var anotherCat = Object.create(cat);
anotherCat.say();
var anotherTiger = Object.create(tiger);
这段代码创建了一个“猫”对象,又根据猫做了一些修改创建了虎,之后我们完全可以用Object.create来创建另外的猫和虎对象,我们可以通过“原始猫对象”和“原始虎对象”来控制所有猫和虎的行为。
new 运算接受一个构造器和一组调用参数,实际上做了几件事:
以构造器的 prototype 属性(注意与私有字段[[prototype]]的区分)为原型,创建新对象;
将 this 和调用参数传给构造器,执行;
如果构造器返回的是对象,则返回,否则返回第一步创建的对象。
new 这样的行为,试图让函数对象在语法上跟类变得相似,但是,它客观上提供了两种方式,一是在构造器中添加属性,二是在构造器的 prototype 属性上添加属性。
下面代码展示了用构造器模拟类的两种方法:
function c1(){
this.p1 = 1;
this.p2 = function(){
console.log(this.p1);
}
}
var o1 = new c1;
o1.p2();
function c2(){
}
c2.prototype.p1 = 1;
c2.prototype.p2 = function(){
console.log(this.p1);
}
var o2 = new c2;
o2.p2();
第一种方法是直接在构造器中修改this,给this添加属性。
第二种方法是修改构造器的prototype属性指向的对象,它是从这个构造器构造出来的所有对象的原型。
比起早期的原型模拟方式,使用extends关键字自动设置了constructor,并且会自动调用父类的构造函数,这是一种更少坑的设计。
所以当我们使用类的思想来设计代码时,应该尽量使用class来声明类,而不是用旧语法,拿函数来模拟对象。
JavaScript中的对象分类
我们可以把对象分成几类。
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宿主对象(host Objects):由JavaScript宿主环境提供的对象,它们的行为完全由宿主环境决定。
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内置对象(Built-in Objects):由JavaScript语言提供的对象。
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固有对象(Intrinsic Objects ):由标准规定,随着JavaScript运行时创建而自动创建的对象实例。
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原生对象(Native Objects):可以由用户通过Array、RegExp等内置构造器或者特殊语法创建的对象。
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普通对象(Ordinary Objects):由{}语法、Object构造器或者class关键字定义类创建的对象,它能够被原型继承。
普通对象之外的对象类型
宿主对象
JavaScript宿主对象千奇百怪,但是前端最熟悉的无疑是浏览器环境中的宿主了。
在浏览器环境中,我们都知道全局对象是window,window上又有很多属性,如document。
实际上,这个全局对象window上的属性,一部分来自JavaScript语言,一部分来自浏览器环境。
JavaScript标准中规定了全局对象属性,w3c的各种标准中规定了Window对象的其它属性。
宿主对象也分为固有的和用户可创建的两种,比如document.createElement就可以创建一些dom对象。
宿主也会提供一些构造器,比如我们可以使用new Image来创建img元素,这些我们会在浏览器的API部分详细讲解。
内置对象·固有对象
固有对象是由标准规定,随着JavaScript运行时创建而自动创建的对象实例。
固有对象在任何JS代码执行前就已经被创建出来了,它们通常扮演者类似基础库的角色。我们前面提到的“类”其实就是固有对象的一种。
ECMA标准为我们提供了一份固有对象表,里面含有150+个固有对象。
内置对象·原生对象
我们把JavaScript中,能够通过语言本身的构造器创建的对象称作原生对象。在JavaScript标准中,提供了30多个构造器。按照我的理解,按照不同应用场景,我把原生对象分成了以下几个种类。
通过这些构造器,我们可以用new运算创建新的对象,所以我们把这些对象称作原生对象。
几乎所有这些构造器的能力都是无法用纯JavaScript代码实现的,它们也无法用class/extend语法来继承。
这些构造器创建的对象多数使用了私有字段,例如:
Error: [[ErrorData]]
Boolean: [[BooleanData]]
Number: [[NumberData]]
Date: [[DateValue]]
RegExp: [[RegExpMatcher]]
Symbol: [[SymbolData]]
Map: [[MapData]]
这些字段使得原型继承方法无法正常工作,所以,我们可以认为,所有这些原生对象都是为了特定能力或者性能,而设计出来的“特权对象”。
原文摘自 winter