JavaScript 类完整指南

作者:Dmitri Pavlutin

翻译:疯狂的技术宅

原文:https://dmitripavlutin.com/ja...

未经允许严禁转载

JavaScript 使用原型继承:每个对象都从其原型对象继承属性和方法。

在 JavaScript 中不存在 Java 或 Swift 等语言中所使用的作为创建对象 蓝图的传统类,原型继承仅处理对象。

原型继承可以模仿经典类的继承。为了将传统类引入 JavaScript,ES2015 标准引入了 class 语法:基于原型继承上的语法糖。

本文使你熟悉 JavaScript 类:如何定义类,初始化实例,定义字段和方法,了解私有字段和公共字段,掌握静态字段和方法。

1.定义:class 关键字

用特殊关键字 class 在 JavaScript 中定义一个类:

class User {
  // The body of class
}

上面的代码定义了一个类 User。大括号 { } 界定了类的主体。请注意,此语法称为 类声明

你没有义务指明 class 的名称。通过使用类表达式 ,你可以将类分配给变量:

const UserClass = class {
  // The body of class
};

可以轻松地将类导出为 ES2015 模块的一部分。这是 默认导出 的语法:

export default class User {
 // The body of class
}

还有一个 命名导出

export class User {
  // The body of class
}

当你创建类的 实例(instance) 时,该类将变得很有用。实例是一个包含类描述的数据和行为的对象。

image.png

new 运算符可在 JavaScript 中实例化该类:instance = new Class()

例如,你可以用 new 运算符实例化 User 类:

const myUser = new User();

new User() 创建 User 类的实例。

2.初始化:constructor()

constructor(param1,param2,...) 是类中初始化实例的特殊方法。在这里你可以设置字段的初始值或针对对象进行任何类型的设置。

在以下示例中,构造函数设置了字段 name 的初始值:

class User {
  constructor(name) {    this.name = name;  }}

User 的构造函数只有一个参数 name,用于设置 this.name 字段的初始值。

在构造函数中,this 值等于新创建的实例。

用于实例化类的参数成为构造函数的参数:

class User {
  constructor(name) {
    name; // => 'Jon Snow'    this.name = name;
  }
}

const user = new User('Jon Snow');

构造函数中的 name 参数的值为 'Jon Snow'

如果你没有为该类定义构造函数,则会创建一个默认的构造函数。默认构造函数是一个空函数,它不会修改实例。

同时,一个 JavaScript 类最多可以有一个构造函数。

3. 字段

类字段是用来保存信息的变量。字段可以附加到 2 个实体:

  1. 类实例上的字段
  2. 类本身的字段(又称为静态)

这些字段还具有 2 级可访问性:

  1. 公共(public):该字段可在任何地方访问
  2. 私有(private):只能在课程正文中访问该字段

3.1 公共实例字段

让我们再次看一下之前的代码片段:

class User {
  constructor(name) {
    this.name = name;  }
}

表达式 this.name = name 创建一个实例字段 name,并为其分配一个初始值。

稍后,你可以使用属性访问器来访问 name 字段:

const user = new User('Jon Snow');
user.name; // => 'Jon Snow'

name 是一个公共字段,你可以在 User 类主体之外访问它。

当像在前面场景中那样在构造函数内部隐式创建字段时,可能很难掌握字段列表。你必须从构造函数的代码中解密它们。

更好的方法是显式声明类字段。无论构造函数做什么,实例始终具有相同的字段集。

类字段提案允许你在类主体内定义字段。另外,你可以立即指示初始值:

class SomeClass {
  field1;  field2 = 'Initial value';
  // ...
}

让我们修改 User 类,并声明一个公共字段 name

class User {
  name;  
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

const user = new User('Jon Snow');
user.name; // => 'Jon Snow'

类中的 name; 声明了一个公共字段 name

以这种方式声明的公共字段有很好的表现力:通过查看字段声明就能够了解该类的数据结构。

而且,可以在声明时立即初始化类字段。

class User {
  name = 'Unknown';
  constructor() {
    // No initialization
  }
}

const user = new User();
user.name; // => 'Unknown'

