JavaScript 对象：我们真的需要模拟类吗？

作者｜程劭非

来源｜极客时间《重学前端》专栏

早期的 JavaScript 程序员一般都有过使用 JavaScript“模拟面向对象编程”的经历，不过，JavaScript 本身就是面向对象的，它并不需要模拟，只是它实现面向对象的方式和主流的流派不太一样，所以才让很多人产生了误会。

那么，接着按照我们理解的思路继续深入，这些“模拟面向对象”，实际上做的事情就是“模拟基于类的面向对象”。

尽管我认为，“类”并非面向对象的全部，但我们不应该责备社区出现这样的方案，事实上，因为一些公司政治原因，JavaScript 推出之时，管理层就要求它去模仿 Java，所以，JavaScript 创始人 Brendan Eich 在“原型运行时”的基础上引入了 new、this 等语言特性，使之“看起来更像 Java”，而 Java 正是基于类的面向对象的代表语言之一。

但是 JavaScript 这样的半吊子模拟，缺少了继承等关键特性，导致大家试图对它进行修补，进而产生了种种互不相容的解决方案。

庆幸的是，从 ES6 开始，JavaScript 提供了 class 关键字来定义类，尽管，这样的方案仍然是基于原型运行时系统的模拟，但是它修正了之前的一些常见的“坑”，统一了社区的方案，这对语言的发展有着非常大的好处。

实际上，我认为“基于类”并非面向对象的唯一形态，如果我们把视线从“类”移开，Brendan 当年选择的原型系统，就是一个非常优秀的抽象对象的形式。

我们从头讲起。

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。

还有一种则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，形成一定的编译时能力。

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（但是函数式的部分是另外的故事，这篇文章里，我暂时不做详细讲述）。

在 JavaScript 之前，原型系统就更多与高动态性语言配合，并且多数基于原型的语言提倡运行时的原型修改，我想，这应该是 Brendan 选择原型系统很重要的理由。

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);
anotherTiger.say();

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。

但是，在更早的版本中，程序员只能通过 Java 类风格的接口来操纵原型运行时，可以说非常别扭。考虑到 new 和 prototype 属性等基础设施今天仍然有效，而且被很多代码使用，学习这些知识也有助于我们理解运行时的原型工作原理，下面我们试着回到过去，追溯一下早年的 JavaScript 中的原型和类。

早期版本中的类与原型

在早期版本的 JavaScript 中，“类”的定义是一个私有属性 [[class]]，语言标准为内置类型诸如 Number、String、Date 等指定了 [[class]] 属性，以表示它们的类。语言使用者唯一可以访问 [[class]] 属性的方式是 Object.prototype.toString。

以下代码展示了所有具有内置 class 属性的对象：

 var o = new Object;
    var n = new Number;
    var s = new String;
    var b = new Boolean;
    var d = new Date;
    var arg = function(){ return arguments }();
    var r = new RegExp;
    var f = new Function;
    var arr = new Array;
    var e = new Error;
    console.log([o, n, s, b, d, arg, r, f, arr, e].map(v => Object.prototype.toString.call(v)));

因此，在 ES3 和之前，JS 中类的概念是相当弱的，它仅仅是运行时的一个字符串属性。

在 ES5 开始，[[class]] 私有属性被 Symbol.toStringTag 代替，Object.prototype.toString 的意义从命名上不再跟 class 相关。我们甚至可以自定义 Object.prototype.toString 的行为，以下代码展示了使用 Symbol.toStringTag 来自定义 Object.prototype.toString 的行为：

 var o = { [Symbol.toStringTag]: "MyObject" }
    console.log(o + "");

这里创建了一个新对象，并且给它唯一的一个属性 Symbol.toStringTag，我们用字符串加法触发了 Object.prototype.toString 的调用，发现这个属性最终对 Object.prototype.toString 的结果产生了影响。

但是，考虑到 JS 语法中跟 Java 相似的部分，我们对类的讨论不能用“new 运算是针对构造器对象而不是类”来试图回避。所以，我们仍然要把 new 理解成 JavaScript 面向对象的一部分，下面我就来讲一下 new 操作具体做了哪些事情。

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，试图让函数对象的语法跟类变得相似，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。

在没有 Object.create、Object.setPrototypeOf 的早期版本中，new 运算是唯一一个可以指定 [[prototype]] 的方法（当时的 mozilla 提供了私有属性 proto，但是多数环境并不支持），所以，当时已经有人试图用它来代替后来的 Object.create，我们甚至可以用它来实现一个 Object.create 的不完整的 pollyfill，见以下代码：

Object.create = function(prototype){
    var cls = function(){}
    cls.prototype = prototype;
    return new cls;
}

这段代码创建了一个空函数作为类，并把传入的原型挂在了它的 prototype，最后创建了一个它的实例，根据 new 的行为，这将产生一个以传入的第一个参数为原型的对象。

这个函数无法做到与原生的 Object.create 一致，一个是不支持第二个参数，另一个是不支持 null 作为原型，所以放到今天意义已经不大了。

ES6 中的类

好在 ES6 中加入了新特性 class，new 跟 function 搭配的怪异行为终于可以退休了（虽然运行时没有改变），在任何场景，我都推荐使用 ES6 的语法来定义类，而令 function 回归原本的函数语义。下面我们就来看一下 ES6 中的类。

ES6 中引入了 class 关键字，并且在标准中删除了所有 [[class]] 相关的私有属性描述，类的概念正式从属性升级成语言的基础设施，从此，基于类的编程方式成为了 JavaScript 的官方编程范式。

我们先看下类的基本写法：

class Rectangle {
  constructor(height, width) {
    this.height = height;
    this.width = width;
  }
  // Getter
  get area() {
    return this.calcArea();
  }
  // Method
  calcArea() {
    return this.height * this.width;
  }
}

在现有的类语法中，getter/setter 和 method 是兼容性最好的。

我们通过 get/set 关键字来创建 getter，通过括号和大括号来创建方法，数据型成员最好写在构造器里面。

类的写法实际上也是由原型运行时来承载的，逻辑上 JavaScript 认为每个类是有共同原型的一组对象，类中定义的方法和属性则会被写在原型对象之上。

此外，最重要的是，类提供了继承能力。我们来看一下下面的代码。

class Animal { 
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  speak() {
    console.log(this.name + ' makes a noise.');
  }
}
class Dog extends Animal {
  constructor(name) {
    super(name); // call the super class constructor and pass in the name parameter
  }
  speak() {
    console.log(this.name + ' barks.');
  }
}
let d = new Dog('Mitzie');
d.speak(); // Mitzie barks.

以上代码创造了 Animal 类，并且通过 entends 关键字让 Dog 继承了它，展示了最终调用子类的 speak 方法获取了父类的 name。

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。一些激进的观点认为，class 关键字和箭头运算符可以完全替代旧的 function 关键字，它更明确地区分了定义函数和定义类两种意图，我认为这是有一定道理的。

原文地址：

https://time.geekbang.org/col...

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最后

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