类中的 name ='Unknown' 声明一个字段 name 并用值 'Unknown' 初始化它。

对公有字段的访问或更新没有任何限制。你可以读取它们的值并将其分配给构造函数、方法内部以及类外部的公有字段。

3.2 私有实例字段

封装是一个重要的概念,可让你隐藏类的内部细节。使用封装类的人仅涉及该类提供的公共接口,而不会耦合到该类的实现细节。

当实现细节被更改时,考虑封装性的类更易于更新。

使用私有字段是隐藏对象内部数据的一种好方法。这是只能在它们所属的类中读取和修改的字段。该类的外部不能直接更改私有字段。

私有字段 仅可在类的正文中访问。

在字段名前加上特殊符号 # 使其私有,例如 #myField。每次使用该字段时,都必须保留前缀 #:不管是声明、读取还是修改。

确保在实例初始化时可以一次设置字段 #name

class User {
  #name;
  constructor(name) {
    this.#name = name;
  }

  getName() {
    return this.#name;
  }
}

const user = new User('Jon Snow');
user.getName(); // => 'Jon Snow'

user.#name;     // SyntaxError is thrown

#name 是一个私有字段。你可以在 User 主体内访问和修改 #name。方法 getName()可以访问私有字段 #name

如果尝试在用户类主体之外访问私有字段 #name,则会引发语法错误:SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class

3.3 公共静态字段

你还可以在类本身上定义字段:静态字段 。它有助于定义类常量或存储特定于类的信息。

要在 JavaScript 类中创建静态字段,请使用特殊关键字 static ,后跟字段名称:static myStaticField

让我们添加一个新的字段 type 来指示用户类型:admin 或 Regular。静态字段 TYPE_ADMINTYPE_REGULAR 是常量,可以方便的区分用户类型:

class User {
  static TYPE_ADMIN = 'admin';  static TYPE_REGULAR = 'regular';
  name;
  type;

  constructor(name, type) {
    this.name = name;
    this.type = type;
  }
}

const admin = new User('Site Admin', User.TYPE_ADMIN);
admin.type === User.TYPE_ADMIN; // => true

静态 TYPE_ADMIN 和静态 TYPE_REGULAR 定义了 User 类中的静态变量。要访问静态字段,你必须使用类,后面跟字段名称:User.TYPE_ADMIN和User.TYPE_REGULAR

3.4 私有静态字段

有时甚至静态字段也是你要隐藏的实现细节。在这方面,你可以将静态字段设为私有。

要使静态字段成为私有字段,请在字段名称前添加特殊符号 #static #myPrivateStaticField

假设你想限制 User 类的实例数量。要隐藏有关实例限制的详细信息,可以创建私有静态字段:

class User {
  static #MAX_INSTANCES = 2;  static #instances = 0;  
  name;

  constructor(name) {
    User.#instances++;
    if (User.#instances > User.#MAX_INSTANCES) {
      throw new Error('Unable to create User instance');
    }
    this.name = name;
  }
}

new User('Jon Snow');
new User('Arya Stark');
new User('Sansa Stark'); // throws Error

静态字段 User.#MAX_INSTANCES 用来设置允许的最大实例数,而 User.#instances 静态字段则计算实际的实例数。

这些私有静态字段只能在 User 类中访问。外部世界都不会干其扰限制机制:这就是封装的好处。

4. 方法

这些字段用了保存数据。但是修改数据的能力是由属于类的特殊函数执行的:方法

JavaScript 类支持实例方法和静态方法。

4.1 实例方法

实例方法可以访问和修改实例数据。实例方法可以调用其他实例方法以及任何静态方法。

例如,让我们定义一个方法 getName() ,该方法返回 User 类中的名称:

class User {
  name = 'Unknown';

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {    return this.name;  }}

const user = new User('Jon Snow');
user.getName(); // => 'Jon Snow'

getName() { ... }User 类中的一种方法。 user.getName() 是方法调用:它执行该方法并返回计算出的值(如果有的话)。

在类方法以及构造函数中,this 的值等于类实例。使用 this 来访问实例数据: this.field,也可以调用其他方法:this.method()

让我们添加一个新方法 name Contains(string),该方法有一个参数并调用另一个方法:

class User {
  name;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {
    return this.name;
  }

  nameContains(str) {    return this.getName().includes(str);  }}

const user = new User('Jon Snow');
user.nameContains('Jon');   // => true
user.nameContains('Stark'); // => false

nameContains(str) { ... }User 类的一种方法,它接受一个参数 str。不仅如此,它还通过执行实例this.getName() 的另一种方法来获取用户名。

方法也可以是私有的。可以通过前缀使方法私有,其名称以#开头。

让我们将 getName() 方法设为私有:

class User {
  #name;

  constructor(name) {
    this.#name = name;
  }

  #getName() {    return this.#name;  }
  nameContains(str) {
    return this.#getName().includes(str);  }
}

const user = new User('Jon Snow');
user.nameContains('Jon');   // => true
user.nameContains('Stark'); // => false

user.#getName(); // SyntaxError is thrown

#getName() 是私有方法。在方法 nameContains(str) 内,你可以这样调用一个私有方法:this.#getName()

作为私有变量,不能在 User 类主体之外调用 #getName()

4.2 Getter 和 Setter

getter 和 setter 模仿常规字段,但是对如何访问和修改字段有更多控制。

在尝试获取字段值时执行 getter,而在尝试设置值时使用 setter。

为了确保 Username 属性不能为空,让我们将私有字段 #nameValue 包装在一个 getter 和 setter 中:

class User {
  #nameValue;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  get name() {    return this.#nameValue;
  }

  set name(name) {    if (name === '') {
      throw new Error(`name field of User cannot be empty`);
    }
    this.#nameValue = name;
  }
}

const user = new User('Jon Snow');
user.name; // The getter is invoked, => 'Jon Snow'
user.name = 'Jon White'; // The setter is invoked

user.name = ''; // The setter throws an Error

当你访问字段 user.name 的值时,将执行 get name() {...} getter。

set name(name){...} 字段 user.name ='Jon White' 更新时执行。如果新值是一个空字符串,则 setter 将引发错误。

4.3静态方法

静态方法是直接附加到类的函数。它们具有与类相关的逻辑,而不是与类的实例相关的逻辑。

要创建静态方法,请使用特殊关键字 static,后跟常规方法语法:static myStaticMethod() { ... }

使用静态方法时,要记住两个简单的规则:

  1. 静态方法 可以访问 静态字段
  2. 静态方法 无法访问 实例字段。

让我们创建一个静态方法来检测是否已经使用了具有特定名称的 User。

class User {
  static #takenNames = [];

  static isNameTaken(name) {    return User.#takenNames.includes(name);  }
  name = 'Unknown';

  constructor(name) {
    this.name = name;
    User.#takenNames.push(name);
  }
}

const user = new User('Jon Snow');

User.isNameTaken('Jon Snow');   // => true
User.isNameTaken('Arya Stark'); // => false

isNameTaken() 是一种静态方法,它使用静态私有字段 User.#takenNames 来检查采用的名称。

静态方法可以是私有的:static #staticFunction(){...}。它们同样遵循私有规则:只能在类主体中调用私有静态方法。

5. 继承:extends

JavaScript 中的类用 extends 关键字支持单继承。

在表达式 class Child extends Parent { } 中,子类 child 从父类继承构造函数字段和方法。

例如,让我们创建一个新的子类 ContentWriter, 来扩展父类 User

class User {
  name;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {
    return this.name;
  }
}

class ContentWriter extends User {  posts = [];
}

const writer = new ContentWriter('John Smith');

writer.name;      // => 'John Smith'
writer.getName(); // => 'John Smith'
writer.posts;     // => []

ContentWriterUser 继承构造函数,getName() 方法和 name 字段。同样,ContentWriter 类声明一个新字段 posts

注意,父类的私有成员不会被子类所继承。

5.1 父构造函数:constructor() 中的 super()

如果你想在子类中调用父构的造函数,则需要使用子构造函数中提供的特殊功能 super()

例如让 ContentWriter 构造函数调用 User 的父构造函数,并初始化 posts 字段:

class User {
  name;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {
    return this.name;
  }
}

class ContentWriter extends User {
  posts = [];

  constructor(name, posts) {
    super(name);    this.posts = posts;
  }
}

const writer = new ContentWriter('John Smith', ['Why I like JS']);
writer.name; // => 'John Smith'
writer.posts // => ['Why I like JS']

子类 ContentWriter 中的 super(name) 执行父类 User 的构造函数。

注意,在子构造函数内部,必须在使用 this 关键字之前执行 super()。调用 super() 确保父级构造函数初始化实例。

class Child extends Parent {
  constructor(value1, value2) {
    // Does not work!
    this.prop2 = value2;    super(value1);  }
}

5.2 父实例:方法中的 super

如果你想在子方法中访问父方法,则可以使用特殊的快捷方式 super

class User {
  name;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {
    return this.name;
  }
}

class ContentWriter extends User {
  posts = [];

  constructor(name, posts) {
    super(name);
    this.posts = posts;
  }

  getName() {
    const name = super.getName();    if (name === '') {
      return 'Unknwon';
    }
    return name;
  }
}

const writer = new ContentWriter('', ['Why I like JS']);
writer.getName(); // => 'Unknwon'

子类 ContentWritergetName() 直接从父类 User 访问方法 super.getName()

此功能被称为方法覆盖

请注意,你也可以将 super 与静态方法一起使用,来访问父级的静态方法。

6. 对象类型检查:instanceof

object instanceof Class 是确定 object 是否为 Class 的实例的运算符。

让我们来看看 instanceof 运算符的作用:

class User {
  name;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {
    return this.name;
  }
}

const user = new User('Jon Snow');
const obj = {};

user instanceof User; // => true
obj instanceof User; // => false

userUser 类的实例, user instanceof User 的计算结果为 true

空对象 {} 不是 User 的实例,对应的 obj instanceof Userfalse

instanceof 是多态的:操作符将一个子类检测为父类的实例。

class User {
  name;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {
    return this.name;
  }
}

class ContentWriter extends User {
  posts = [];

  constructor(name, posts) {
    super(name);
    this.posts = posts;
  }
}

const writer = new ContentWriter('John Smith', ['Why I like JS']);

writer instanceof ContentWriter; // => true
writer instanceof User;          // => true

writer 是子类 ContentWriter 的一个实例。操作符 writer instanceof ContentWriter 的评估结果为 true

同时 ContentWriterUser 的子类。因此 writer instanceof User 也将评估为 true

如果你想确定实例确切的类怎么办?可以用 constructor 属性并直接与该类进行比较:

writer.constructor === ContentWriter; // => true
writer.constructor === User;          // => false

7. 类和原型

我必须说,JavaScript 中的类语法在从原型继承中进行抽象方面做得很好。为了描述 class 语法,我甚至没有使用术语原型

但是这些类是建立在原型继承之上的。每个类都是一个函数,并在作为构造函数调用时创建一个实例。

以下两个代码段是等效的。

类版本:

class User {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  getName() {
    return this.name;
  }
}

const user = new User('John');

user.getName();       // => 'John Snow'
user instanceof User; // => true

使用原型的版本:

function User(name) {
  this.name = name;
}

User.prototype.getName = function() {
  return this.name;
}

const user = new User('John');

user.getName();       // => 'John Snow'
user instanceof User; // => true

如果你熟悉 Java 或 Swift 语言的经典继承机制,则可以更轻松地使用类语法。

不管怎样,即便是你在 JavaScript 中使用类语法,我也建议你对原型继承有所了解。

8. 类功能的可用性

本文中介绍的课程功能涉及 ES2015 和第 3 阶段的提案。

在2019年底,class 功能分为以下两部分:

9. 结论

JavaScript 类用构造函数初始化实例,定义字段和方法。你甚至可以使用 static 关键字在类本身上附加字段和方法。

继承是使用 extends 关键字实现的:你可以轻松地从父级创建子级。super 关键字用于从子类访问父类。

要使用封装,请将字段和方法设为私有来隐藏类的内部细节。私有字段和方法名称必须以 # 开头。

JavaScript 中的类正在变得越来越易于​​使用。


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